CALCULATION OF SPECIFIC ELECTRIC CONDUCTIVITY OF A CARBONACEOUS ZONE
OF THE ORE-THERMAL FURNACE
B. A. LAVROV, doctor of technical science, professor, head of a department
K. B. KOZLOV, Ph.D., lecturer A. A. BELOZEROV, Ph.D. student
The St.-Petersburg state institute of technology (technical university)
Mathematical dependence for calculation of specific electric conductivity of heterogeneous system «a conducting solid dispersed material - a conducting liquid» depending on particle size and applied pres-
| C 2
sure is offered - %ъ= — +
^ Y + Zd2 )4р Key words: heterogeneous system, electrical conductivity, calculation.
© Б. А. Лавров, К. Б. Козлов, А. А. Белозеров, 2009
Материал поступил в редакцию 11.06.2009
УДК 665.777.5
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ТЯЖЕЛОЙ СМОЛЫ ПИРОЛИЗА ОАО «АНГАРСКИЙ ЗАВОД ПОЛИМЕРОВ»
И. П. ЛЕБЕДЕВА, канд. хим. наук, доцент, начальник химической лаборатории
ООО «Иркутская нефтяная компания» ул. Российская, 12, г. Иркутск, 664025, Россия Д. Г. ЛАЗАРЕВ, канд. техн. наук, главный инженер проекта ОАО «Сибирский научно-исследовательский, конструкторский и проектный институт алюминиевой и электродной промышленности»
ул. Советская, 55, г. Иркутск, 664007, Россия О. И. ДОШЛОВ, канд. техн. наук, проф. Иркутский государственный технический университет ул. Лермонтова, 83, 664074, г. Иркутск, Россия М. И. ЛУБИНСКИЙ, ведущий инженер-технолог ОАО «Ангарский завод полимеров» а/я 93, г. Ангарск, 665830, Россия Н. П. ЛЕБЕДЕВА, инженер группы охраны окружающей среды ООО «Сибирская металлургическая компания» ул. Розы Люксембург, 184, г. Иркутск, 664074, Россия
Показана целесообразность использования крупнотоннажного промышленного отхода - тяжелой смолы пиролиза в качестве компонента электродного связующего, что позволит повысить эффективность действующих предприятий нефтехимического и металлургического профиля, благодаря повышению качества продукции и снижению экологической нагрузки на окружающую среду.
Ключевые слова: тяжелая смола пиролиза, композиционные материалы, электродное связующее, анодная масса, бенз(а)пирен.
Термический паровой пиролиз углеводородного сырья в трубчатых печах во всем мире остается стратегическим процессом производства этилена и пропилена. На современном этапе
внимание исследователей привлечено к поиску вариантов интенсификации процесса пиролиза с целью обеспечения максимального выхода целевых продуктов [1]. Однако наряду с низ-
шими олефинами (целевыми продуктами) процесс пиролиза является источником получения тяжелых смол пиролиза (ТСП). Развитие нефтехимической промышленности и ввод в эксплуатацию крупнотоннажных этиленовых установок потребовало поиска новых путей использования побочных продуктов, образующихся при пиролизе жидкого и газообразного нефтяного сырья.
Актуальность вопросов повышения экологической безопасности процесса пиролиза усугубляется большими масштабами и темпами наращивания мощностей этиленового производства и тенденцией утяжеления пиролизного сырья для них. С пуском многотоннажных этиленовых производств ЭП-250 и ЭП-300 объем выработки смол пиролиза значительно возрос. Их доля в зависимости от вида сырья изменяется в широких пределах: от 3-4 до 40% [2]. Выход тяжелой смолы в основном зависит от фракционного состава исходного сырья и условий пиролиза. ТСП выделяется при ступенчатой конденсации парогазовой смеси продуктов пиролиза, выходящих из печи. Преобладающая
часть углеводородов тяжелой смолы выкипает при температуре выше 200°С.
Тяжелая смола пиролиза - это смесь конденсированных алкил- и алкенилароматических углеводородов с двумя и более циклами, оли-гомеров алкенилароматических углеводородов и некоторого количества асфальтенов и других высокомолекулярных соединений. Основным компонентом ТСП являются бициклические и трициклические ароматические углеводороды и углеводороды, содержащие большее число циклов - от 51 до 67%. Относительно
высокое содержание ароматических углеводородов, и достаточно высокое значение иодного числа (53-56г 12/100г), указывающее на значительное содержание непредельных углеводородов, свидетельствуют о склонности тяжелых смол пиролиза к реакциям уплотнения с образованием продуктов, обладающих высокими связующими и спекающими свойствами.
Свойства тяжелой смолы пиролиза производства ОАО «Ангарский завод полимеров» приведены в табл. 1.
Таблица 1. Характеристика тяжелой смолы пиролиза
Наименование показателя Плотность при 20 °С, г/см 3, не менее Марка А 1,04
Вязкость кинематическая при 100 °С, мм2/с, не более 25
Температура отгона 3%-го объема,°С, не менее 180
Коксуемость, %, не более 12
Массовая доля серы, %, не более 0,3
Массовая доля воды, %, не более 0,3
Массовая доля механических примесей, %, не более 0,01
Индекс корреляции, не менее 125
Массовая доля ионов натрия, %, не более 0,005
Массовая доля ионов калия,% 0,0005
Важным преимуществом для широкого использования ТСП является низкое содержание серы. Это обуславливает возможность получения из смол пиролиза малосернистых композиционных углеродсодержащих материалов, что очень важно с технологической (увеличение межремонтного пробега установки) и экологической точки зрения.
