Способ переработки низкотемпературной смолы

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

09) 01), 3(59 С 10 С 1/16, С 10 С 3/04.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ВЯ д)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и " "

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) .3505299/23-04 (22) 26.10.82 (46) 23.01.84. Бюл. 9 3 (72) Г.Г.Иконникова, E È.Àíäðåéêîâ, О.М.Симонова и О.М.Чугуевская (71) Восточный ордена Трудового

Красного Знамени научно-ксслЕдовательский углехимический институт (53) 663.521.9(088.8) .(56) 1. Патент США Р 2977299, кл. 208-8, опублик. 1961.

2. Патент США Р 3576734, кл. 208-8, опублик. 1971.

3. Технологический регламент 934 от 28/ХП-1979 производственного объединения "Сланцы" в г.КохтлаЯрве. (54)(57) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СМОЛЫ от термической переработки твердых топлив, включающий стадии ректификации, выделения фенолов из фенолсодержащей фракции, смешения фракций и окисления фракций воздухом при повышенной температуре с получением вяжущего, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения выхода вяжущего, ректификацию проводят с выделением фракций 180-280 С и выше 280 С, фракцию 180-280 С обесфеноливают, далее смешивают с фракцией вьвж о

280 С в весовом соотношении 1:5-8 и окисляют с конденсацией образующегося дистиллята и рециркуляцией его на окисление.

1068461

Изобретение относится к переработке и использованию ниэкотемпературной каменноугольной смолы, получаемой при термических превращениях газовых и слабоспекающихся углей и может быть использовано при проьышпенном осуществлении процесса производства формованного кокса.

В настоящее время в связи с дефицитом коксующихся углей отыскиваются пути расширения сырьевой базы

g привлечением низкосортных и слабоспекающихся углей. Одним иэ перспективных направлений является процесс получения кокса, основанный на фор" мовании шихты из вышеуказанных сортов угля, нагретого до 400-450 С.

В этом процессе термической переработки угля образуется до 8% смолы, близкой по составу к низкотемпературным смолам полукоксования, сланцевым смолам.

Состав смолы отличается от смол . слоевого коксования низкой степенью пиролиза, наличием замещенных ароматических соединений, высоким содержанием фенолов и коксовой пыли, соответственно составляющим 10 и

30%. Такое содержание фенолов объяс няется низкой степенью пиролиза смо. лы, а большая запыленность обусловлена самой технологией процесса прокалки формовок. 3а счет их движения по печи и относительно друг друга истирается поверхностный слой, образующиеся пылевидные частицы уносятся потоком парогазовых продуктов. Поэтому переработка смолы формованного кокса в условиях коксохимических заводов по существующим схемам затруднительна.

Известен способ переработки низко- и среднетемпературных смол, при котором смола подвергается быстрому пиролиэу при 800-1000 С в присутствии пара,,азота, аммиака, галогенов. При этом выделяются продукты, идентичные продуктам при слоевом коксовании (высокопиролизованная смола и газ) 511. с

Недостатком этого способа является сложность и высокая стоимость аппаратуры, значительный расход воды и газов и высокие энергозатра,ты на ведение процесса.

Известен также способ переработки смолы, при котором низкотемпературную каменноугольную смолу нагревают от 350 до 500©С в присутствии кобальт-молибденового катализатора при высоком давлении. Процесс предпочтительно проводить в две стадии. метод позволяет получать бессернисгое масло 521.

Недостатком указанного способа является высокая стоимость процесса

45 за счет использования катализаторов и применение высокИх давлений.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к иэобретерию является способ переработки низкотемпературной смолы от термической переработки твердых топлив, в частности сланцевой смолы, включающий стадии ректификации с отбором фракции 180-230 С, 230-320 С, 320-360 С и выше 360 С,. выделения водорастворимых фенолов из фракции

230-320 С, смешения фракций 180

230 С, обесфеноленной фракции 230320 С и фракции 320-360 С с получением целевого продукта и окисления фракции выше 360 С воздухом при температуре 230-250 С с получением вяжущего. Выход вяжущего составляет 65%.

Дистиллят окисления после выделения фенолов, содержание которых составляет 9,0%, предлагается исполь. эовать как дизельное топливо 3 .

Недостатками известного способа являются низкий выход вяжущего,высокие температурные пределы отбора фракций и связанное с этим эакоксовывание аппаратуры, необходимость применения дорогостоящего эффективного оборудования и громоздкость оборудования.

