Способ получения анизотропного нефтяного волокнообразующего пека


 


Владельцы патента RU 2502781:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (RU)

Изобретение относится к способам получения анизотропного нефтяного волокнообразующего пека и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.

Способ получения анизотропного нефтяного пека включает термообработку изотропного нефтяного пека в инертной атмосфере при повышенной температуре 350-450°C в течение 5-20 часов, давлении 10-100 мм рт.ст., последующую экстракционную обработку полученного продукта хинолином, отгонку экстрагента и обработку полученного анизотропного пека в ультразвуковом поле для удаления следов растворителя.

Изобретение позволяет повысить качество целевого анизотропного пека за счет увеличения в нем содержания мезофазы, равномерно распределенной по объему пека и получать на его основе высокомодульные углеродные волокна. 2 табл., 1 ил., 5 пр.

 

Изобретение относится к способам получения анизотропного нефтяного волокнообразующего пека и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.

Известен способ получения анизотропного пека с содержанием мезофазы 75-80% путем термообработки углеводородного сырья в инертной атмосфере при температуре 400-450°C при атмосферном давлении или выше [патент США №3787541, кл. C01B 031/00, C01B 031/07].

Известен способ получения анизотропного нефтяного пека путем термообработки изотропного нефтяного пека в инертной атмосфере при температуре 320-470°C, давлении 3-20 атм в течение 1-20 часов [патент Великобритании 1379423, кл. C10C 001/00].

Наиболее близким к изобретению является способ получения анизотропного нефтяного пека путем термообработки изотропного нефтяного пека с последующей обработкой органическими соединениями, а именно диоксаном и диметилацетамидом. Недостаток способа заключается в низком содержании мезофазы в получаемом пеке [патент США 4465586, кл. C10C 1/20].

Целью изобретения является повышение качества целевого анизотропного пека за счет увеличения в нем содержания мезофазы (жидких кристаллов) и ее равномерного распределения по объему пека, что позволяет получать на его основе высокомодульные углеродные волокна.

Поставленная цель достигается описываемым способом получения анизотропного нефтяного пека путем термообработки изотропного нефтяного пека в инертной атмосфере при повышенной температуре 350-450°C в течение 5-20 часов, давлении 10-100 мм рт.ст. с последующей экстракционной обработкой полученного продукта, в условиях которой продолжается рост жидкокристаллической фазы, отгонкой экстрагента -хинолина и обработкой полученного анизотропного пека в ультразвуковом поле для равномерного распределения кристаллитов жидкокристаллической фазы по всему объему пека, обеспечения однородности его структуры и удаления следов растворителя.

Предпочтительно процесс термообработки изотропного нефтяного пека вести в интервале температур 350-450°C, так как известно, что именно при этих температурах идет образование жидких кристаллов.

Предпочтительно также в качестве экстрагента использовать хинолин и экстракцию проводить в условиях, обеспечивающих рост жидкокристаллической фазы: при температуре кипения хинолина и пониженном давлении 10-100 мм рт.ст.

Отличительные признаки способа заключаются в проведении термообработки изотропного нефтяного пека при давлении 10-100 мм рт.ст., последующей экстракционной обработке полученного продукта в условиях, обеспечивающих рост жидкокристаллической фазы, в предпочтительных условиях проведения способа и обработке полученного анизотропного пека ультразвуком в объеме.

Выдержка изотропного нефтяного пека при температуре 350-450°C в течение 5-20 часов при пониженном давлении обеспечивает оптимальные условия для получения гетерофазного пека. Проведение процесса при температуре ниже 350°C, пониженном давлении и в течение менее 5 часов приводит к снижению выхода мезофазы из-за неполного протекания реакции поликонденсации. Повышение температуры выше 450°C и продолжительности выдержки более 20 часов приводит к образованию карбоидов, что снижает качество волокнообразующего пека.

Проведение термообработки при пониженном давлении позволяет сократить продолжительность процесса. Давление термообработки ниже 10 мм рт.ст. требует больших энергозатрат и экономически нецелесообразно. При использовании вакуума выше 100 мм рт.ст. гетерофазный пек содержит недостаточное количество мезофазы (жидких кристаллов) - ниже 20%, об. и отличается повышенным содержанием низкомолекулярных компонентов, что понижает качество целевого продукта.