Таким образом, большие масштабы этиленового производства, а также особенности химической природы ТСП превращают ее из отходов в один из целевых продуктов, от рационального использования которого существенно зависит экологическая и экономическая эффективность этиленовой установки [3, 4].
В настоящее время нашли практическую реализацию в промышленном масштабе сле-
дующие направления рационального использования тяжелой смолы пиролиза:
- высокоиндексное сырье для производства технического углерода;
- сырье для процесса коксования;
- получение нафталина;
- получение нефтеполимерных смол.
В данной статье рассмотрена возможность использования ТСП в производстве «сухой» анодной массы для цветной металлургии.
В настоящее время весьма актуальным являются детальный анализ существующих и перспективных источников и объемов сырья для производства анодной массы. Сырьем для производства анодной массы и обожженных анодов служат электродные каменноугольные пеки и электродные коксы (нефтяные или пеко-
вые). Следует отметить, что правильный подбор исходных материалов является наиболее сложной задачей подготовки производства. Основные свойства коксов и пеков в значительной степени зависят от того, из каких продуктов нефтепереработки или коксохимии они получены.
Главным недостатком каменноугольного пека является высокая канцерогенная активность, обусловленная спецификой химического состава и значительным содержанием полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) и фенолов, усиливающих действие ПАУ.
В Российском регистре потенциально опасных химических и биологических веществ в класс чрезвычайноопасных отнесены 3 ПАУ: бенз(а)антрацен, бенз(а)пирен и ди-бенз(а,Ь)антрацен [5, 6]. Индикатором канцерогенной опасности является бенз(а)пирен, концентрация которого в воздухе не должна превышать 1нг/м3.
Становится очевидной необходимость создание обоснованных рецептур композитного сырья с учетом данных экономического и экологического анализа.
Одним из путей улучшения свойств связующего для производства «сухой» анодной
массы, а также получения более экологически чистого связующего и снижения за счет этого выбросов ПАУ, может быть использование смесей высокотемпературного каменноугольного пека и тяжелой смолы пиролиза.
Для проведения лабораторных исследований отобраны представительные пробы исходных материалов, прошедших обычную подготовку в промышленных условиях. С целью оценки свойств компаундированного связующего и определения влияния параметров качества «сухой» анодной массы были приготовлены и испытаны 4 партии анодной массы, в которых в достаточно широких пределах изменяли дозировку ТСП в коксовую шихту (1-10%), при неизменных параметрах дозировки коксовой шихты и температуры смешивания. В качестве кокса-наполнителя использовали сортовые коксовые материалы, отобранные в цехе анодной массы Волгоградского алюминиевого завода. Для получения чистых коксовых фракций, весь материал рассевали по классам. Свойства основных фракций коксовой шихты приведены в табл. 2 и 3.
В качестве связующего применяли каменноугольный пек марки «В», свойства которого приведены в табл. 4.
Таблица 2. Свойства коксовых материалов
Таблица 3. Ситовый состав коксовых материалов
Наименование показателей Крупка 1 Крупка 2 Отсев Пыль
Зольность, % 0,11 0,14 0,19 0,34
Действительная плотность, г/см3 2,04 2,04 2,05 2,04
Удельное электросопротивление, мкОм-м 536 539 530 -
Содержание серы, % 1,56 1,55 1,45 1,46
Содержание натрия, % 0,016 0,016 0,017 0,015
Содержание примесей:
железо 0,01 0,02 0,02 0,04
кремний 0,07 0,01 0,004 0,02
ванадий 0,03 0,02 0,02 0,03
Наименование показателей Крупка 1 Крупка 2 Отсев Пыль
Ситовый состав, %
+ 6 мм 0,5
- 6 + 4 мм 85,0 0,3
- 4 + 2 мм 14,0 87,5 1,0
- 2 + 0,08 мм 0,5 12,2 98,5
- 0,08 мм 0,2 0,5
+ 0,16 мм 5,0
- 0,16 + 0,08 мм 20,0
- 0,08 мм 75,0
в т. ч. - 0,05 мм 53,0
Таблица 4. Физико-химические свойства пека марки «В»
Наименование показателей пек марки «В»
Температура размягчения, °С 90,5
Выход летучих, % 51,56
Зольность, % 0,15
Групповой состав, %:
а - фракция 36,6
а: - фракция 11,5
в - фракция 31,0
у - фракция 32,4
Коксовый остаток, % 59,1
Действительная плотность, г/см3 1,3304
Содержание натрия, % 0,0041
Содержание серы, % 0,58
Вязкость, сР:
140°С 41017
160°С 5178
180°С 967
200°С 276
220°С 74,0
Все замесы готовили в лабораторном, обогреваемом смесителе с 2-образными лопастями при температуре смешивания массы 180°С. Дозировку связующего выбирали из расчета получения сухой анодной массы с текучестью 1,2-1,3 отн.ед. В замесах с добавлением смолы пиролиза содержание связующего снижали пропорционально дозировке смолы пиролиза. Приготовленную навеску коксовой шихты нагревали в смесителе, а пек в сушильном шкафу до температуры смешивания. После чего заливали необходимое количество смолы пиролиза в смеситель и усред
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.