Цель изобретения — повышение выхода вяжущего, используемого в дорожном строительстве.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу переработ. ки низкотемпературной смолы от термической переработки твердых топлив путем ректификации с выделением фракций 180-280 С и выше 280 С., обесфеноливание фракции 180-280 С, дальнейшего смешения обесфеноленной фракции 180-280 С с фракцией выше

280 С в соотношении 1г5-8 и окисления воздухом при повышенной температуре с получением вяжущего с конденсацией образующегося дистиллята и рециркуляцией его на окисление.

Тяжелая фракция (выше 280 С) смолы по физико-химическим характеристикам могла бы найти применение в качестве вяжущего в дорожной строительстве, но повышенное содержание фенолов, достигающее 6%, ограничивает ее использование в этой области .

При термоокислении одной тяжелой фракции не удается получить продукт, удовлетворяющий требованиям ГОСТ к связующему по содержанию фенолов, содержание их.остается на уровне

5-6%. При совместном окислении тяжелой и нейтральной фракции, содержание фенолов снижается с 5,3 до

2, 8% . Выбранное соотношение компонентов обусловлено выходом фракций, 1068461

Продолжение табл . 1

Содержанке,%

Компоненты

12,9

Асфальтены

Пыль

30,0

1,3

Карбен-карбоиды

4,4

Смоли стые

ФР акци он ный сост ав, В

- II.ипает до 340 С

30,0

Компоненты

Содержание, %

10,6

Фенолы

"Основания

3,0 получаемых при дистилляции смолы.

При уменьшении количества второго компонента (тяжелой фракции ) ни.— же 5 снижается. выход дорожного вяжущего íà 15-20%. При количестве обесфеноленной фракции меньше еди5 ницы например, 0,51 окисленный продукт содержит до 4% фенолов, что превышает нормы ГОСТа 4641-74 по содержанию фенолов в дорожных дегтях марки Д2-Д6.

Возврат продуктов конденсации в процессе окисления в реакционную зону позволяет увеличить выход и улучшить физико-химические показатели окисленного продукта и делает 15 возможным использование его в качест ве вяжущего в дорожчом свидетельстве.

На чертеже представлена технологическая схема устройства, реализующего предлагаемый способ. 20

Из хранилища 1 смола подается в трубчатую .печь 2, где нагревается до 140 С и направляется в испари тель 3 первой ступени на обезвоживание. Вода и легкие погоны, отбира 25 емче иэ верхней части испарителя первой ступени, через конденсаторхолодильник 4 поступают в сепаратор, 5 на разделение. Обеэвоженная смола самотеком поступает в хранили 30 ще 6, иэ которого подается на вторую ступень трубчатой печи. Нагретая до 300 С смола направляется в испаритель 7 второй ступени, иэ нижней части которого тяжелая фракция самотеком передается в сборник 8, легкая фракция иэ верхней части испарителя поступает в. конденсатор-холодильник 9, на охлаждение и собирается в хранилище 10 из ко- 40 торого подается в шаровые смесители 11 на обесфеноливание. Обесфеноленная легкая фракция с пределами кипения 180-280 С поступает в хранилище 12, из которого передается в емкость 13 для смешения с тяжелой 45 фракцией, выкипакщей выае 280 С.

Далее смесь фракции подается на окис ление кислородом воздуха в кубыреакторы 14. Подача воздуха осуществляется компрессором 15. Легко- 50 кипящие компоненты с температурой кипения 290 С охлаждаются в конденса торах-холодильниках 16 и возвращаются в зону окисления.Окисленный продукт самотеком подается в хранилище 17. 55 Характеристика исходной смолы производства формованного кокса приведена в табл. 1.

Таблица 1

««ейтральные соединения 37,8

Нейтральные соединения, входящие в состав исходной смолы, включают в свой состав алкилзамещенные ароматические углеводороды, мас.%:

Моноциклические 10-15

Бициклические 50-60

Трициклические 5-10 и около 20% нафтеновых кислородсодержащих соединений.

Пыль по данным петрографического состава представлена коксовыми частицами размером 0,10,2 мм.

Пример 1. 100 г исходной смолы подвергают дистилляции, отбирают фракцию с пределами кипения 180-280 С, выход этой фракции составляет 20% от исходной смолы.

Содержание фенолов в этой фракций составляет 40%. После обесфеноливания эта фракция в количестве 12 r поступает на совместное окисление с 80 r тяжелой фракции, выкипающей выше 280 C в соотношении 1,0:

6,6 . .Процесс окисления проводят при 300 С в течение 5 ч при расходе воздуха 1,0 л/ч на 100 r смолы, с полным возвратом конденсата окисления в реакционную зону. Выход окисленного продукта составляет

93% от исходной смолы. Последукщие опыты проводят в тех же условиях, что в примере 1, но при различных соотношениях компонентов.