Экстракцию хинолином проводят при температуре кипения последнего при пониженном давлении 10-100 мм рт.ст., весовой кратности «хинолин: пек ГП»=5-10:1 в течение 10-20 ч. При указанных условиях наблюдается рост содержания мезофазы в пеке. При соотношении «хинолин: пек ГП» менее 5:1 и продолжительности менее 10 часов экстракция протекает неполно, а при кратности «хинолин:пек ГП» более 10:1 и продолжительности более 10 часов изменение параметров экстракции не влияет на выход пека и экономически нецелесообразно.

Проведение обработки высокоплавкого анизотропного пека ультразвуком с частотой 15-25 кГц и мощностью 50-100 Вт/см2 обеспечивает повышение качества волокнообразующего пека за счет равномерного распределения мезофазы по всему объему пека, достижения однородности его структуры и удаления пузырьков и следов растворителя.

Способ изобретения иллюстрируется схемой, представленной на рис.1, где 1 - блок термообработки, 2 - блок экстракции хинолином, 3 - блок отгонки хинолина из рафинатной фазы и обработки анизотропного пека ультразвуком, 4 - блоки отгонки хинолина из экстрактной фазы; I - изотропный нефтяной пек ИП1, II - газы, III - жидкие дистиллятные продукты, IV - гетерофазный пек ГП, V, VIII, XI - хинолин, VI - рафинатная фаза, VII - экстрактная фаза, IX, X - изотропный пек ИП2, XII - анизотропный пек АВП.

Исходное сырье (изотропный нефтяной пек ИП]) по линии I подают в блок 1, где его подвергают термообработке в инертной атмосфере при остаточном давлении 10-100 мм рт.ст. и температуре, обеспечивающей интенсивное образование мезофазы. Газы и жидкие дистиллятные продукты выводят из блока 1, соответственно по линиям II и III.

Полученный продукт (гетерофазный пек ГП), содержащий мезофазу в количестве 20-60% передают по линии IV в блок экстракции 2, где пек контактирует с растворителем, подаваемым в блок экстракции по линии V, при этом в реакционной массе продолжается рост жидкокристаллической фазы. Полученные рафинатную и экстрактную фазы выводят по линиям VI и VII, соответственно. Экстрактную фазу направляют в блок растворителя 4. Полученный при отгонке растворителя изотропный пек ИП2 выводят по линии IX, или возвращают на смешение с исходным сырьем по линии X. Растворитель возвращают по линии VIII в блок 2. Рафинатную фазу направляют в блок отгонки растворителя и отгонки ультразвуком в объеме 3. Растворитель возвращают в блок экстракции 2 по линии XI. Полученный анизотропный пек АП после отгонки растворителя обрабатывают ультразвуком в объеме для удаления следов растворителя и равномерного распределения жидкокристаллической фазы по всему объему. Готовый анизотропный волокнообразующий пек АВП выводят по линии XII.

Примеры 1-5.

Пример иллюстрируется схемой, представленной на рис.1.

Исходный изотропный пек ИП1 с температурой размягчения 181°C, содержащий мальтены (масла и смолы), асфальтены и карбены в количестве 31,6; 65,1 и 3,3% масс, соответственно, подвергают термообработке в инертной атмосфере при остаточном давлении 10-100 мм рт.ст., повышенной температуре в течение 5-20 ч. В результате получают гетерофазные пеки (таблица 1).

Таблица 1
Условия термообработки и физико-химические свойства гетерофазных пеков
Режим термообработки и физико-химические свойства гетерофазных пеков Пеки ГП
1 2 3 4 5
Условия термообработки:
температура, °C 350 400 450 400 400
продолжительность, час 5 10 15 20 10
давление, мм рт.ст. 10 20 30 50 100
Температура размягчения, °C 275 269 250 280 279
Углеводородный состав, % масс:
масла и смолы 4,8 7,5 3,6 6,8 5,7
асфальтены 14,3 12,7 10,8 12,3 11,9
карбены (растворимые в хинолине) 28,1 23,0 26,8 25,7 33,3
мезофаза 52,8 56,8 58,8 55,2 49,1

Полученный гетерофазный пек ГП экстрагируют хинолином при температуре кипения последнего, весовой кратности «хинолин: пек ГП»=5-10:1 в течение 10-15 ч. Из рафинатной части отгоняют хинолин и получают анизотропный пек АП, из экстрактной фазы отгоняют хинолин и получают изотропный пек ИП2. Далее анизотропный пек АП обрабатывают ультразвуком частотой 15-25 кГц и мощностью 50-100 Вт/см2 и получают пек АВП, по своим свойствам пригодный для формования волокон (таблица 2).

