Введение к работе
Актуальность работы.
Электродный пек является основным товарным продуктом переработки каменноугольной смолы и сохранит на длительную перспективу свое значение как связующий материал для получения высококачественных углеродных изделий. Товарная ценность каменноугольного пека и, следовательно, экономическая эффективность работы смолоперерабатывающих установок, определяется тем, насколько он удовлетворяет постоянно возрастающим требованиям потребителей, главными из которых являются алюминиевые заводы, использующие пек в производстве анодной массы.
В настоящее время большинство предприятий алюминиевой промышленности потребляют пек товарной марки «В» по ГОСТ 10200-83, а в ближайшем будущем на использование этой марки должны перейти все предприятия. В то же время, получение пека марки «В» на коксохимически^ предприятиях затруднено по следующим причинам:
-
На большинстве предг» иятий нет установок для термической или термоокислительной обработки пека. Типовая отечественная технология переработки смолы предусматривает её однократное испарение в трубчатом агрегате непрерывного действия с получением пека марки «А» и «Б». Для получения пека с повышенной температурой размягчения по этой технологии требуется дополнительный нагрев смолы, что создает опасность выхода из строя трубчатой печи вследствие закоксовывания и прогорания змеевиков.
-
На многих коксохимических предприятиях, в том числе в ОАО «Алтай-кокс», имеющем в своем составе большегрузные батареи с высоким уровнем обогрева (1TJ00-1100 мм), каменноугольная смола имеет низкую степень пиролизованности. Электродный пек, полученный однократным испарением такой смолы, имеет пониженное содержание веществ, нерастворимых в толуоле, и повышенный выход летучих веществ относительно норм ГОСТа 10200-83.
Цель и задачи работы.
Целью работы являлось научное обоснование, разработка и внедрение технологии, обеспечивающей получение из каменноугольных
СМОЛ раЗЛИЧНОЙ ПИрОЛИЗОВаННОСТИ Пека »аГга lB*r fWq ттротрггрстатстй
алюминиевой промышленности. \ Р0С- национальная/
I БИБЛИОТЕКА і
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
-
Обоснование выбора технологии и ожидаемых технологичес-ких параметров для получения пека марки «В» из каменноугольной смолы различного качества, в том числе, из низкопиролизованнои смолы.
-
На основании анализа существующего состояния технологии переработки смолы и литературных данных разработка технологических требований к установкам дистилляции смолы и термоокисления пека и использование их на стадии проектирования.
-
Установление основных закономерностей изменения качества пека в промышленных условиях на стадии окисления, а также по технологической цепочке: «эвапоратор — окислительный куб-реактор — напорный бак».
-
Исследование и обоснование пригодности электродного пека, получаемого с применением термоокисления, для производства анодной массы на алюминиевых заводах.
5. Решение вопросов экологии, коррозии и надежной работы
теплообменной аппаратуры установок переработки смолы и получе
ния пека в условиях ОАО «Алтай-кокс».
Научная новизна.
-
Выявлены факторы, определяющие изменение характеристик пека по технологической линии: степень пиролизованности каменноугольной смолы, технологический режим окислительной установки, температура и время пребывания пека в высокотемпературном сборнике. Показано продолжение реакций поликонденсации пека на стадии термовыдержки после куба-реактора.
-
Установлено, что в процессе обработки каменноугольного пека воздухом при температуре до 370"С трехмерные «сшитые» структуры полициклических углеводородов не образуются.
-
В рамках разработанной технологии определена взаимосвязь между степенью пиролизованности каменноугольной смолы и свойствами пека.
4. Установлено, что содержащиеся в каменноугольном пеке
термически неустойчивые неорганические соли являются источни
ком неорганических выбросов смолоперерабатывающей установки.
Практическая значимость и реализация результатов работы. 1. Разработана и освоена в промышленных условиях новая высокоэффективная технология получения электродного пека марки
«В», позволяющая использовать в качестве сырья низкопиролизо-ванную каменноугольную смолу.
-
Доказана пригодность пека, полученного методом термоокисления, многолетним использованием его в качестве связующего на алюминиевых заводах.
-
Впервые в отечественной практике разработана и внедрена коллекторная система сбора в. .здных выбросов смолоперерабатыва-ющей установки и технология их утилизации передачей в прямой коксовый газ.
-
Новые технологические разработки являются базой для тиражирования на других предприятиях отрасли.
Личное участие автора в получении результатов, изложенных в диссертации:
обосновал применение термоокисления для получения пека марки «В» из низкопиролизованной каменноугольной смолы;
участвовал в разработке технологического задания на проектирование установок переработки каменноугольной смолы и окисления пека, а также в их проектировании;
многие технические решения, предложенные автором, реализованы в проекте и при строительстве установки переработки смолы.
Под руководством и при личном участии автора в производственных условиях выполнена программа экспериментальных работ по исследованию влияния степени пиролизованности каменноугольной смолы и технологических факторов на качество электродного пека. Полученные результаты являются основой для внедрения технологии получения электродною пека с использованием термоокисления.
Под руководством автора также разработана и освоена коллекторная система для сбора и утилизации вредных выбросов установки переработки каменноугольной смолы. Апробация работы.
Основные положения диссертации обсуждены:
на международной конференции «Химия-XXI век: Новые технологии, новые продукты» (Кемерово, 2000);
на расширенном заседании Научного совета «Перспективы развития углехимии и углеродных материалов в XXI веке» (Москва-Звенигород, 2003);
на 2-й Международной конференции «Углерод: фундамен-
тальные проблемы науки, материаловедение, технология» (Москва, 2003);
— на IV научно-практическом семинаре «Опыт работы муниципалитетов и предприятий по утилизации промышленных и бытовых отходов» (Новокузнецк, 2001).
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ: б статей и 4 тезиса докладов, получен патент РФ.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы. Работа содержит 107 страниц машинописного текста, 8 рисунков, 22 таблицы. Список литературы включает 100 наименований.
