Способ регулирования процесса получения мезофазного пека Советский патент 1982 года по МПК C01B31/04 G05D27/00 

(54) СПОСОБ РЕГУЛИГОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ МЕЗОФАЗНОГО ПЕКА Изобретение относится к регулированию технологических процессов, в частности процесса получения мезофазного пека, и может быть использовано в химической промышленности. Мезофазные пеки являются промежуточным продуктом при получен::и некоторых углеродных материалов (например, коксов и др.) из нефтяных и каменноугольных пеков. Важные технологические свойства мезофазных пеков (температура размягчения, вязкость и др.), определяющие их пригодность для дальнейшей переработки, целиком зависят от особенностей их структуры. Поэтому процесс получения мезофазного пека регулируют таким образом, чтобы получить однородный продукт с заданной структурой. Известен способ регулирования процесса по лучения мезофазного пека с содержанием мезофазы 40-90% путем воздействия на темпе ратуру и/или время процесса. Регулируемые воздействия в этом способе изменяют в за висимости от содержания в мезофазном пеке нерастворимой в пиридине фракции (мезофазы) 1 . Недостатки способа, связанные, в основном, с анализом растворимости мезофазноро пека. Проведение такого анализа требует нескольких часов, а для анализа используется токсичный пиридин. Известен также способ регулирования процесса получения мезофазного пека с содержанием мезофазы от 40 до 90 вес.% путем воздействия на температуру обработки и время изотермической выдержки пека. Регулируемьге воздействия в этом способе изменяют в зависимости от рассогласования величин концентрации мезофазы в эталонном образце мезофазного пека и пробном образце получаемого мезофазного пека. Концентрацию мезофазы в данном способе определяют как концентрацию фракции мезрфазного пека нерастворимой в хинолине 2. Недостатком этого способа является низкая чувствительность используемого метода анализа к изменениям структуры мезофазного пека, что приводит к понижегшой стабильности качества продукта. Указанный недостаток обьяс389няется тем, что структуру ллезофазного пека определяют по концентрации только одной его фракции - нерастворимой в хинолине. Кроме того, одна и та же концентрация фракции нерастворимой в хинолине может соответствовать различным структурам мезофазного пека, что так же приводит к дополнительной нестабильности качества полученного продукта. Цель изобретения - повышение стабильности качества получаемого мезофазного пека. Указанная цель достигается тем, что температуру и время изотермической выдержки пека изменяют в зависимости от рассогласования величин парамагнитной восприимчивости, ширины линии и насыщенности сигнала 3neKTpo пого парамагнитного резонанса образцов пробного и эталонного мезофазных пеков. По вел чине парамагнитной в6cпpии pIивocта судят о содержании парамагнитных ароматических молекул в мезофазном пеке, по ширине линии о размерах таких молекул и по насьицаемости об их взаимном расположении (надмолекулярной структуре мезофазного пека). Поэтому указанные параметры наиболее полно характеризуют особенности структуры мезофазного пека. В качестве эталонного образца используют мезофазный пек с заданной структурой, характеризующейся тремя укзазанными параметрами ЭПР (3-10 +10 м /кг шириной линии 1-6 Г насыш,аемостью 25+95%), и имеющий оптималь ное сочетание технологических свойств. На чертеже показана блок-схема процесса, реализующего предлагаемый метод. Схема включает аппарат 1 для подачи пека реактор 2 с приспособлением 3 для отбора проб, спектрометр ЭПР 4, анализатор 5 спектров ЭПР, блок 6 определения рассогласования, блок 7 регулирования. Способ осуществляют следующим образом. От пека, нагреваемого в реакторе 2, с помощью приспособления 3 отбирают пробы. Сигнал ЭПР пробного и эталонного образцов пека регистрируется на спектрометре 4, обрабо ка спектров производится аналр затором 5. Величина рассогласования определяется путем сравнения соответствуюн.1их параметров ЭПР образцов пробного и эталонного пеков в блоке 6. По величине рассогласования проводится корректировка рег)лируемь х параметров блоком 7. От нагреваемого по скорректировшшому режиму мезофазного пека вновь отбирают пробы и снова сопоставляют параметры сигнал ЭПР nony4etffloro и эталонного образцов. При удовлетворительном совпадении их осуществля ется выгрузка пол)чаемого пека. Пример 1. Из нефтяного пека с тем пературой размягчения ЗсРс необходимо получить мезофазный пек со структурой, хара теризуемой следующими параметрами ЭПВ; парамагнитная восприимчивость 3,6-ИГ м /кг, ширина линии 4 Гс, насыщаемость 37%. Насыщаемость сигнала ЭПР рассчитывалась из относительного уменьшения пиковой интенсивности сигнала ЭПР при увеличении падающей СВЧ мощности в 400 раз. Содержание нерастворимой в хинолине фракции (а ), определялось по сгандаргной методике. Анализ показал, что в эталонном образце содержится 82% нерастворимой в хинолште фракции. В качестве независимого параметра, характеризующего качество полу аемого мезофазного пека, использую температуру размягчения, определенную по напряжению сдвига с помощью вискозиметра ВР-3. Полу генные данные приведены в табл. 1. Приведенные данные показь вают, что регулирование процесса получения мезофазного пека по трем параметрам ЭПР приводит к существенному уменьшению вариации свойств получаемого мезофазного пека. П р и .м с р 2. Из того же нефтяного пека необходимо поллчнть мезофаз1плй пек с той же, что и в предьщущем примере структурой. В реакторе устанавливают температуру 420 С и осуидествля от изотермическую выдержку в течении 1 ч. Полученный пек имеет структуру, характеризующуюся параметрами ЭПР приведенными в табл. 2. Сопоставление этих параметров с эгалопными указывает на недостаточное содержание мезофазы в получаемом пскс и на необходимосгь проведения процесса при более высоких температурах. Темперагуру в реакторе увели п:вают до 440 С, в дальнейшем регулирование осуществляют за счет увеличения времени изотерм5иеской вьщержки. Полученный в результате термообработки при 440 С в течении 4 ч мезофазный пек имеет структуру и свойства, соответствующие эталонному пеку. П- р и м е р 3. Из нефтяного пекга необходимо получить мезофазный пек со структ рой, характеризующейся тремя параметрами. В реакторе устанавливают температуру 400°С, пробы отбирают п анализируют через каждые 30 мин. Время измерения сигнала ЭПР и обработки данных составляет 10 млн. Результаты приведены в табл. 3. Как В1ЩНО . полученный после четырех- часовой обработки пек пмеег структуру и свойства, соответствующ}1е эталонным. . Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить стабильность качества получаемого мезофазного пека и следовате.чьно, получить из мезофазного пека углеродные материалы со стабильными свойствами. Таблица 1