Таблица 2
Условия экстракции и физико-химические свойства анизотропных пеков
Показатели Пеки АП
1 2 3 4 5
Условия экстракции
Весовое соотношение гетерофазный пек/хинолин 1:5 1:6 1:7 1:8 1:10
Продолжительность, час 10 11 12 14 15
Давление, мм рт.ст. 20 20 20 20 20
Температура, °С 150 150 150 150 15-
Условия отгонки
Продолжительность, час 14 15 17 18 20
Давление, мм рт.ст. 20 20 20 20 20
Температура, °C 150 150 150 150 150
Условия обработки ультразвуком
Частота, кГц 15 15 20 20 25
Мощность, Вт/см2 50 100 75 75 75
Физико-химические свойства пеков АВП
Выход целевого пека на ГП, % масс: 56 61 52 62 59
Температура размягчения, °C 360 320 325 310 315
Содержание мезофазы, % масс: 90,9 93,7 93,3 87,9 89,9

Способ получения анизотропного нефтяного волокнообразующего пека путем термообработки изотропного пека в инертной атмосфере при температуре 350-450°C, отличающийся тем, что термообработку проводят при давлении 10-100 мм рт.ст. и дополнительно проводят экстракцию полученного гетерофазного пека хинолином с последующей отгонкой экстрагента и обработкой полученного анизотропного пека в ультразвуковом поле.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области строительства, и, в частности, к утилизации и восстановлению содержащих битум кровельных покрытий, и может найти применение при их переработке и получении обновленных материалов, содержащих битум.
Изобретение относится к технологии получения асфальтобетонной смеси с использованием продуктов переработки старого асфальтобетона применительно к строительству и ремонту дорожного покрытия с выполнением жестких требований к долговечности и водостойкости.

Изобретение относится к схеме флотации нефтеносных песков, в которой поток сырья подают в резервуар, содержащий, по меньшей мере, одну камеру для грубой флотации для создания потока грубого концентрата и потока грубых отходов, причем поток грубого концентрата подают в резервуар, содержащий, по меньшей мере, одну камеру для очистной флотации для создания потока более чистого концентрата, содержащего окончательный продукт флотации схемы, и потока более чистых отходов, и поток грубых отходов, по меньшей мере, частично обезвоживают и выпускают в зону хранения отходов.

Изобретение относится к области коксования и металлургии и может быть использовано при производстве конструкционных графитов. .

Изобретение относится к созданию способа повторного использования демонтированного асфальта. .

Изобретение относится к модифицированным смолам для применения в способах разделения, особенно в селективном отделении твердых и/или ионных частиц, таких как металлические катионы, от водных сред.

Изобретение относится к смолам для использования в способах разделения и особенно в селективном отделении твердых веществ и/или ионных частиц, таких как катионы металлов, от водных сред.

Изобретение относится к утилизации и переработке отходов и вторичного сырья с получением полезной продукции, а именно к способу получения битума из вторичного сырья (кровельных материалов, бывших в употреблении, предназначенных к утилизации органических отработанных жидкостей), с получением качественного битума из вторичного сырья и утилизацией твердой основы строительных кровельных материалов.
Изобретение относится к области переработки резиносодержащих отходов и может быть использовано в нефтехимической, нефтеперерабатывающей и дорожной отраслях промышленности.

