Способ обработки стабильной эмульсии каменноугольной смолы Советский патент 1984 года по МПК C10C1/02 

X

U9

;о

Изобретение относится к способам обработки эмульсии каменноугольной смолы.

Наличие воды в каменноугольных смолах нежелательно, так как с ней связаны соединения аммония, в частности хлористый аммоний, на счет которого можно отнести значительную коррозию оборудования при перегонке смолы, хотя добавка щелочи к смоле уменьшает коррозию, но нелетучее щелочное соединение остается в кубовом остатке после перегонки и отрицательно влияет на его свойства.

Другой недостаток - часто .высокое (и непостоянное) содержание

в смоле нерастворимых в хинолине веществ, что особенно нежелательно когда они сконцентрированы в кубовом остатке после перегонки смолы. Природа твердых частиц, нерастворимых в хинолине, создает трудности пpaкtичecки для любого процесса, требующего прохождения остатка через небольшие отверстия, например при пропитывании пористых обожженных изделий из угля. Кроме того, при высоком содержании минеральных веществ в соединениях, нерастворимых в кинолине, скорость сжигания углеродистого изделия, полученного в результате коксования или другой сухой перегонки смолы, , значительно увеличивается, Как полагают, вода и вещества, нерастворимые в хинолине, связаны друг с другом, образуя дисперсную фазу из стабильной эмульсии в каменноугольной смоле, которую трудно расслоить обьгчньми методами.

Кроме того, при переработке или транспортировке каменноугольной смо лы возможна адгезия и/или осаждение компонентов каменноугольной смолы на стенках, соприкасающихся с ней.

Известен способ ограничения содержания воды в смоле путем механического обезвоживания или отстаивания при подогреве до , или испарением воды ij .

Однако данный способ требует большого расхода энергии и не может обеспечить адекватного уменьшения содержания воды в смоле.

Известен также способ отделения твердых веществ угля от каменноугольных смол путем добавления к

839142

смоле смеси кальциевой .соли и углеводородного масла 22 .

Наиболее близким к предлагаемому является способ обработки стабиль5 ной эмульсии каменноугольной смолы, содержащей воду и вещество, нерастворимые в хинолине, путем обработки эмульсии при 60-70°С смесью, состоящей из 0,1-0,3 мас.% неионогеыного 10 оксиэтилированного алкилфенола и 6-10 мас.% от смолы легкокипящей углеводородной фракции с последующим отделением воды и веществ, нерастворимых в хинолине з j , 5 В результате такой обработки

получают смолу, содержащую не более 3 мас.% воды и не более 0,07 мас.% золы.

Недостатком известного способа 20 является необходимость использования больших-объемов легкокипящих фракций, которые затем необходимо регенерировать из смолы. Цель изобретения - упрощение 25 технологии процесса.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки стабильной эмульсии каменноуголь-ной смолы, содержащей воду и вещест3Q ва, нерастворимые в хинолине, в качестве поверхностно-активного вещества используют вещество общей формулы

сн(сн).к(6сн4СН2)цОза--5 м,

,5 где X S- 6,5-11,

у- 2,2-з;

М Ш, Na

в количестве 0,0015-1% на смолу и обработку эмульсии осуществляют

40 при 70-90 С.

Отделение воды и веществ, HejjacT-, воримых в хинолине, от смолы осуществляют предпочтительно или декантацией, или центрифугированием.

Д5 Способ включает операции тщательного смешения смолы с поверхностноактивными композициями с теМячтобы облегчить сегрегацию из смеси по меньшей мере части воды и веществ.

нерастворимых в хинолине, которые можно затем отделить от смесей. Используемая при этом поверхностноактивная композиция содержит компонент, выбранный из класса соединений общей формулы

cH(CH2)(,,),j oso; М,

:где х- 6-,5-13; У - 2,2-3{

3

М - один из ионов натрия и аммония.

Количество поверхностно-активной композиции составляет 0,0015-1% от сырья - каменноугольной смолы. Поверхностно-активное вещество можно получить из процесса конденсации этилена, в случае чего алкильная группа представляет собой нормальну цепь (неразветвленную), или же в процессе конденсации пропилена, в случае чего алкильная группа образует разветвленную цепь.

