Способ получения связующего

 

Использование: углехимия, коксохимия. Сущность: каменноугольный пек смешивают с поглотительным маслом, взятым в количестве 10-15 мас.% и обрабатывают воздухом, дополнительно содержащим кислород в количестве 21,0-35,0 об.% при его удельной расходе, обеспечивающем перемешивание смеси. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИК (51)5 С 10 С 3/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4850300/04 (22) 10.07,90 (46) 30.11,92. Бюл. N. 44 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт охраны труда и техники безопасности черной металлургии (72) Н,П,Григорьев, Г.А.Васильев, 3.И.Чернышева и Г.Л,Крепкогорская (56) Данецкая О.Л, Экспериментальные обоснования деканцерогенизации канцерогенных продуктов промышленности, M.:

Медицина, 1971, с, 219.

Сергиенко С,Р. Высокомолекулярные соединения нефти. M. Химия, 1964, с. 416.

Сухорукова Е.А. и др, О возможности снижения содержания 3.4-бензпирена в каменноугольных пеках. — Кокс и химия, 1984, с. 36-38, ¹ 6.

Получение и исследование новых связующих материалов для электродной промышленности. Отчет по НИР/УПИ, рук, Г.Д,Харлампсэич, инв. N Б8425-32, Свердловск, 1980, с 210.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам обработки каменноугольного связующего, и может быть использовано на коксохимических и редп риятия х (и роизводствах).

Использование связующих на основе каменноугольного пека ограничено из-за повышенной его канцерогенности. обусловленной канцерогенно-активными полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ), индикатором последних признан 3,4 — " бенз(а)пирен (БП), содержание которого в каменноугольных пеках составляет от 0,7 до

4,0% и более.

Известны способы обработки промышленных проду :тов. снижаюшие канцероген„„Я „„1778140 А1 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВЯЗУЮЩЕГО (57) Использование: углехимия. коксохимия.

Сущность: каменноугольный пек смешивают с поглотительным маслом, взятым в количестве 10-15 мас.7, и обрабатывают воздухом, до пол нител ьно содержащим кислород в количестве 21,0-35,0 об.;Д при его удельной расходе, обеспечивающем перемешивание смеси, 2 табл.

В ность путем сульфирования, ацетилирования, ультрафиолетового облучения, обработки токами высокой частоты, но для использования в промышленности не представляющие интереса, так как либо загрязняют целевой продукт, либо сложны и опасны в эксплуатации.

Из известных способов обработки для каменноугольных связующих наиболее целесообразно термоокислейие, а именно аэрация их воздухом с добавлением или без добавления кислорода или озона.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ обработки каменноугольного пека воздухом при температуре реакцион1778140

10

20

30

50 ной среды 250-300 С, используемый для получения пека с повышенной температурой размягчения при одновременном снижении его канцерогенности. Процесс обработки длится несколько часов и заканчивается при получении пека с наружной температурой размягчения, При этом продукт уплотняется, растет его температура размягчения, изменяются его реологические характеристики.

Недостатком способа является низкая деканцерогенизация, а также уплотнение продукта в результате чего изменяются реологические характеристики, что в ряде случаев нежелательно при использовании продукта в качестве связующего.

При используемом температурном режиме одновременно с деканцерогенизацией продукта возможно дополнительное образование(синтез) канцерогенных соединений, например, абсолютный прирост 3,4

БП при 250 С составляет 0,24%, при 300 С составляет 0,62%, т,е, для деканцерогенизэции продукта необходимо дальнейшее снижение температуры реакционной зоны, Целью изобретения является снижение содержания канцерогенов в связующем и упрощение технологии процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе обработки каменноугольного пека путем термоокисления, последний предварительно смешивают с поглотительным маслом в соотношении 8590% каменноугольного пека и 10-15% поглотительного масла (по массе). процесс 35 термоокисления осуществляют с помощью воздушно-кислородной смеси {21-35% кислорода по объему) в течение 60-120 мин при температуре реакционной зоны 180-200 С, При термоокислительной обработке каменноугольного пека компоненты, входящие в его состав, вступают в сложное физико-химическое взаимодействие— протекают как процессы деструкции, так и неравновесной поликонденсации.