Изобретение относится к способам получения анизотропного нефтяного волокнообразующего пека и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности. Способ получения анизотропного нефтяного пека включает термообработку изотропного нефтяного пека в инертной атмосфере при повышенной температуре и атмосферном давлении и последующую экстракцию изотропной части полученного продукта толуолом в сверхкритических условиях, отгон толуола и обработку полученного анизотропного пека в ультразвуковом поле. Изобретение позволяет повысить качество целевого анизотропного пека за счет увеличения в нем содержания мезофазы, равномерно распределенной по всему объему пека, и получать на его основе высокомодульные углеродные волокна. 1 ил., 3 табл., 7 пр.

Изобретение относится к гидроконверсии тяжелых углеводородов. Изобретение касается способа превращения тяжелого углеводородного сырья в более легкие углеводородные продукты и отделения пека, включающего гидрокрекинг тяжелого углеводородного сырья, суспендированного с зернистым твердым материалом в присутствии водорода в реакторе гидрокрекинга, в результате чего образуется подвергнутый гидрокрекингу поток, включающий вакуумный газойль (ВГ) и пек. В первой вакуумной колонне производят отделение ВГ от пека, а во второй вакуумной колонне производят дополнительное отделение ВГ от пека. Изобретение также касается устройства для превращения тяжелого углеводородного сырья в более легкие углеводородные продукты и отделения пека. Технический результат - получение пека, из которого могут быть приготовлены частицы, способные транспортироваться без слипания. 2 н.з. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области нефтехимического аппаратостроения, а именно, к оборудованию установок для получения нефтяных битумов различных марок путем окисления нефтяного сырья, используемых в различных областях промышленности, а более конкретно для проведения тепломассообменных процессов получения олигомерного битума. Сдвоенная решетчато-клапанная тарелка содержит два установленных друг над другом перфорированных полотна тарелок, в части отверстий нижнего из которых установлены прямоточные клапаны, при этом прямоточный клапан включает в себя установленный на нижнем полотне тарелки неподвижный клапанный элемент с центральным проходным отверстием и седлом клапана, подвижный запорный элемент осесимметричной формы, выполненный с возможностью перекрытия центрального проходного отверстия при размещении в седле неподвижного клапанного элемента, прикрепленную к неподвижному клапанному элементу обечайку, примыкающую верхним торцом снизу к верхнему полотну тарелки, в центральном отверстии которой размещен шток подвижного запорного элемента, нижний торец которой расположен на расстоянии от верхнего торца неподвижного клапанного элемента, обеспечивающем необходимое перемещение подвижного запорного элемента. Технический результат: повышение эффективности проведения тепломассообменных процессов. 1 ил.

Изобретение относится к способу скоростной деструкции остаточных нефтяных продуктов. Способ включает адсорбцию остаточных нефтяных продуктов в порах углеродного сорбента и обработку сверхвысокочастотным излучением при индуцированной температуре до 600°C в потоке аргона или диоксида углерода. При этом в качестве остаточных нефтяных продуктов используют пек или деасфальтизат, взятые в равных количествах с углеродным сорбентом, а обработку сверхвысокочастотным излучением проводят в течение 10-20 минут. Как правило, в качестве углеродного сорбента используют дробленый древесный уголь с тангенсом угла диэлектрических потерь, равном 8,8. Предлагаемое изобретение позволяет простым способом получить водород, дополнительное количество ценных жидких углеводородов и концентрата редких металлов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 4 табл., 6 пр.

Изобретение относится к способу получения компаундированного битума из остатков перегонки нефти (гудрон/полугудрон) и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, дорожной или строительной отраслях промышленности. Способ включает окисление остатка перегонки нефти с добавкой медьсодержащего кубового органического остатка производства акриловой кислоты и последующее смешение с остатком перегонки нефти, причем количество добавки составляет не более 2,5 мас.% на сырье окисления. Способ позволяет утилизировать медьсодержащий кубовый органический остаток производства акриловой кислоты с получением товарной продукции - компаундированного битума, увеличить долю неокисленного остатка перегонки нефти в компаундированном битуме. 1 з.п. ф-лы, 5 табл., 2 пр.

