Исследование смолы полукоксования торфяных топливо-плавильных материалов Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА

Том 198 1974

ИССЛЕДОВАНИЕ СМОЛЫ ПОЛУКОКСОВАНИЯ ТОРФЯНЫХ ТОПЛИВО-ПЛАВИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

К. К. СТРАМКОВСКАЯ, Л. А. ПОНОМАРЕВА, Л. Ф. ГЛУХОВА

(Представлена научно-методическим семинаром химико-технологического факультета)

Использование торфяных топливо-плавильных материалов, состоящих из железной руды и торфа, в химико-металлургическом процессе позволит получать наряду с металлом и газом значительное количество низкотемпературной мало пиролизованной смолы. Для разработки рациональной технологии использования этой смолы и производилось ее детальное исследование. Смола получалась в специально сконструиро-

Таблица 1 ванной установке [1] из А топливо-плавильных мате-

Физико-химическая характеристика смолы /^,-,,„4

риалов (Т11М), изготовленных из Таганского торфа и концентрата железной руды, добавленного в количестве 17% на воздушносухой торф. Физико-химическая характеристика, фракционный состав и характеристика отдельных фракций, полученных разгонкой смолы, представлены в табл. 1—5. Анализ этих данных и сравнение их с таковыми для смолы полукоксования торфа без добавок руды показывает, что по физическим константам и основным показателям группового состава смолы, полученные в одинаковых условиях из чистого торфа и из топливо-плавильных материалов, содержащих железную руду, почти не отличаются, однако более детальное изучение различных образцов смол указывает на их некоторое различие. Так, по фракционному составу смола полукоксования топливо-плавильных материалов отличается несколько большим выходом легкой фракции, выкипающей до 200°С, значительно меньшим выходом фракций 200—230 и 230—270°С, а также повышенным количеством пека. Двухсотградусная фракция

Показатели Смола полукоксования ТПМ

Плотность 0,999

Молекулярный вес 229

Температура застывания 21,6

Содержания в % к безводной смо-

ле:

нерастворимых в бензоле 6,7

фенолов 14,1

оснований 2,1

карбоновых кислот М

парафинов 5,9

восков 6,8

асфальтенов 2,7

нейтральных масел (по разности) 60,6

смолы полукоксования ТПМ имеет меньший молекулярный вес: М плотность. Характерной особенностью полукоксовой смолы из топливо-плавильных материалов является меньшее количество фенолов: 14,1 против 15,7%. Относительное же содержание легких фенолов, перешедших во фракции, кипящие до 230°С, как показывают данные табл. 2, в ней больше на 6,2%; смола полукоксования ТПМ более пиролизована, чем смола полукоксования чистого торфа.

Таблица 2

Характеристика дистиллатных фракций

Показатели Пределы кипения фракций, °С

до 200 200—230 230-270 273—300 300—330

Плотность 0.9145 0,9502 0,9703 0,9819 0,9947

Молекулярный вес 103 140 184 175 200

Вязкость в сст. при 20°С 1,10 11,65 12,85 15,89 застывает

Содержание, %

Фенолов 14,8 24,8 27,9 8,9 4,8

Кислот 2,6 3,8 2,1 1,4 М

Оснований 3,2 4,8 2,8 2,5 1,8

Твердых парафинов — — — 9,8 32,6

Нейтральных масел по разности 79,4 67,2 67,2 77,6 39,7

Элементарный состав, % С 79,75 77.54 75,42 80,40 81,34

Н 9,64 9,15 8,84 10,70 9,85

О 10,6 [ 13,31 15,74 9,19 8,81

Таблица 3

Распределение фенолов по фракциям

Смола полукоксования

Показатели топливо-

торфа плавильных

материалов

Переходит в % от всех фенолов

смолы во фракции:

до 200 15,7 20,5

200—230 16,6 18,2

230—270 48,6 42,3

270—300 10,6 4,6

,300—330 3,7 5,7

Всего перешло во фракции 95,3 93,3

Осталось в пеке 4,8 6,7

Из табл. 4, характеризующей выделенные фенолы из каждой фракции в отдельности, видно, что основную их массу все же следует отнести к высококипящим.

В нейтральных маслах (табл. 5) обращает на себя внимание небольшое содержание непредельных соединений во фракциях, кипящих выше 230°С, и довольно значительное в легкой фракции. Бромное число нейтральных масел легкой фракции составляет 24 г на 100 мл.

Нейтральный масла первой фракции были разогнаны на ректификационной колонке эффективностью 25 теоретических тарелок на фракции, кипящие до 82, 82—109, 109—115, 115—137, 137—150°С. Компонентный состав полученных фракций, определенный методом газожидкостной хроматографии, позволил с некоторым приближением судить о ресурсах бензольных углеводородов в нейтральном масле фракции смолы, выкипающей до 200°С. В этом масле определено: 0,28% бензола,

Таблица 4

Характеристика фенолов, выделенных из дистиллатных фракций

Пределы кипения фракций, °С

Показатели до 200°С 200—230 230—270

Выход фенолов на фракцию, % 20 Плотность ¿4 14,8 24,8 1 27,9

0,9147 0,9805 0,9981

Молекулярный вес 126 129 137

Элемент состав:

С — 77,06 75,95

Н _ 8,17 8,82

О — 14,77 15,25

Фракционный состав:

Начало кипения, °С 120 169 178

10% выкипает до температуры, °С 183 189 205

20% -"- 186 204 221

30% 193 218 229

40% 208 234 242

50% — 218 248 258

60% 236 256 276

70% -"- 271 — 284

80% 286 — 291

90% — 292 — 320

92% 305 — 328

4,17% толуола, 2,Щ% м и п-ксилолов, 0,68%) о-ксилола и 0,82% этил-бензола, что в пересчете на исходную смолу составляет соответственно 0,05, 0,74, 0,37, 0,14, 0,15%.

Выводы

1. Дана подробная характеристика смолы полукоксования топливо-плавильных материалов и получающихся из нее фракций.

2. Показано, что выход дистиллятных фракций с концом кипения до 330°С составляет 66%, в который переходит 83% всех фенолов смолы.

3. Выполнены анализы фенолов, выделенных из фракций.

4. Путем газожидкостной хроматографии показаны ресурсы легких ароматических углеводородов в нейтральных маслах смолы полукоксования топливо-плавильных материалов.

Таблица 5

Характеристика нейтральных масел дистиллатных фракций, смолы полукоксования топливо-плавильных материалов

Пределы кипения фракций °С

Показатели до 200 200-230 230-270 270—500 300—330

Выход нейтрального масла на фракцию, % 63,7 54,6 68,4 70,8 76,5

на смолу, % 11,3 5.4 12,9 5,8 8,6

Молекулярный вес 138 167 183 208 219

Вязкость, сст. 2,05 4,54 7,75 8,32 12,86

Бромное число г. йода на 100 г. масла 2 4 .4 — 8,5 — 5,1

Процент сульфирующихся 77,5 — 80,0 — —

Фракционный состав: начало кипения °С 112 — 195 221 238

10% выкипало до температуры °С 132 — 232 235 246

20% — 146 — 241 249 288

30% 163 т- 252 258 299

40% 175 — 275 289 346

50% 191 — 284 296 352

60% 208 — 290 302 360

70% — 229 _ 298 311 —

80% 248 — 306 320 —

90% 281 — 313 356 —

94% 286 — 327 360 —

ЛИТЕРАТУРА

1. К. К. С т р а м к о в с к а я, Л. Ф. Карпова. Исследование фенолов смолы термического разложения торфа. Известия ТПИ, том 146, 1967.