Способ заключается в смешении поверхностно-активной композиции со смолой при температуре, при которой смола находится в относительно жидком состоянии, позволяющем ее перемешивание или перекачку (обычно при УО-ЭО С). Например, поверхностноактивную композицию можно вводить в смолу одновременно с закачиванием ее в складскую емкость, равномерно распределяя таким образом добавку в массе смолы и устраняя тем самым необходимость в каком-либо специальном смесительном оборудовании.

Смесь поддерживают при температуре, позволяющей перемешивание, пока осуществляется разделение. 11овьшение температуры может улучшит разделение, но может привести к некоторому видоизменению ко-понентов смолы. Разделение можно осуществить например, оставив смесь в неподвижном состоянии, при этом вода и твердые частицы отделяются в виде верхнего и донного слоев, которые можно в дальнейшем отделить от смолы путем декантации или другим способом. Разделение можно обеспечить и центрифугированием смеси. Принятая тех.нология разделения определяется степенью отделения воды и нерастворимых; в хинолине веществ от смолы.

Этот процесс можно проводить в циклической установке, в которой часть отделенной воды выпускают и в систему вводят свежее поверхностно-активное вещество, восстановив его концентрацию перед возвращением на стадию обработки.

Хотя не совсем ясно, каким образом добавление поверхностно-активно композиции может вызвать отделение как веществ, нерастворимых в хинелине, так и воды от смолы, но пред839144

полагается, что вода и вещества, нерастворимые в хинолине, из необработанного материала являются каким-то образом связаны друг с другом, 5 образуя дисперсную фазу, кажущаяся плотность которой одинакова с плотностью смолы. Введение поверхностноактивного вещества вызьгаает диссоциацию компонентов дисперсной фазы

0 и заставляет всплывать или погружать ся в массе смолы в соответствии с их удельными весами относительно смолы. Желательным является практическое отсутствие остаточного поверх5 ностно-активного вещества в смоле после отделения смолы от воды, поскольку поверхностно-активное вещество будет связываться с водой и выводиться с помощью воды. Часть

0 этой отделенной жидкости, содержащей поверхностно-активное вещество, можно возвратить в систему и повторно использовать при последу1(т1их разделениях после того, как концент5 рация поверхностно-активного вещества в жидкости будет предварительно восполнена. Преимущество этой технологии заключается в ограничении или сведении до минимума адгезии к

0 поверхностям и образования отложений на поверхностях, находящихся в контакте с каменноугольной смолой, таких, например, как поверхности насосов, трубопроводов, емкостей для хранения (резервуаров) и т.п. По1МИМО удаления из смолы воды и соединений, нерастворимых в хинолине, предлагаемый способ обеспечивает удаление солей, электролитов и других минеральных примесей, связанных

0 с веществами, нерастворимыми в хинолине, и водой, которые могли бы привести к повышенной коррозии в процессе переработки и повышенной

скорости окисления кокса, получаемого из смолы.

П р и м е р 1.Тяжелую смолу сначала смешивают с этоксилированным сульфированным сложным эфиром спир0 тон жирного ряда со средней длиной цепи, определяемой 13 атомами углерода (при X 11i среднем значении у 2,2, иМ Na)..Смешение смолы с поверхностно-активным веществом

5 проводят при 80-90 С, после чего двум пробам смеси смолы, содержащей 0,1 мас.% повёрхйостно-активного ве-5 щества, дают возможность оставаться в термостатах при 75 и соответственно в течение приблизительно 2А ч, имитируя таким образом условия относительного спокойствия и температуры, преобладающей в емкости для храяения. Воду, которая была отделена на поверхности, сливают и измеряют с одновременньм определением остаточного водосодержания смолы. Расхождения в общем содержании воды до и после обработки несущественны.

Водный восстановитель для смол, обычно применяемый в проьвлпленности, содержащий полипропиленовое поверхностно-активное вещество оксидного типа, выпускаемое под торговьм наименованием Третолит, добавляют к смоле в соотношениях 0,2 мас.%

от полученной смеси. Эту смесь v aделяют на две части и подвергают описанной обработке. Определяют остаточное содержание воды.

В аналогичном эксперименте приготавливают смолу с повьппенным содержанием воды (около 18,4 мас.% от смеси воды со смолой), и две пробы из этой смеси обрабатывают с помощью приблизительно 0,1 мас.% предлагаемого поверхностно-активного вещества и 0,2 мас.% Третолита (ТМ). Пробы помещают в термостаты, в которых поддерживают 90°С. После 24 ч для каждой из проб определяют отделенное и остаточное количества воды в смоле.

