Способ получения пека — SU 1208067 (original) (raw)
)1208 О 6 А 9) Я51) ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ЗОБРЕТЕНЕТЕЛЬСТВУ Т МУ иинаов аменн ия,Авторское свидетельство ССР 297293, кл. С 1 О С 1/04, 19 ОПИСАНИ(71) Нижнетагильский металлческий комбинат им. В.И. Ле(54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕКА путем нагрева в трубчатой печи каменноугольной смолы, последующей термической обработки ее под давлениемгаза и дальнейшего разделения ее ректификацией на фракции и пек, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения выхода пека присохранении качества, в смолу переднагревом в трубчатой печи добавляютантраценовую фракцию в количестве20-40 мас.% на смесь и термическуюобработку проводят инертным газомпод давлением 1,0-2-5 МПа.го 35 45 П р и м е р 6. Смесь (смола и антраценовая фракция при том же массовом соотношении) подвергают термообработке при 410 С и давлеонии инертного газа 2,5 МПа в те 55 1 12080Изобретение относится к переработ.ке каменно-угольной смолы с получением пека.Цель изобретения - повышениевыхода пека с заданным комплексом 5свойств при обработке смолы совместно с антраценовой фракцией.П р и м е р 1. Исходную смолус содержанием М, -фракции более4 мас.% обрабатывают по обычной 10схеме (беэ термообработки), Получают пек, не соответствующий марке А (ГОСТ 10200-73) по содержанию Ф, -фракции и марке Б по содержанию к -фракции (табл,1). 15П р и м е р 2. Исходную смолуоподвергают термообработке при 430 Спод давлением собственных паров(до 2,0 МПа) в течение 1 ч. Получают пек, не соответствующий марке А (ГОСТ 10200-73) по содержанию ос -фракции (табл.1).П р и м е р 3, 70 мас,% смолысмешивают с 30 мас.% П-антраценовойфракции и подвергают термообработке при 350 С и давлении инертногоогаза (гелий, азот, аргон) 1,0 МПав течение 5 ч. Характеристика П-антраценовой фракции (концевой);плотность при 20 С 1,174 г/см, со- з 0держание нафталина до 1,0 мас.%;молекулярная масса 209,4; началокипения 310"С; отгон при 400 С 50%.Получают пек марки А. Выход пекаувеличивается относительно смолына 8,9 мас.% (табл,1 и 2),П р и м е р 4. 70 мас.% смолысмешиваютс 30 мас.%. П-антраценовой фракции и ведут термообработкуопри 375 С и давлении инертного газа (гелия) 1,5 МПа в течение 2 ч,Получают пек марки А, при этомвыход пека увеличивается на11,5 мас.% (табл. 1 и 2).П р и м е р 5. Смесь (смолаи антраценовая фракция при томже массовом соотношении, что впримере 4) подвергают термообработоке при 399 С и давлении 2,0 МПа втечение 3 ч.Получают пек марки В, выход пекаувеличивается на 17,1 мас.% (табл,1и 2). 67чение 4 ч, Получают пек, характеристика которого приведена в табл.1и 2.П р и м ер 7. Определяют влияние количества исходной смолы итехнологических параметров на качество и выход пека (табл.3).Количество концевой фракци;,добавляемой к смоле, выбирают взависимости от содержания в смоле,-фракции. При содержании м,-фракции в смоле больше или равном4 мас.%,но не больше 5% для получения пека марки А необходимо добавление к смоле не менее 20 мас,% концевой фракции, при этом термообработку проводят в мягких условиях,опри температуре не выше 370 С идавлении инертного газа не более2,0 МПа (опыт 1).Добавка к этой смоле концевойфракции в количестве менее 20 мас.%приводит к получению некондиционного пека (опыт 2) и уменьшениюего выхода.При содержании-фракции всмоле около 6 мас.% для увеличениявыхода пека необходимо добавление40 мас.% концевой фракции. Процессведут в средних температурных условиях (370-380 С), при давлении2,5 МПа и более длительном временивыдержки (опыт 3).При добавлении 50 мас.% концевойфракции и проведении процесса вмягких температурных условиях (до375"С) увеличивается выход пека приодновременном снижении температурыразмягчения пека, что приводит кполучению некондиционного пека(опыт 4),Для повышения температуры размягчения пека увеличивают температурутермообработки до 410 С. При этомвозрастает содержание м, -Фракции,что приводит к получению некондиционного пека (опыт 5).