Способ получения электродного пека Советский патент 1984 года по МПК C10C3/06 C10C1/16 

11 Изобретение относится к способам получения пека из высокопиролизованного сырья, используемого для пропит ки электродных изделий, а также в ка честве связующего в производстве ано ной массы, конструкционных углеграфитовых материалов и может найти при менение в коксохимической промышленности. Качество.пропиточного пека и пека - связующего определяется рядом показателей, основными из которых являются температура размягчения, а также содержание веществ, нерастворимьх в толуоле (oi-фракция) и хинолине (об -фракция) . Иногда пек оценивают по с ;2 ФР кЦ являющейся разностью между oL - об,-фракциями. j В последние годы в смоле значительно повышается содержание оС -фрак ции, что отрицательно сказывается на качестве пека. В соответствии с требованиями потребителя содержание ui -фракции в пропиточном пеке и пеке марок А, Б и В не должно превышать 3,6,8 и 12 вес.% соответственно При переработке смолы с содержанием Oi -фракции 3-5 вес.% получение таких пеков становится невозможным. Известен способ получения злектродного пека, который включает обработку углеводородного сырья фено-, лом для удаления нерастворимых веществ в хинолине -с6) -фракцию, отделение ее фильтрованием и обработку фильтрата водой для осаждения из него пековой фракции. Пековую фракци затем отделяют от образовавшегося во нофенольного раствора фильтрованием и из осадка отгоняют фенол дистиллкцией под вакуумом или с помощью инер ного газа, получая при этом пек с температурой размягчения 120-200 С, повьппенным содержанием otg -фракции и , -фракции в пределах 0,2-1 ,5 вес.% В процессе разгонки воднофенольно го раствора для выделения растворителя - фенола, получают второй вид пека, характеризующийся низко- температурой размягче(шя (20-45 С) , КИМ содержанием к-2 -фракции и -фрак ции - в пределах 0,5-1,0 вес.% l . Однако данный способ является гро моздким и нетехнологичным вследствие большого числа операций и использования большого коди чества дефицитного продукта - фенола (3:8:1 по ве су к пеку), имеющего квалифицирован 62 применение в качестве сырья ряда органических синтезов. Кроме того, оба вида получаемого пека не удовлетворяюттребованиям стандарта и следовательно не могут быть использованы в качестве электродного связующего. Известен также способ получения игольчатого кокса из сырья предварительно освобожденного с помощью растворителей от нерастворимых веществ путем растворения каменноугольной смолы или пека в смеси ароматического и алифатического растворителя при 15-140 0, отделения нерастворившегося остатка и отгонки растворителя. При этом получают продукт, не содержащий веществ, нерастворимых ,в хинолине (oi -фракция) 2 . Однако такой пек также не пригоден как электродное связующее из-за низкой температуры размягчения (23 С) и низкого содержания сзб -фракции (2,6 вес.%). Термическая обработка этого пека с целью повышения значений перечисленных показателей не позволяет получить продукт требуемого качества, поскольку в процессе термообработки углеводородного сырья наряду с вторичным образованием ai -фракции наблюдается интенсивное накопление также нежелательной ( -фракции. Кроме того, получение пека с таким низким содержанием Об -фракции в процессе обработки исходного сырья смесью растворителей (2,6 вес.%) свидетельствует о том, что полное растворение о о-фракции в этих условиях не достигается, что приводит к потере ее в процессе Лильтрования BticcTe с отделяемой оС, -фракцией(ii6 oi ) . Известен способ получения пека, основанный на обработке каменноугольной смолы вначале ароматическим растворителем (соединения ряда бензола или каменноугольные масла), отделении нерастворимых частиц, затем смешении очищенной смолы с ларафиновым углеводородом при 70 С и последующей вакуумной перегонки полученной фракции. В результате получарот пек с температурой размягчения 96 С, выходом летучих веществ 60,6 вес.