Еезультаты про веденных э кспериментов приведены в табл. 2.

1068461

1 о л. е о с Г Ъ

О О ГЪ

РЪ с Я) с ЧР с Л ) ГЧ

LA 0O

1Г- Э с

<Ч О

0o i m

С;У с

О ) M Г Ъ

Э 3 О э о с с о о

Ю с

Оо

m а о о Ф О с с m о о

lg) с Г с ф с

Л ГЪ

0О О с

ГЧ с-1

tO ч-4 ГЧ

° З Ю с с о о

3 оэ Q аа

1 ГЧ с.3

ЧР с

1О

° 4

% 3

m - о с Я

tl) M РЪ

I

1 МР с

Ю

° Ф

\ 1 с

9 и и

Ж и а

Э

Ц о и о о а

00 Г Ъ

ОЪ 3 О

ГЪ О с с Ю о о.о о о

° Ф

cIl 9 Ю о с

Г 3 ф

Im ct с с

10Ъ -3

О с

МЪ

t:>u й.03 йо

Я 00

Itt ГЧ о с с

ОЪ Ill

РЪ с-4

3

I

I

3 ;Ц

3 ЕBg о

1 IL att O

I ЦОЕ

3 ОЭЮй

IХЛОй ! oo

) м " йв

m с о м о

О а

tlj

1 х

Э о

Ilj

3 3Э о

tI3

Ы 1

13 1

Ю I

l6!

bl 1

I

1

I!

l

3 d0 о

Э й! 1 1

1 1

I I !

1 1

1 144

3 I О

I 3 и

3I

1 и !

I V

I 1 9

I I О ! о

1 1

3 I ! o

1 О

I L й

1 g 1 9! о!е

l ф I В

I 9! й! д

1Е1О

1 g 3 Е! й!СЭ! Х

t o

I 3

1 I! 1 К

I Х

I Э

I Pt в

1! tk

1 1 t5

t. g

i Е»

tea о ейх,33 О Х

I о

2; о

Õ03 1 а. 3 а 03 1 во и 1

Ф 9 I о

5о

K M 1

1

1 1 и 1 и 9 1

М3 1

«1й 1 хо 0 Х 1 а I в Ф 1

1 и 03 1 о fb

Я 1

930 I о

Э 03 1

9 34 1

Э (б 1

eO l !

1 1

1 с

Ch 0 с

° 1. о и 1 о

3 ° и I

Э I и m о

Г-1 о

Х 3 1

Э 3 и 1 о и

Э.l т»

Х 1 — 3

I о о

u !

13 О

1 с

Inn

Р Ъ (Ъ с с

I ло

1

1 °

I.1

C) Г Ъ с с РЪ

РЪ

РЪ с

1 д) Г Ъ

Д Г3 Х

3 ай

9 tt g

0О

Г-1 сч о

Оъ m с щ Ч с о

О 1

° ЦЪ

Ю с о

О 00

СЧ с с-4 О

Ю ГО

° Г Ъ

Ю с о

Ю ГЪ с цЪ о о о о с о о

cl с-1 о с с о о и е а и

И и Э

М, 1 а 3

9 ° t и :о а еаза хме ю и а а

tt3ОЮ ъ ф8

I

Г1

ГЧ ГЧ )

lA ГЧ

3 о о l с с О Г4

1

:Ч

rl Ю

-1

О Ъ \ 1

Ct !

РЪ

Ю !

m о

1О f1! !

I ! О М

I !

uII

gu сО

gg tt! tlat I х -. g C4 I

ЭИ g

3 и а

Йм е

03 и с3! 3

03O. Е аи ию 3

1068461 по данным табл. 2 продукты, полученные по 3 варианту при окислении смеси тяжелой фракции, выкипающей выше 280 С с нейтральной фракцией с пределами кипения 180-280 С в условиях полного возврата дистиллята в зону реакции, обладают по сравнению с первыми двумя меньшей токсичностью (содержание фенолов снижается с 5,8 до 2,8%, более низкой тем пературой размягчения(56,0 против 75 что позволит снизить температуру приготовления асфальтобетонных смесей.

Предлагаемый способ позволяет по сравнению с известным увеличить выход вяжущего для дорожного строительства с 65 до 93%, получить продукт с низким содержанием фенолов, удовлетворяющий требованиям ГОСТ

4641-74 на связующее,а также выделяет ценное химическое сырье для химической промышленности (крезолы, ксиленолы) .

1()б Я4(, «„

Составитель E Горлов

Техред С.Легеза Корректор С.(:(екмар

Редактор Г.Волкова филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 1(394/21 Тираж 495 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по о делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. /

4 5