Изобретение относится к способу и установке для получения битума из нефтяных остатков и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности для производства битумов различных марок. Способ включает разделение исходного сырья на два потока, нагревание одного потока сырья и его окисление в реакторе, компаундирование окисленного и неокисленного потоков с получением продукта. При этом воздух, подаваемый в реактор, диспергируют, окисление части потока сырья производят в гидродинамическом режиме стесненного всплывания пузырьков воздуха, снижение градиента температуры в реакторе производят циркуляцией части полностью или частично окисленного потока и осуществляют передачу тепла для нагрева окисляемого сырья, компаундирование потоков производят в турбулентном смесителе, а выходящие из реактора окисления отработанные газы подвергают каталитической очистке от органических примесей. Разработанные способ и установка отличаются повышенными технико-экономическими показателями. 2 н. и 65 з.п. ф-лы, 11 ил., 2 табл., 9 пр.

Изобретение относится к способам получения анизотропного нефтяного волокнообразующего пека и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности. Предложен способ получения анизотропного нефтяного волокнообразующего пека путем термообработки изотропного нефтяного пека в инертной атмосфере при повышенной температуре 350-450°C в течение 5-20 часов, давлении 10-100 мм рт.ст. с последующей экстракционной обработкой полученного гетерофазного пека, отгонкой экстрагента и обработкой полученного анизотропного пека в ультразвуковом поле для удаления следов экстрагента, в качестве экстрагента используют легкий прямогонный бензин с температурой начала кипения 62°C, взятого в количестве весовой кратности легкий прямогонный бензин:гетерофазный пек = 5-10:1, а экстракцию проводят при температуре кипения экстрагента в течение 5-20 ч. Результатом является получение анизотропного пека хорошего качества и снижение себестоимости целевого продукта. 1 табл., 1 пр.

Изобретение может быть использовано в электродной промышленности. Способ получения пека-связующего для электродных материалов включает разогрев каменноугольного пека до температуры выше 150°C. Полученный поток жидкотекучего каменноугольного пека подвергают облучению пучком электронов с дозой облучения в интервале от 10 до 150 кГр. Изобретение позволяет повысить в пеке долю α-фракции на 6-12 %, повысить содержание коксового остатка на 6-10 %, получать графитовые электроды с большой плотностью и повышенным сроком службы.1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.
Изобретение относится к выделению углеводородов из содержащего их грунта, может быть использовано для добычи нефтяных углеводородов из нефтесодержащих пород, а также для отмывки загрязненного углеводородами грунта. Способ получения углеводородов из содержащего их грунта включает перемешивание грунта с жидким экстрагентом углеводородов с образованием суспензии, содержащей экстрагент, извлеченные из грунта углеводороды и частицы грунта, разделение указанной суспензии на органическую фазу, включающую углеводороды, жидкую фазу, включающую экстрагент, и твердую фазу, включающую частицы грунта, путем гравитационного отстоя, а также отбор органической фазы в качестве целевого продукта. В качестве жидкого экстрагента используют водный раствор сульфата натрия с концентрацией от 0,5% до 20,0 мас. % в количестве не менее 1 м3 на 1 м3 грунта. Технический результат - упрощение способа получения углеводородов из содержащего их грунта с обеспечением практически полного фазового разделения суспензии, полученной после обработки грунта жидким экстрагентом. При этом отделенные твердая фаза и жидкая фаза, содержащая экстрагент, практически не содержат углеводородов. 3 з.п. ф-лы, 5 пр.

Изобретение относится к области химической, нефтеперерабатывающей и нефтяной промышленности, в частности к способам сепарации газов окисления производства битумов. Способ заключается в том, что газы окисления из реактора окисления битума подают в сепаратор с разделительной перегородкой и закрепленным на ней устройством для конденсации тяжелых углеводородов из отходящих газов окисления - глухой тарелкой, часть сырья окисления подают в зону над глухой тарелкой, при этом в сепаратор над разделительной перегородкой дополнительно устанавливают вертикально расположенный каплеуловитель в виде многослойной сетки, на который импульсно подают жидкую фазу для промывки сетки каплеуловителя, при этом с низа сепаратора отводят смесь тяжелых углеводородов из газов окисления с сырьем окисления, которую в дальнейшем направляют в реактор окисления. Изобретение обеспечивает снижение уноса жидкой фазы и возможность вовлечения жидкой фазы как сырья для получения окисленных битумов. 1 ил.
Наверх