В табл. 1 приведены полученные результаты.

Таблица 1

1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ СТАБИЛЬНОЙ ЭМУЛЬСИИ КАМЕННОУГОЛЬНОЙ СМОЛЫ, содержащей воду и вещества, нерастворимые в хинолине, путем обработки эмульсии поверхностноактивным веществом при повьшенной температуре с последующим отделением воды и веществ, нерастворимых в хинолине, отличаю щи йс я тем, что, с целью упрощения технологии процесса, в качестве поверхностно-активного вещества используют вещество обцей формулы СН, (CHj)(OCH2CH2), где Х 6,5-11-, Ч 2,2-3; М NH, Na, в количестве 0,0015-1 мас.% на смолу и обработ1су эмульсии осуществляют при 70-90с. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а«( ю щ и и с я тем, что отделение воды и веществ, нерастворимых в хинолине, от смолы осуществляют или декантацией, или центрифугированием.

Через 24 ч при 75 С Через 24 ч при 90°С

Проба смолы

и 10 мае.% воды,

смешанные с ней

Через 24 ч при 90°С Еак видно из табл. 1, предлагае|мый способ позволяет улучшить отде-ление воды от смолы. 11 р и м е р 2. Предлагаемый способ успешно используют не только для смол, имеющих высокое содержание веществ, нерастворимых в хиноли не, но и для смол, обладающих относительно низким ira содержанием. Готовят пробы смолы, содержащие 7,3 мас.% веществ, нерастворимых в хинолине, и 0,1 мас.% поверхностноактивного вещестзв.а, использованного в примере 1. ,(Cedepal ТД-407) . Равные количества необработанной и обработанной смолы подвергают вращению с высокой скоростью на медицинской центрифуге (порядка 1000 об/мин) в течение 5 мин при 70, 80 и . Определяют количество веществ, нерастворимых в хинолине, в слитой фракции из центрифугируемого материала. Данные представлены в табл. 2. Из табл. 2 следует, что количество веществ, растворимых в хинолине, снижается на 20-25% и фракцию слитую после центрифугирования при более высокой тeмпepaтypв можно использовать при получении пропиточного вара.

т а б л и ц а 2

Содержание веществ, растворимых в хинолине, в слитой фракции, мае. %

Смола

Температура центрифугирования, С

Слив (около 85%) из двух проб смолы (необработанной и подвергнутой обработке) центрифугируют, подвергают фильтрованию при 90 С и под давлением азота 5,27 кгс/см. Соотношение между пробой смолы, которую пропускают через фильтр за первую минуту, равняется 54% в случае необработанной смолы и 62% в случае обработанной. Причина более легкой

Вещества, не растворимые в хинолине

Свободный углерод

Вода

28

39148

фильтрации обработанной смолы заключается в присутствии меньшего количества твердых частиц и более низкой вязкости смолы за счет обработки. ПримерЗ. Исследуют, как влияет добавление предлагаемого поверхностно-активного вещества и отстаивание .на образование слоев из некоторых компонентов в смоле, например веществ, нераствориьшх в хинолине, свободного углерода и воды, и сравнивают их концентрации с концентрацией в смоле, не подвергнутой обработке, которая гомогенна за счет

стабильности эмульсий, вода - вещества, нерастворимые в хинолине.

0,1% поверхностно-активного вещества Cedepal ТД-407 смешивают со смолой при 85 С, отбирают пробы из

среднего и нижнего слоев и проверяют на содержание в них веществ, нерастворимых в хинолине, свободного углерода и воды после того, как смоле дают возможность отстояться в течение приблизительно 4,5 ч. Эту процедуру повторяют после 28 ч отстоя.

Результаты испытаний и значения содержания веществ, нерастворимых в хинолине, свободного углерода и воды в необработанной смоле сведены в табл. 3.