%/ содержанием (X. -фракции 25,7 вес.% и -фракции - 0,3% 3j . Однако такой сгтособ является гро моздким и нечехнологичным из-за использования двухступенчатого раство рения двумя растворителями и применения вакуумной перегонки. Относительно низкое содержание в получаемом пеке (У- -фракции при температуре размягчения 96 С свидетельствует о том, что имеют место потери ценной О.-фракции в процессе обработки исходного сырья растворителем. Наиболее близким к изобретению является способ получения электродного пека путем обработки угольных пеков ароматической нефтяной фракци (т.кип. 200-300 с) в весовом соотно шении 1:1-1:4 с получением суспензи при 80-110 С, разделения суспензии фильтрованием при 80-110°С с получением жидкой и твердой фаз, отделе ния от жидкой фазы ароматического масла дистилляцией, рециркуляцией его на обработку и окисления при . 300-400 С остатка жидкой фазы 4j . При этом достигается количествен- ,.- i.n Sное удаление нерастворимых веществ в хинолине, но не повьш1ается количество 1 -смол (соответствующее примерно а -фракции по принятому в СССР делению пека на фракции). Таким образом, в известном способе также имеют место потери ценной Ыл-фракции Целью изобретения является повышение качества электродного пека (по содержанию в нем oL -фракции) и упрощение технологии процесса. Поставленная цель достигается спо собом получения электродного пека пу тем обработки исходного пека антраценовым маслом при 220-280с с получением суспензии,разделения суспензии на жидкую и твердую фазы и после дующей термической обработкой жидкой фазы при 360-375 С с выделением ароматического дистиллата и рециркуляции его на обработку. Предлагаемый способ позволяет провести процесс обработки исходного пека избирательно, а именно не затронув с,-фракцию, обеспечить полное растворение и перевод в жидкую фазу .)-фра к ПИИ. В результате, при последующей термообработке полученной жидкой фазы оказывается возможным существенно повысить содержание в получаемом пеке ОС -фракции при незначительном образопании o t-фракции и тем самым получить продукт, удовлетво25 J ряющий требованиям стандарта Кроме этого, термическая обработка смеси пека и растворителя - антраценового масла существенно упрощает технологию процесса, поскольку не требуется в этом случае специального узла для регенерации растворителя. Оставшаяся значительная часть антраценового масла в результате термохимических процессов П1эевращается в пек (за счет чего увеличивается выход целевого продукта до 40 вес.%). Вьщелившуюся в процессе термообработки смеси часть антраценового масла в виде дистиллата возвращают вновь для растворения пека. Способ осуществляют следующим образом. В -качестве исходного сырья применяют среднетемпературный пек, характеризующийся температурой размягчения, равной 65-75 С. Исходный пек смешивают с растворителем - антраценовым маслом в весовом соотношении 1 i ц ,,,,, I 1 J- Полученную смесь при перемещивании нагревают до 220-280 С. Продолжительность обработки пека антраценовым маслом составляет 2030 мин. Затем производят отделение нерастворимых примесей путем фильтрования или центрифугирования с последующей термообработкой жидкой фазы (фильтрата) при 360-375 С в течение 1-4 ч до получения пеков, характеризующихся требуемой температурой размягчения, Вьщеляющиеся в процессе термообработки дистилляты возвращают вновь для растворения исходного пека в качестве добавки к исходному антраценовому маслу. Пример. В качестве исходного сырья используют пек и антраценовое масло, Характеристика пека - температура размягчения 74 С, содержание фракций, вес,% oL 28,2, 10,9 ft 43,1, Х 28,7, выход летучих веществ 54,0 вес.%. Характеристика антраценового (. Р 0 с;, отгон до 360°С 80%, содержание золы 0,3 вес,%. К 400 г пека добавляют 200 г антраценового масла, что ссютветстяует массовому соотношеник пека и антраенового масла в смеси 1:0,5. Полуенную смесь нагревают до при еремешивании, затем тюитрифугируюг.