Парамагнитная восприимчивость, Ю м /кг3,2-4,2 3,5-3,7 3,6

Ширина линии, Гс 3,9-4,4 3,9-4,1 4,0

899461

Продолжение tadn.l.

Свойства получаеЭталон

Способ мого пека

извест- - j предлагаеный Iмый

Насыщаемость,% 36,5-4636,5-37,5 37,0

Температура раз0 мягчения,с 345-385345-355 348-352

а, % В2+1 82tl 82±1

Парамагнитная

восприимчивость,

Ю м /кг2.8+2,9

Ширина линии,

Гс

НасыщаемостБ, %

Температура

размягчения, С2,1-2,2 2,5-2,62,8-2,93,1-3.2

5,5-5,6 5,3-5,45,0-5,14,7-4,8

73-74 70-7165-6661-62

г-/ --326-334

Формула изобретения

3,0+3,1 3,3+3,4 3,5+3,73,6

4,2 3,7+3,8 3,9+4,14,0

51-52 43-44 36,5+37,537,0

345-355348-352

Таблица 3

3,14 4,8 61,4

328-333

отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности качества получаемого

55 мезофазного пека, температуру и время изотермической выдержки пека изменяют в зависимости от рассогласования величин парамагнитной восприимчивости, ошрины линии и насы 89щенности сигнала электронного парамагнитного резонанса эталонного н пробного образцов мезофазного пека. 2. Способ по п. ,отличающнйс я тем, что в качестве этанола используют мезофазный пек с парамагнитной восприимчивостью 3-10 +1СГм /кг шириной линии 1 -6 Гс, насыщаемостью 25-f95%. Источники инорфмации, . принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США N 3974264, кл. 423-447, 976. 2.Патент США № 40267888, кл. 208-39 977.