Стимулирование той или иной реакции может быть вызвано исскуственным увеличением содержания какого-либо компонента пека, Введение добавки органического растворителя (поглотительного масла) направлено на снижение скорости процессов поликонденсации, приводящих к росту температуры размягчения пека и уплотнению продукта, т;е. реализуется возможность снизить содержание 3,4 БП в связующем при сохранении его реологических свойств.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что введение добавки органического растворителя e onределенном соотношении является новизной заявляемого способа, позволяющего повысить эффективность деканцерогенизации продукта.

Введение добавки поглотительного масла, имеющего температуру кипения

220 С, а также возможность синтеза канцерогенных соединений при 250-300 С обуславливает необходимость снижения температуры реакционной зоны до 180200 С, что является существенным отличием заявляемого способа, исключающим прирост 3.4 БП в процессе обработки.

В процессе термоокисления каменноугольного связующего с целью снижения его канцерогенности использован в качестве дегидрирующего агента кислород, что обуславливает увеличение скорости окислительных реакций БП и других канцерогенных

ПАУ в соответствующие хиноны, не обладающие канцерогенным действием.

Использование воздушно-кислородной смеси (ВКС) с содержанием кислорода 21-35% (по объему) в целях декэнцерогенизации продукта является вторым существенным отличием заявляемого способа.

Длительность обработки каменноугольного связующего с целью деканцерогенизации составляет 60-120 мин — это является третьим отличительным признаком.

Таким образом, предлагаемое техническое решение характеризуется совокупностью отличительных признаков, обуславливающих достижение положительного эффекта.

Обработка каменноугольного связующего с целью снижения его канцерогенности осуществляется следующим образом.

B лабораторный реактор, имеющий электрообогрев, загружают 400 г каменноугольного связующего, нагревают до

180-260 С, через нагретый продукт барботируют воздушно-кислородную смесь (2135% кислорода по объему) в течение

60-120 мин, при удельном расходе ВКС

5 л/мин на 1 кг продукта, обеспечивающем в данном случае его пневматическое перемешивание.

При экспериментальной проверке предлагаемого способа были проведены опыты, результаты которых приведены в табл,1.

В опытах 1-7 в качестве связующего использован среднетемпературный пек (СТП) с Тразм. — 71 С, V — 61,4%, А — 0,18%.

Пример 1. В лабораторный реактор загружают 400 r СТП, нагревают и термостатируют при 180 С и в течение 60 мин барботируют воздух. Расход воздуха составляет

5 л/мин на 1 кг продукта. Содержание 3.4

1778140

БП в продукте до обработки — 1,52 ; после обработки — 1,01, П р им е р 2. Загружают в реактор 400r

СТП, нагревают и термостатируют при

200 С, в течение 60 мин барботируют воз- 5 душно-кислородную смесь с содержанием кислорода 35 (по объему), получаемую путем обогащения воздуха кислородом (опыт

3), Удельный расход воздушно-кислородной смеси 5 л/мин на 1 кг продукта. Содержание 10

3,4 БП в продукте до обработки — 1,8%: после обработки — 1,0 . . Пример 3. Обработку 400 r СТП осуществляют в следующем режиме:

Т обработки. С 260 15

Время обработки, мин 60

Содержание кислорода, 21

Удельный расход воздуха на 1 кг продукта, л/мин 5

Результат обработки; 20

Содержание 3.4 БП до обработки 2,1, после обработки 1,4%

Пример 4. Обработку 400 r- СТП осуществляют в следующем режиме: 25

Т обработки, С 260

Время обработки, мин. 60

Содержание кислорода, 35

Удельный расход

ВКС

5 л/мин на 1 кг 30 продукта .

Результат обработки:

Содержание 3,4 БП до обработки после обработки

1,8

1,3 . 35

При термоокислительной обработке среднетемпературного пека опыты 1-7 при указанных в табл.1 режимах обработки эффективность деканцерогенизации состав- 40 ляет 26,6-44,4%.

При температуре обработки равной

200 С увеличение эффективности деканцерогенизации отмечается при увеличении содержания кислорода в смеси (опыт 3), при 45 увеличении продолжительности обработки до 120 мин (опыт 4).