Пек марки Б получают по обычнойтехнологической схеме из смолы ссодержанием к, -фракции до 5 мас.%.Для увеличения выхода пека марки Биз такой смолы к ней добавляют .30-40 мас,% концевой фракции и термообработку ведут в более жесткихусловиях (опыт 6). Для получения пека марки В термообработку смолы с добавкой концевой Фракции ведут при предельных5 1 О 15 20 25 указанных условияхи применяют смолу с содержанием к, -фракции в пределах 3-12 мас.7. При содержании -Фракции до 9 мас.7 без добавки концевой фракции получают пек марки В (опыт 7).Для увеличения выхода пека к такой смоле добавляют концевую фракцию и увеличивают давление и время термообработки (опыт 8).При превышении температуры термоообработки свыше 400 С происходит значительное повышение температуры размягчения и увеличение содержания , -фракции, что приводит к получению некондиционного пека (опыт 9).Давление оказывает влияние на фазовое состояние компонентов смолы и концевой фракции. Чем больше давление, тем большее количество компонентов находится в жидкой фазе, где проходят реакции поликонденсации и полимеризации. При давлении 1 0 МПа в области температур 350 о400 С компоненты смолы, более высококипящие, чем нафталин, находятся в жидкой фазе и участвуют в реакциях поликонденсации, приводя к увеличению выхода пека, Снижение давления ниже 1,0 МПа приводит к уменьшению выхода пека и повышению его температуры (опыты 10,11),Повышение давления выше 2,5 МПа нежелательно из-за необходимости применения специальной аппаратуры для термообработки смолы, что удорожает процесс получения пека.П р и м е р 8. Исходную смолуонагревают до 425 С и выдерживают при этой температуре в течение 2 ч и давлении инертного газа 1,5 МПа. В результате увеличивается выход легкой фракции на 0,1, нафталиновой на 0,3 и пека на 6,6 Е, уменьшается выход фенольной фракции на 0,2, поглотительной на 4,1 и антраценовой на 2,77. Получают некондиционный пек по выходу летучих и содержанию и М, -Фракции (табл.4)П р и м е р 9. К аналогичной смоле в количестве 70 мас.Х добавляют антраценовую Фракцию (концевую) в количестве 30 мас.Х и проводят термообработку в условиях примера 8. В сравнении с результатами термообработки смолы без до 30 35 40 45 50 55 бавки антраценовой фракции в пересчете на это же количество уменьшается выход легкой фракции на0,04 и нафталиновой на 1,337, увеличивается выход фенольной Фракциина 0,05, поглотительной на 1,37,антраценовой на 10,31 и пека на19,647. При этом получают пекмарки А (табл.4),П р и м е р 10. Исходную смолуообрабатывают при 450 С и давленииинертного газа 2,5 МПа в течение1 ч (по известному способу) ив пересчете на 703 смолы для сравнения проб с добавкой (табл.4),П р и м е р 1. К 70 мас.Хсмолы добавляют 30 мас.У, антраценовой фракции и проводят термообработку в условиях примера 10. Посравнению с термообработанной смолой подобная обработка смеси смолыс антраценовой фракцией приводитк уменьшению выхода легкой фракциина 0,04, фенольной на 0,02 и поглотительной на 1,237, увеличениювыхода нафталиновой фракции на 0,17,антраценовой на 15,05 и пека на15,972. Получают пек марки В(табл.4). Процесс дистилляции сводится к отбору фракций с определенными интервалами выкипания, таких как фенольная (150-190 С)нафталиновая (210-220 С), поглотительная (240-255 С) и антраценовая (280- 340 С). Выбор условий определяется выделением максимального количест, - ва наиболее ценных продуктов и качеством перерабатываемой смолы.