Способ регулирования процесса получения мезофазного пека

 

А. С. Котосонов, Б; Г. Остронов, С. М. Румянцев, В. М. Самойлов и В. И. Фролов (72) Авторы изобретения (7 l ) Заявитель (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ

МЕЗОФАЗНОГО ПЕКА

Изобретение относится к регулированию ,технологических процессов, в частности процесса получеиия 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 цеков (температура размягчения, вязкость и др.), 10 определяюшие их пригодность для дальнейшей переработки, целиком зависят от особенностей их структуры. Поэтому процесс получения мезофазного пека регулируют таким образом, чтобы получить однородный продукт с задан15 ной структурой.

Известен способ регулирования процесса получения мсзофазного пека с содержанием

10 мезофазы 40 — 90% путем воздеиствия на температуру и/или время процесса. Регулируемые воздействия в этом способе изменяют в зависимости от содержания в мезофазном пеке нерастворимой в пиридине фракции (мсзофазы) (1).

Недостатки способа, связанные, в основном, с анализам растворимости мезофазнщо 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. Регулируемые воздействия в этом способе изменяют в зависимости от рассогласования величин концентрации мезофазы в эталонном образце мезофазного пека и пробном образце получаемого мезофазного пека. Концентрацию меэофазы в данном способе определяют как концентрацию фракции мезофазного пека нерастворимой в хинолине (21.

Недостатком этого способа является низкая чувствительность используемого метода анализа к изменениям структуры мезофазного пека, что приводит к пониженной стабильности качества продукта. Указанный недостаток объяс899461

3 няется тем, гго структуру мезофаэного 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.

Укаэанная цель достигается тем, что температуру и время изотермической выдержки пека изменяют в зависимости от рассогласования величин парамагнитной восприимчивости, тлирины линии и насыщенности сигнала электронГ ного парамагнитного резонанса образцов пробного и эталонного мезофазных пеков. По величине парамагнитной восприимчивости судят о содержании парамагнитных ароматических молекул в мезофазном пеке, по ширштс линии -э0 о размерах таких молекул и по насыщаемости— об их взаимном расположении (надмолскулярной 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

-ло

ЭП! (3 10 +10 м /кг шириной ли}щи 1-6 Гс

30 насыщасмостью 25+95%), н имеющий оптимальное сочетание технологических свойств.

На чертеже показана блок-схема процесса, реализующего предлагаемый метод.

Схема включает аппарат 1 для подачи пека, рсакгор 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, с по о мощью приспособления 3 Отбир}пог пробы.

Сиг}тал 3IIP пробного и эталонного образцов пека регистрируется на спектрометре 4, обработка спектров производится анализатором 5.

Величина рассогласования определяется тгугем

45 сравнения соответствующих параметров ЭПР образцов пробного и эталонного пеков в блоке 6. По величине рассогласования проводится корректировка регулируемых параметров блоком 7. От нагреваемого по скорректироватпгому режиму мезофазного пека вновь отбирают пробы и снова сопоставляют параметры с}ггнала

ЭПР полученного и эталонного образцов, При . удовлетворительном совпадении их осуществляется выгрузка получаемого пека.

Пример 1, Из нефтяного пека с температурой размягчения 130 C необходимо получить мезофазный пек со структурой, харак4 теризуемой следующими параметрами ЗПВ. лл парамагнитная восприимчивость 3,6 1}1 м /кг, ширина линии 4 Гс, насыщаемость 37%. Насьтщаемость сигнала ЗПР рассчитывалась из относительного уменьшения пиковой интенсивности сигнала ЭПР при увеличении падающей СВЧ— мощности в 400 раз.

Содержание нерастворимой в хинолине фрак. ции (гг ), определялось по сгандаргной методике. Анализ показал, что в эталонном образце содержится 82% нерастворимой в хинолине фракции. В качестве независимого параметра, характеризующего качество получаемого мезофазного пека, }спользуют температуру размягчения, определенную по напряжению сдвига с помощью вискозиметра ВР— 3.

Полученные данные приведены в табл. ).

Приведенные даншпе показывают, что регулирование процесса получе ия мсзофаэного пека по трем параметрам ЗПР приводит к существенному уменыпснию вариации свойств получаемого мсзофазного пека.

