СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ИЗ КАМЕННОУГОЛЬНОЙ СМОЛЫ И ПЕКОВ ВЕЩЕСТВ, НЕРАСТВОРИМЫХ В ХИНОЛИНЕ Российский патент 1995 года по МПК C10C1/00 

Изобретение относится к способу выделения из каменноугольной смолы и пеков веществ, нерастворимых в хинолине, и может быть использовано в коксохимической и нефтехимической промышленности при получении пека-связующего для производства электродов и специальных видов углеродистых материалов.

Известен способ получения каменноугольной смолы или пека с низким содержанием α₁-фракции (нерастворимых в хинолине веществ) путем обработки смолы или пека смесью парафиновых или ароматических углеводородов при повышенной температуре и давлении с последующим отделением обогащенной α₁-фракцией части путем декантации или в центробежном поле (осадительных центрифугах) и очисткой разбавителей (1).

Недостатком этого способа является применение двух видов разбавителей (парафинового и ароматического рядов) и потери исходного продукта от 10 до 20 мас.%.

Известен способ выделения и извлечения твердых частиц из тяжелых фракций каменноугольной смолы путем отстоя в осадительных центрифугах с последующим разбавлением полученного на центрифуге шлама погоном каменноугольного масла, выкипающего до 170^оС, смешением его с водой и повторным отделении в осадительной центрифуге влажного твердого осадка (2).

Недостаток этого способа состоит в сложности и многостадийности процесса обработки твердого остатка и погона масла, использованного для разбавления шлама после первого фугования.

Известен способ отделения веществ, нерастворимых в хинолине путем обработки каменноугольного пека антраценовым маслом при 100-170^оС с последующим отделением твердой фазы центрифугированием или фильтрацией при тех же температурах (3).

При отделении твердой фазы методом фильтрации по этому патенту применяют фильтрующие перегородки с размером пор 3-20 мм.

Недостатком данного способа является необходимость периодической замены фильтрующих элементов (перегородок) из-за их забивания и закоксовывания поскольку каменноугольная смола и пек являются нестабильными продуктами и под воздействием температуры подвергаются полимеризации с образованием нерастворимых в обычных растворителях веществ. Для предотвращения забивания фильтрующих перегородок или для увеличения продолжительности их использования применяют вспомогательные фильтрующие вещества, которые наносят на фильтрующие перегородки и производят фильтрацию через этот слой.

Более близким к изобретению является способ выделения из каменноугольной смолы и пеков веществ, нерастворимых в хинолине, с использованием разбавителей и фильтрования (4). Фильтрование проводят через фильтрующие элементы в центробежном поле или под давлением через слой вспомогательного фильтрующего вещества, в качестве которого используют каменноугольную шихту, добавляемую в смесь смолы с разбавителем в количестве 5-10 мас.% от исходной смолы. Осадок и вспомогательное фильтрующее вещество смывают с фильтрующей поверхности.

Недостатки способа заключаются в недостаточном выходе целевого продукта, недостаточной степени его очистки. Фильтрующие элементы забиваются нерастворимыми частицами.

Целью изобретения является повышение выхода целевого продукта, степени его очистки и устранения забивания фильтрующих элементов нерастворимыми частицами.

Поставленная цель достигается описываемым способом выделения из каменноугольной смолы и пеков веществ, нерастворимых в хинолине, с использованием разбавителей и фильтрования через фильтрующие элементы, в качестве которых используют сетки с размером отверстий в 2-3 раза большими, чем диаметр частиц нерастворимых веществ в центробежном поле или под давлением через слой вспомогательного фильтрующего вещества, в качестве которого используют кристаллы водорастворимых солей.

Предпочтительно в качестве солей кристаллов водорастворимых солей используют кристаллы роданида аммония, хлорида аммония, сульфата аммония, фосфата аммония или их смесей.

Предпочтительно также смыв проводить горячим раствором водорастворимых солей, причем при использовании фильтрующих центрифуг смыв солей проводят после среза осадка с частью слоя кристаллов водорастворимых солей, а остаток слоя водорастворимых солей вымывают из ротора горячим раствором этих солей.

Отличительные признаки способа заключаются в использовании в качестве фильтрующих элементов сетки с размером отверстий в 2-3 раза большим, чем диаметр частиц нерастворимых веществ, в качестве вспомогательного фильтрующего вещества - кристаллы водорастворимых солей, а также в предпочтительных условиях проведения процесса.

П р и м е р 1. Используют 100 г пека с температурой размягчения 68^оС и 300 г нафталиновой фракции. Смесь нагревают до 80^оС при перемешивании и фильтруют через слой кристаллов сульфата аммония толщиной ≈10 мм предварительно нанесенный на сетку с размером отверстий 0,125 мм. После фильтрации смеси кристаллы сульфата аммония с осадком шлама промывают на фильтре 50 г поглотительного масла в два приема. Фильтрат и масло от промывки собирают вместе и отгоняют под вакуумом масло. Получают пека - 94,1 г с содержанием, мас. % : α= 11,7; α₁= 0,12. В исходном пеке содержится фракция, мас.%: α= 17,4; α₁= 5,8.

Выход очищенного пека составляет 99,76 мас.%. Степень очистки 97,9%.