Полученный фильтрат подвергают термообработке при 360°С. Далее, в зависимости от времени термообработки получают пеки с различной температурой размягчения, в том числе и пропиточный пек с температурой размягчения 60-65.С. В табл. 1 представлена характеристика полученных пеков.

В табл. 2 приведены экспериментальные данные, подтверждающие оптимальность выбранного предела температуры процесса обработки исходного пека антраценовым маслом.

Из приведенных данных следует, что в пределах температур 220-280 С достигается полное избирательное растворение ( -фракции и достаточно высокое отделение iX -фракции.

Табл. 3 иллюстрирует влияние соотношения исходного пека и антраценового масла на процесс избирательного отделения .ii{ -фракции и растворения ;л-фракции. Температуру-процесса обработки пека растворителем во всех опытах поддерживают равной 250 С.

Из приведенных данных следует, что достаточно полное растворение об-фракции и удаление нерастворимых веществ из пека (ct -фракции) может быть достигнуто в случае обработки пека антраценовым маслом при весовом соотношении 1:0,5-1:1,5. Содержание 0( -фракции при этом в фильтрате 0,50,8 вес.%.

В табл. 4 приведены данные, показывающие влияние отношения пек растворитель при выделении нерастворимых примесей на качество получаемого пека. Обработка пека антраценовым маслом проведена при оптимальной температуре 250 С.

Из анализа этих данных следует, что оптимальным соотношением исходного пека и антраценового масла при

удалении нерастворимых примесей является 1:0,5. При более низком соотношении происходит неполное растворение (см. табл. 3, 1).

5 При термообработке такой смеси требуется более продолжительное время для вторичного образования fti-фракции,в те чение которого образуется также и , oil-фракция. При температуре размяг чения 65,3С содержание об -фракции в конечном продукте ниже, а выход летучих выше нормы стандарта (см. табл. 5). Более высокое соотношение пека и антраценового масла обеспечи

5 вает полное растворение, переход С1 ;2-фракции в фильтрат и количественное удаление 06 -фракции (см.табл.3, п, 3,4 и 5), однако в -этом случае значительно увеличивается продолжи0 тельность термообработки для достижения требуемой температуры размягчения пека, что влечет за собой ухудшение его качества за счет увеличения содержания , -фракции.

5 Используемое соотношение исходный пек - антраценовое масло позволяет получать пеки с большим запасом качества как по содержанию д -фракции, так и Oil-фракции.

В табл. 5 приведено сопоставление

показателей процессов получения электродного пека.

Таким образом, предлагаемый способ в сравнении с известным позволяет осуществить процесс удаления из пека веществ, нерастворимых в хинолине (оС фракцию), с большей степенью избирательности и получать пеки., характеризующиеся широким интервалом температур размягчения (60-65-85-90 С) с низким содержанием в нем Oii -фракции. Кроме того, предлагаемый способ упрощает технологию известного процесса.

Таблица 1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОДНОГО ПЕКА путем обработки исходного пека ароматическор фракцией три повышенной температуре с получением суспензии, разделен 1я суспензии на жидкую и твердую фазы, отделения от жидкой фазы ароматического дистиллата при повышенной температуре и рециркуляции его на обработку, о т л ич а ю п1 и и с я Tehf, что, с целью повышения качества пека и упрощения технологии процесса, в качестве ароматической фракции используют антраценовое масло, обработку исходного пека ведут при 220-280 С и отделес ние от жидкой фазы ароматического ди(О стиллата проводят путем термообработ(Л ки при 360-375 0.

Температура размягче61,8 ния, С

Содержание веществ, вес.%, нерастворимых в толуоле

85,0

71,0

65,0

35,4

29,2

24,1

Содержание веществ вес.%, нерастворимых в хинолине

Выяод летучих веществ, вес.%

Коксовый остаток,вес.%

Температура процесса,°С

140 180 220 250 280 300 Содержание в фильтрате, вес.%: 6,4 11,2 17,8 oio -фракции ООО 06 -фракции Дримечание

,6

6,5

2,4

61,4

57,6

55,2

59,2

54,6

56,1

53,6

53,7

Таблица 2

350

0,3 0,5 0,6 0,8 0,9 Исходное содержание с6,-фракции в смеси исходного пека и антраценовогЪ масла, взятого в соотношении 1:0,5 по массе, равно 18,8 вес.%. 18,6 18,818,7 18,7 0,5 0,811,2 IТ а б л и ц а 3

Температура размягчения,

Содержание, ,вес.% oL -фракции

oin - фракции

Выход летучих веществ, вес,%

Таблица 5

60-65 65-70 67-73 85-90

Не болееНе менее

25,0 24-28 25-31 31

Не более Не более Не более ;Не более 3,0 6 8 12

61-64 59-63 58-62 53-57

Температура размягчения,С 65-70 67-73 89-90

Содержание, вес.% 26-28 25-31 31-32 5 -фракции

8-10

6,-фракции Выход летучих 59-62 57-60 52-56 веществ, вес.%

.1,8 65,0 71,0 85,0

1П-12 12-14 2,0 2,4 4,6 10,0 24,1 27-5 29,2 35,0 61,4 59,2 57,6 55,0