Geum.ru

Viii. Переработка фракций сырого бензола

Вид материалаЛекция
8.5. Применение кумароновых смол
IX. ПЕРЕРАБОТКА СМОЛ 9.1. Особенности состава высоко- и низкотемпературных смол
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8

8.5. Применение кумароновых смол


Важнейшую область сбыта для кумароновых смол представляет производство лаков и красок. В полиграфической промышленности смолы используют для приготовления типографских красок, в резиновой – при 'изготовлении мягчителей для каучука и ускорителей вулканизации.

Благодаря высоким диэлектрическим свойствам кумароновую смолу применяют в электротехнике для производства изоляционных кабельных масс. Эмульсией кумароновой смолы пользуются в бумажной промышленности для проклейки бумаги. Смолу применяют также для производства кровельных мастик, средств для полировки, восков для ремней, дешевых сортов сургуча, пластических масс и покрытий для полов.

IX. ПЕРЕРАБОТКА СМОЛ

9.1. Особенности состава высоко- и низкотемпературных смол


В отличие от газового бензина и сырого бензола, которые можно и не извлекать из газа, смолы неизбежно выделяются при, охлаждении газа и конденсации воды. Поэтому сразу же, начиная с первых установок для приготовления светильного газа, при термической переработке твердых горючих ископаемых необходимо было решать вопрос о переработке и утилизации смолы.

Условия переработки смол определяются в основном температурным режимом их получения. Наиболее разработана и освоена технология переработки высокотемпературных смол, особенно высокотемпературной каменноугольной смолы, получаемой при коксовании углей. В настоящее время в мире получают около 16 млн. т/год такой смолы. Состав ее относительно стабилен, продукты переработки находят широкое применение.

Разнообразные первичные, полукоксовые, среднетемпературные смолы и близкие к ним по составу смолы скоростного пиролиза твердых горючих ископаемых различаются по составу. Последний зависит от температуры и аппаратурного оформления процесса термической переработки и природы перерабатываемого горючего ископаемого. Высококипящая фракция первичных смол содержит некоторую часть слабо измененных фрагментов органической массы исходного вещества.

Смолы классифицируют по способам переработки твердых горючих ископаемых: ретортная, туннельная, газогенераторная и т.п. – и по виду исходного горючего ископаемого: торфяная, буроугольная, каменноугольная, сланцевая.

Выход первичной смолы в расчете на органическую массу угля для различных видов твердого топлива составляет (в %): из торфа – 8–18; из землистого бурого угля – 10–16; из плотного бурого угля – 6–12; из каменного угля – 2–18; из сланцев – 6–25. Выход смолы увеличивается при уменьшении продолжительности и увеличении скорости нагревания. Так, сокращение длительности нагрева от 1 до 10~–10~* позволяет увеличить выход смолы с 8–10 до 16–25% (при пиролизе канско-ачинского угля).

Первичные смолы представляют собой вязкие жидкости плотностью от 845 до 1080 кг/м3. Как отмечалось ранее, это сложные смеси насыщенных, ароматических, ароматических алкилированных и гидроароматических углеводородов, нейтральных кислородсодержащих соединений (включая кетоны, простые и сложные эфиры), фенолов, органических оснований и кислот, а также азот- и серосодержащих веществ. Содержание нейтральных кислородсодержащих соединений уменьшается по мере увеличения степени углефикации сырья. Особенно много кислородсодержащих соединений в сланцевой смоле. Так, в первичной смоле, получаемой при пиролизе сланцев в туннельных печах, содержание кислородсодержащих соединений достигает 58–60% (из них 40% фенолы и кислоты, а 60% –нейтральные кислородсодержащие соединения). В этих смолах велико содержание неустойчивых кислородсодержащих соединений и непредельных углеводородов.