При температуре процесса 260 C увеличение продолжительности обработки и содержания кислорода на эффективность 50 деканцерогенизации оказывают меньшее влияние, в то же время при температуре обработки 260 С отмечается уплотнение продукта, возрастает его температура размягчения до значений, приведенных в 55 табл.2.

В опытах 8-16 связующее получено путем смешения СТП с поглотительным маслом в соотношении 85-90:15-10 мас,g соответственно.

Результат обработки:

Содержание 3,4 БП до обработки 1,54 после обработки 0,62 (опыт 8).

П з и м е р 6. 400 r связующего того же состава обрабатывают в реакторе при следующих параметрах:

Т обработки, С 200

Время обработки, мин 60

Содержание кислорода, 33,5

Удельный расход

ВКС

5 л/мин на 1 кг продукта

Результат обработки:

Содержание 3,4 БП до обработки 1,54 после обработки 0,57 ь

Эффективность процесса деканцерогенизации при введении в среднетемпературный пек добавки поглотительного масла составляет 30,7-63,0, т.е. увеличивается на 20-30 по сравнению с обработкой СТП (опыты 1-7, табл,1). Наиболее интенсивно процесс деканцерогенизации идет в первые

60 мин; максимальная эффективность деканцерогенизации отмечается в интервале температур 180-200 С (опыты 8-12, табл.1), при обработке в этом интервале температур температура размягчения продукта достигает значений 70-76 С (опыты 1-5, табл.2), что отвечает требованиям, предъявляемым к связующему, В качестве оптимальных с точки зрения эффективности деканцерогенизации определены след ющие параметры термоокислительной обработки, Температура, С 180-200 .

Время обработки, мин 60-120

Содержание кислорода в смеси (об.%) 21-35 при удельном расходе ВКС, обеспечивающем пневматическое перемешивание продукта.

Использование предлагаемого способа получения каменноугольного связующего обеспечит по сравнению с существующими способами следующие преимущества: снижение в 2-3 раза содержания канцерогенных соединений (по 3,4 бенэ(а)пирену); снижение температуры процесса до 180Пример 5, 400 г связующего указанного состава загружают в реактор и обрабатывают при следующих параметрах:

Т обработки, С 180

Время обработки, мин. 60

Содержание кислорода, 21

Удельный расход воздуха 5 л/мин на 1 кг продукта.

1778140

200 С и сокращение времени обработки до

60-120 мин,улучшение условий труда.

Формула изобретения

Способ получения связующего путем обработки каменноугольного пека воздухом при повышенной температуре, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения содержания канцерогенов в связующем и упрощения технологии процесса, каменноугольный пек перед обработкой предварительно смешивают с поглотительным маслом, взятым в количестве 10-15 мас. 7ь, и смесь обра5 баты вают воздухом, дополнительно содержащим кислород в количестве.21,035,0 об.оь при его удельном расходе, обеспечивающем перемешивание смеси.

Табли ца 1

Содержание 3,4 БП, мас.ь

Эффективность обработки °

Параметры процесса термоокислительной обработки

Связующее

0пыт т, с после обработки

Удельный расход BKC до обработки

Содержание кисВремя обработки мин порода, Таблица 2

Составитель З,Чернышева

Техред М.Моргентал Корректор. С,Пекарь

Редактор

Заказ 4163 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35. Раушская наб.. 4/5

Производс1венно-изд-:тельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

1 : Срецнетемпера- 180

2 турный пек 200

3 zoo

4 200

5 260

6 260

7 260

8 85-90ь средне- 180

9 температурного 180

l0 пека zoo

11 10-15ь поглоти- 200

12 тельного масла 200

13. 260

14 260

15 260

16 260

60 l 20

1го

21,0

21,0

35,0

21,0

Z1,0

36,0

35,0 г1,0

21,,0

2(,0

26,5

33,5

z1,o

35,0

21,0

35,0

1,01

1,54

1,0

1,3

1,4

1,3

1,31

0,62

0,91

1,01

1,04

0,57

0,91

0 90

1,0

0,81

26,9

26,6

44,4

38,1

33,1

27,7 г7, 7

59.7

40,9

33,5

30,7

63,0

40,9

41,5

35,1

47 ° 4