Концевую или антраценовую фракцию отбирают при 280-340 С. Легкая часть является сырьем для производства сажи, выход ее от смолы составляет 15-207. Тяжелую часть антраценовой фракции в количестве 3-87 от смолы отбирают и используют как добавку к другим продуктам для получения кровельных, изоляционных и др. материалов, для обмасливания шихты, как добавку к топливуПредлагаемый способ позволяет использовать как всю антраценовую фракцию, так и только ее тяжелую часть, При возврате в смолу всей антраценовой фракции и отборе только легкой, Фенольной, нафталиновой и поглотительной фракций дополни5 1208067 :еньных количеств антраценовой фракни практически не понадобится при словии, что в перерабатываемойсмоле содержание М, -Фракции непревышает 6 мас,7, При более высоком содержании К, -фракции необходимо увеличить количество добавляемой антраценовой Фракции. Таблица 1 Содержание Фракций, мас,Е Выходпека от Увеличение выхода пека ТемпеПек Выходлетучих,мас.7 ратура размягчения,С относительно смолы, мас% смолы мас.7 67,5 60,8 7,28 24,42 38,70 36,88 64,2 Пример 1 2 103 45,60 12,45 39,30 28,83 31,87 68,1 3,8 60,8 5,66 25,77 38,24 35,99 8,9 73,1 3 68 67,0 62,3 5,82 24,23 35,39 40,38 11,5 75,7 54,9 10,95 34,37 31,83 33,80 5 88 81,3 17,1 6 118 41,8 13,82 47,05 28,30 24,65 16,4 81,06 Не более 65-70 59-63 6 24-28 25-31 Марка А 67-73 58-62 8 В 85-90 53-57 12 Не менее31 Таблица 2 Качественный и количественный состав антраценовой ФракцииСодержание, мас,7 Соединение ГПроба 1 . Проба 2 Фенол, индан, инден 0,02 0,03 0,01 0,03 0,03 0,06 2,05 2,18 0,52 0,52 0,44 0,43 Ксилидин, диметилкумароны, крезолы Одноядерные, всегоНафталин, тионафтен, Н.С. а.,/Ь -Метилнафталины, индол Днфенил, диметилнафталины В случае отбора антраценовой Фракции для сажи и при возврате в смолу 3-8 мас,Е тяжелой части необходимо добавлять ее в количестве 20-ЗОБ от перерабатываемой смолы и в зависимости от содержания в ней м, -Фракции и требований к качеству пека (марки А,Б,В).1208067 Соединение 0, 8.4 0, 8 9 0, 67 0,78 1,14 1,16 0,16 0,15 0,24 0,23 0,29 0,33 0,30 0,33 0,53 0,72 7,55 6,01 6,19 2,38 2,36 1,90 1,86 0,70 0,74 0,96 1,09 5,63 5,94 18,18 17,58 5,19 5,60 Пирен, Н.С. 1,73 1,51 1,08 1,03 2,02 2,12 0,96 1,13 1,46 1,43 Н.С. 1,55 1,28 Аценафтен, фенилпиридины Дифениленоксид, Ж -нафтол Флоурен,-нафтол, 4,5 бензоиндан, Н.С. Метилдифениленоксиды, Н,С. Ксантен 9,10-дигидроантрацен Метилфлуорены, 1,8-диметилдифениленоксид 4-Гидрооксидифенил Дифениленсульфид, 1-фенилнафталин Двухъядерные, всего Фенантрен, антрацен Акридин, бензохинолин, карбазол Метилфенантрены Метилантрацены Диметилантрацены, 2-метилакридин Флуорантен, фенантрол-(4) Трехъядерные, всего Фенантрол-(2), 7-азафлуорантен БензфлуореныБензфлуорены, 4-азапирен Метилпирены, Н.С. 1,2-Бензодифениленсульфид, Н.С. Продолжение табл.2 Содержание, мас.Х Проба 1 Проба 2Выход пекаот смолы/увеличение выхода, мас.й Состав, мас.7 Термообработка Опыт Смола Фракция Темпе- ДавлеВремя,чратура, нне, С ИПа 1,5 4 71,6/8,5 1,5 3 69,4/6,3 2,5 5 98,4/5,3122,6/59,0127,4/64,399,5/35,5 2,5 5 2,0 3 1,0 2 67,1/О 8 80 2,5 4 2,0 2 1, 0 3 О , 5 3 83,4/16,3 942/30,8 74 вО/23 в 9 60 10 80 11 80 719/21,0 Продолжение табл.З Содержание мас.й Температура раз мягченияС а пеходтучих,с,ХОпыт ч., -Фракция М, -Фракция 1 69 60,52 2 64 62 41 3 70 59,83 4 57 66,495 9849,866 72 58,52 7 89,5 53,08 5,34 6,84 5,66 6,96 9,09 Б 7,13 9,09 39,51 . В 8 88 58,15 6,17 31,62 55,87 9 126 34 97 1085 . 53,44 11 103 45 13 24,92 7,11 38,15 43,02 1551 П р и м е ч а н и е. Высокотемпературные пеки: температураоразмягчения 135-150 С, выход летучих47-49 мас.Й, содержание м "Фракции44-48 мас.Х 1 80 2 90 3 60 4 50 5 50 6 60 7 100 20 360 10 350 40 380 50, 375 50 410 40 385395 20 395 40 430 20 395 20 395 27,10 24,12 26,08 20,78 39 э 51 27,4813 1208067 Таблица 4 Выход фракций н качество пека, получаемого различньии способами Выход фракций из смолы, мас.й Фракция в показатели качествапека термооб- работанной (при 425 ФС; Р 1,5 М 11 а чет" пр при де рна 703 лы рабонныйвестС, но инат фр 0,14 Легк 4,4,2 Не конд ционвий В кон онный)гар акт 3 Тираж 48ВНИИПИ Государстпо делам изобр113035, Москва, ЖЗаказ 17 лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна Содернаниеиас.Зн,+фракции Подписноеенного комитета СССРтений и открытий5, Раушская наб., д.