В отличие от первичных смол высокотемпературная каменноугольная смола обладает более высокой плотностью (1160– 1220 кг/м3) и представляет собой смесь многоядерных ароматических соединений. Содержание алкилированных ароматических углеводородов в ней невелико. Высокотемпературная каменноугольная смола состоит в основном из наиболее термодинамически устойчивых веществ, чем и объясняется значительное содержание в ней высококипящих компонентов. Приведенные в табл. 6.3 технические характеристики смол показывают, что в каменноугольной смоле содержится большое количество остатка, выкипающего при температуре выше 360°С.

В первичных смолах заметно больше содержание фракций, выкипающих до 170°С, что связано в основном с условиями конденсации смолы: выход первичного газа меньше, чем коксового, поэтому уменьшается и количество углеводородов, остающихся в газе.


Таблица 6.3. Технические характеристики различных смол

Показатель
Первичные смолы
Смола высокоскоростного пиролиза канско-ачинского угля
Высокотем-пературная каменно-угольная смола

украинского бурого угля
подмосковного бурого угля
длинно-пламенного угля
газового угля

Плотность, кг/м3
900
970
1066
1065
1080
1190

Выход фракции, %


















до 170°С
5,5
12,3
9,4
9,2
11,0
0,5

170–230°С
13,2
15,7
7,6
7,2
17,0
13,5

230–300°С
17,5
19,8
31,7
29,9
27,0
10,0

300–360°С
41,8
25,3
21,2
21,8
10,0
18,0

выше 360°С
22,0
26,9
30,9
31,7
23,0
58,0

Содержание

фенолов, %
12,3
12,6
39,4
28,3
26,0
2,0


В состав фенолов каменноугольной смолы входят главным образом фенол (20–25%), крезолы (35–40%) и ксиленолы (10–15%); остальное составляют алкилфенолы, нафтолы, оксидифенилы. В первичных смолах на долю фенола, крезолов и ксиленолов приходится лишь 15–35%, а остальное – фенолы с различными алкильными группами, гомологи двухатомных фенолов и фенолоподобные вещества неустановленной структуры. Как было сказано ранее, 95% высокотемпературной каменноугольной смолы составляет смесь би- и полициклических ароматических и полициклических гетероциклических углеводородов; 2–3% содержащихся в смоле органических оснований представлены в основном соединениями ряда хинолина и акридина. Нейтральные азотсодержащие соединения в каменноугольной смоле составляют 1% и более, что отличает ее от других смол.

В табл. 6.4 приведены данные о содержании основных нейтральных компонентов в различных каменноугольных смолах.





Абсолютные количества каждого из этих веществ велики, и потенциально возможна организация их производства в чистом виде. Однако в больших количествах получают лишь чистый нафталин. Остальные продукты представляют собой технические смеси: каменноугольный пек, масла для технического углерода и др. Объясняется это тем, что полициклические ароматические углеводороды и гетероциклические соединения, составляющие каменноугольную смолу, являются подходящим сырьем для производства технического углерода (сажи) и разнообразных углеграфитовых изделий. Эти полициклические системы можно рассматривать как своеобразные «заготовки» для углеграфитовых структур, в которые эти системы легко переходят при последующей термической переработке.

Важной особенностью полициклических соединений является их термическая устойчивость и стабильность к окислению, а также токсичность для микроорганизмов. Это позволяет использовать технические смеси на основе продуктов переработки каменноугольной смолы для изготовления различных защитных покрытий, а также антисептических масел, защищающих древесину.

Большую ценность представляют индивидуальные крезолы и их смеси, используемые для производства синтетических смол, пластификаторов и антипиренов для полимерных материалов, ядохимикатов для сельского хозяйства, различных стабилизирующих добавок: антиокислителей, ингибиторов полимеризации и др. В крупном промышленном масштабе при переработке каменноугольной смолы получают нафталин, индивидуальные крезолы, ксиленолы и их технические смеси, фенол, различные; технические масла, смазки и покрытия, а также сырье для производства углеграфитовых материалов: каменноугольный пек и пековый кокс.