Пример 2. Иэ ТОГО же" нефтянОГО }тека необходимо получить мезофазный пек с той жс, что и в предыдущем }lpHMLpc структурой. о, В реакторе устанавливают температуру 420 С и Осуптествля}от изотермическу}о }итдержку» течении 1 ч. Полученный пек имеет структуру, характеризующуюся параметрами ЗПР ттрн»сданными в табл. 2.

Сопоставление эгих параметров с эталонными указывает на недостаточное со;сржание мезофаэы в получаемом пскс и на необходимосгь проведения процесса при более высоких температурах. Тсмперагуру в реакторе увеличивают до 440 С, в дальнейшем регуттировапие осуществляют за счет увеличения времени изотерм}гческой выдержки. Полученный в резульо тате термообработкп при 440 С в течении

4 ч мсзофазньтй пек имеет структуру и свойства, соответствутощие эгалонпому пеку.

Пример 3. Из гтефтятгого пека необходимо получить мезофаэный пек со структурой, характеризующейся тремя параметрами. о

В реакторе устанавливают температуру 400 С, пробы отбирают и анализируют через каждые

30 мин. Время измерения сигнала ЗПР и обработки данных составляет 10 мин. Резуль. таты приведены в табл. 3.

Как видно, полученный после четырехчасовой обработки пек имеег структуру и свойства, соответствующие эталонным.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить стабильность качества получаемого меэофазного пека и следовательно, получить из мезофазного пека углеродные материалы со стабильными свойствами.

899461

Продолжение табл.1.

Таблица 1

Эталон

Способ:.

Эталон

Свойства получае мого пека известный предлаг емый

Насыщаемостъ,% 36,5 — 46 36,5 — 37,5 37,0

Температура размягчения, С 345 — 385 345 — 355 348 — 352

3,6 й, %

32+1

82+1 82+1

4,0

Таблица 2

Условия получения пробных образцов

Характеристика

Эталон

440 С 440 С

180 мин 240 мин

420 С

60 мин

440 С

90 мш

Парамагнитная восприимчивость, 10 м /кг

2,8+2,9 3,0+3,1 3,3+3,4 3,5+3,7

3,6

Ширина линии, Гс

5+5,1

4,2 3,7+3,8 3,9+4,1

43-44 36,5+37,5

4,0

Насышаемость, %

6,4+6,5

51-52

37,0

Температура о размягчения, С

345-355

348-352

Таблица 3

Время нагрева, мин

Характеристики пека

Эталон

Парамагнитная восприимчивость, 10 м/кг

3,14

3,1 — 3.2

2,5-2,6 2,8-2,9

2,1-2,2

4,8

4,7 — 4,8

5,3-5,4 5,0-5,1

5,5 — 5,6

Ширина линии, Гс

Насыщаемость, %

6!,4

61-62

70-71 65 — 66

73-74

: смпера гура размяг"С

328-333

326 — 334 отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности качества получаемого мезофазного пека, температуру и время изотермической выдержки пека изменяют в зависимости от рассогласования величин парамагнитной восприимчивости, пи рины линии и насыПарамагнитная восприимчивость, -М З

10 м /кг 3,2 — 4,2 35 — 3,7

Ширина линии, Гс 3,9 — 4,4 3,9 — 4,1

Формула изобретения

1. Способ регулирования процесса получе55 ния мезофазного пека из нефтяного и каменноугольных псков путем воздействия на температуру и время изотермической выдержки пека, Способ звест- - предлагае ный мый

Источники инорфмации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Н 3974264, кл. 423 — 447, 1976.

2. Патент США М 40267888, кл. 208 — 39, 1977.

Составитель P. Клейман

Техред М.Рейвес

Редактор Н. Рогулич

Подписное

Заказ 12042/25

Тираж 513

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная. 4 7 899461 щенности сигнала электронного парамагнитного резонанса эталонного и пробного образцов мезофазного пека.

2, Способ по п. ), o т л и ч а ю щ и йс я тем, что в качестве этанола используют меэофазный qp с нарамагнитной восприимчивостью 3 10 +1(7 м /кг шириной линии 1—

1о 3

6 Гс, насыщаемостью 25t95%.

Корректор У. Пономаренко