ТаблицаЗ

14,3

14,3 14,8 15,9 16,1 16,0 20,8

20,8 .23,1 24,6 22,7 24,8

17,3

17,3 3,0 3,0

17,3

2,0

2,0 Из табл. 3 следует, что обработка способствует повышению содержания свободного углерода и содержания веществ, нерастворимых в хинолине, в нижних слоях при одновременном уменьшении содержания в них воды с 17,3 до 2 мас.%. Очевидно, снижение содержания воды в нижних слоях уравновешивается эквивалентным повышением содержания воды в верхних слоях, откуда ее легко можно удалить. П р и м е р 4. Исследуют практическую эквивалентность между поверхностно-активными веществами с разветвленной цепью и неразветвленной. Испытуемое поверхностно-активное вещество в количестве 0,05 г смешивают с 50 г смолы, содержащей 18 мас.% воды, при 85°С, заливают в трубки центрифуги и оставляют на ночь перед тем, как смесь подвергнуть центрифугированию в течение 1 мин. В табл. 4 сведены экспериментальные результаты, которые свидетельствуют о существенной эквивалентности поверхностно-активного вещества с нормальной цепью (Cedepal SS-406, М Na) и поверхностно-активного вещества с разветвленной цепью (Cedepal ТД-407) в качестве агентов для обезвоживания смолы. IТаблица4 ПАВ (Торговая Содержа,- що Количество марка/тип) атомов угние воды в смоле лерода в после обалкильнойработки, группе мае. % Cedepal SS-406 (неразветвленная цепь) 10 Cedepal-407 (разветвленная цепь) 11 П р И М е р 5. Тяжелую смолу (содержащую стабильную дисперсную фазу воды) смешивают примерно при с этоксилированной сульфатированиой ; сложноэфирной солью спиртов жирного 55 ряда CHj(CH2)x (, где X 6-8 со средним значением 6,5, ,2, а М NH4. После этого. д см Г и 5 ме у и ко щу и жа ве и на чт по ри зу ри жа см ля а испытуемых образца смоляной еси, содержащей 1,0% по весу s.oПАВ, выдерживают в печах при 75 90 С соответственно в течение прирно 16 ч, имитируя таким образом овия относительного спокойствия температуры, преобладающей в емсти для хранения; Воду, вьщеляюся на поверхности, декантируют замеряют, также замеряют и содерие остаточной воды в смоле. Количество воды,вьзделившейся на похности, воды, оставшейся в смоле, одержание нерастворимого хинолиследующие J Содержание воды, % (среднее) Смола (необработаннаяПосле обработки в течение 16 ч Содержание нерастворимого хинолина, % Необработанная смола Обработанная и выдержанная 16 ч 18,3 (в среднем слое) П р и м е р 6. Поступают согласпримеру 5 за исключением того. смоляная смесь содержит 0,1% весу ПАВ вместо 1,0%, а М - натвая соль. Получают следующие реьтаты:Содержание воды, % (среднее) Необработанная смола13 После 16 ч обработки Содержание нерастворимого хинолина, % Необработанная смола Обработанная и вьщержанная 18,5 (в сред16 ч нем слое) Пример7 (у-3, аМ- нат). В емкость для хранения, содерую 1575000 л необезвоженной лы, содержащей 40% воды, с циркуией содержимого посредством на11. 10 coca только один раз в день добав- ляют 675 л 75%-ного водного раствора CH((OCH2) путем независмого перекачивания и подачи .раствора в порцию смолы и подачи ее на нижний уровень емкости. После 24 ч наблюдается 20%-ное выделение влажности в виде капель, что значительно лучше, чем при обычных опытах, так как количество воды меняется примерно с 40 до 20%. Пример 8.На заводе по обработке побочных продуктов, образующихся в коксовой печи, компании по производству стали приходится сталкиваться с проблемой существенно высокой влажности смолы. Температура при декантрвании составляет 90±

Содержание .воды в смоле, мас.%, в декантирующих

7-10

1,8-2,5

Декантирующие устройства работают удовлетворительно в течение многих месяцев после достиустройствах

30

30

15-20

2-3

2-3

2-3

жения равновесия, что выражается в больщой экономии затрат. . Скорость потока смолы около 157,7-180 л в день с распределением на 4 декантирующих устройства от обычной питающей трубы. В различных количествах добг.вля1 т разбавленную этокснлированную сульфатированную сложноэфирную соль спирта жирного ряда общей структурной формулы, описанной в примере 7. Эту соль добавляют на количественном уровне 0,35% в пересчете на смолу по объему, постепенно уменьшая уровень добавления до 0,0015%, при этом уровне приблизительно 2%-ной влажности смолы достигают в течение длительного периода времени (табл. 5). Таблиц а-5