П р и м е р 2. 100 г пека с содержанием, мас.%: α= 17,4 и α₁= 5,8, смешивают с 300 г поглотительной фракции каменноугольной смолы, нагревают до 100^оС и фильтруют через слой хлорида аммония с размером кристаллов фракции 0,125-0,16 мм предварительно нанесенного на сетку с размером отверстий 0,125 мм. Высота слоя кристаллов ≈ 15 мм. Осадок на кристаллах промывают 50 г поглотительной фракции при 80^оС. После дистилляции под вакуумом поглотительной фракции получают пека 94,2 г с содержанием, мас.%: α= 12,03 и α₁= 0,1. Степень очистки пека 98,27%. Выход очищенного пека составляет 99,89 мас.%.

П р и м е р 3. 200 г каменноугольной смолы с содержанием, мас.%: α= 14,6 и α₁= 4,2, смешивают со 100 г поглотительного масла. Смесь нагревают до 80^оС и фильтруют через слой кристаллов сульфата аммония фракцией 0,125-0,16 мм при толщине слоя кристаллов ≈15 мм, нанесенного на сетку с размером отверстий 0,125 мм. Осадок на кристаллах промыли 50 г толуола. После отгона из фильтрата толуола получают смесь масла и смолы 290 г с содержанием в пересчете на смолу, мас.%: α= 10,5 и α₁= 0,06. Выход очищенной смолы 99,2 мас.%.

Степень очистки 98,57%.

П р и м е р 4. На фильтрующей центрифуге с фильтрующей сеткой размеров 0,1 мм наливают слой кристаллов сульфата аммония толщиной ≈16 мм. Кристаллы содержат 80 мас.% кристаллов размером 0,125-0,2. Кристаллы промывают поглотительной фракцией каменноугольной смолы при 60-80^оС. Через полученный намытый слой фильтруют при 80^оС 6 кг смеси (4 кг каменноугольной смолы с содержанием α= 16,2 и α₁= 4,8% и 2 кг поглотительной фракции). Фильтрование проводят в два этапа (по 3 кг смеси на каждый прием). После каждого приема осадок на роторе центрифуги промывают 250 г поглотительной фракции со срезанием после первой промывки 50 г осадка. Оставшийся осадок в роторе центрифуги смывают горячим (при 80^оС) раствором сульфата аммония, насыщенного при 30^оС. Срезанную порцию осадка и смытый смешивают, соль растворяют при 80^оС и отделяют декантацией сфлотированный осадок и осветленный раствор сульфата аммония, который после охлаждения до 30^оС используют повторно для намывания слоя кристаллов сульфата аммония в роторе центрифуги.

В результате получают смоло-масляный фильтрат вместе с промывными порциями поглотительной фракции в количестве 6,25 кг. Полученную смоло-масляную смесь промывают в объемном соотношении смесь: вода = 1:0,5 газовым аммиачным конденсатом. После отстаивания получают 6,25 кг смеси с содержанием, мас.%: α= 7,26 и α₁= 0,074, что в пересчете на исходную смолу составляет α= 12,16 и α₁= 0,125 соответственно.

Промывка отфильтрованной смеси водой (конденсатом) необходима для вымывания из смеси возможного уноса аммонийных солей в процессе фугования.

Выход очищенной смолы составляет 98,27 мас.%.

Степень очистки смолы составляет 97,3 мас.%.

Таким образом, способ согласно изобретения позволяет повысить выход очищенного продукта с 90 до 99,89 мас.%, степень очистки с 98 до 98,5 отн.% и устранить забивание фильтрующих элементов нерастворимыми частицами.

Использование: коксохимия. Сущность: каменноугольную смолу, пек смешивают с разбавителем и фильтруют в центробежном поле или под давлением. Используют сетки с размером отверстий в 2 - 3 раз больше, чем диаметр выделяемых веществ, нерастворимых в хинолине. Фильтрование проводят через слой вспомогательного фильтрующего вещества - кристаллов водорастворимых солей. В качестве солей используют роданид аммония, хлорид аммония, сульфат аммония, фосфат аммония или их смеси. Смыв осадка и вспомагательного фильтрующего вещества с фильтрующей поверхности проводят горячим раствором водорастворимых солей. При использовании фильтрующих центрифуг смыв солей проводят после среза осадка с частью слоя кристаллов водорастворимых солей, а остаток слоя вымывают из ротора горячим раствором этих солей. 2 з.п. ф-лы.

1. СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ИЗ КАМЕННОУГОЛЬНОЙ СМОЛЫ И ПЕКОВ ВЕЩЕСТВ, НЕ РАСТВОРИМЫХ В ХИНОЛИНЕ, с использованием разбавителей и фильтрования через фильтрующие элементы в центробежном поле или под давлением через слой вспомогательного фильтрующего вещества с последующим смывом осадка и вспомогательного фильтрующего вещества с фильтрующей поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта, степени его очистки и устранения забивания фильтрующих элементов нерастворимыми частицами, в качестве фильтрующих элементов используют сетки с размером отверстий в 2 - 3 раза большим, чем диаметр частиц нерастворимых веществ, а в качестве вспомогательного фильтрующего вещества используют кристаллы водорастворимых солей. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве солей кристаллов водорастворимых солей используют кристаллы роданида аммония, хлорида аммония, сульфата аммония, фосфата аммония или их смесей. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что смыв проводят горячим раствором водорастворимых солей, причем при использовании фильтрующих центрифуг смыв солей проводят после среза осадка с частью слоя кристаллов водорастворимых солей, а остаток слоя водорастворимых солей вымывают из ротора горячим раствором этих солей.