Научная статья на тему 'Получение пекоподобного продукта из каменного угля терморастворением в смеси антраценовой фракции и тяжелой фракции жидкого продукта пиролиза резинотехнических изделий'

Получение пекоподобного продукта из каменного угля терморастворением в смеси антраценовой фракции и тяжелой фракции жидкого продукта пиролиза резинотехнических изделий Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
20
7
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Уголь
Scopus
ВАК
CAS
GeoRef
Ключевые слова
каменный уголь / антраценовая фракция / жидкая фракция пиролиза / резинотехнические изделия (РТИ) / пек / терморастворение / Coal / Anthracene fraction / Liquid pyrolysis fraction / Rubber products / Pitch / Thermal dissolution

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Макаревич Е.А., Папин А.В., Черкасова Т.Г., Неведров А.В.

Исследован способ получения пека из каменного угля терморастворением в смеси антраценовой фракции и тяжелой фракции жидкого продукта пиролиза резинотехнических изделий. Согласно данному способу массовое соотношение каменного угля к растворителю – 40/60% мас. при температуре в реакторе – 400оС, соотношение антраценовой фракции к тяжелой фракции жидкого продукта пиролиза резинотехнических изделий – 50/50% мас. Данный способ позволяет сократить энергетические затраты за счет упрощения технологии получения продуктов с заданными свойствами, повысить безопасность производства и экологическую безопасность путем снижения содержания соединений высокой степени экологической опасности, включая бенз(а)пирен.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Макаревич Е.А., Папин А.В., Черкасова Т.Г., Неведров А.В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

PRODUCTION OF PITCH-LIKE PRODUCTS FROM HARD COAL BY THERMAL DISSOLUTION IN A MIXTURE OF ANTHRACENE FRACTION AND HEAVY FRACTION OF THE LIQUID PRODUCTS OF RUBBER GOODS PYROLYSIS

The method of obtaining pitch from coal by thermal dissolution in a mixture of anthracene fraction and heavy fraction of liquid pyrolysis product of rubber products is investigated. According to this method, the mass ratio of coal to solvent is 40/60% by weight at a temperature in the reactor 40 oC, the ratio of the anthracene fraction to the heavy fraction of the liquid pyrolysis product of rubber products is 50/50% by weight. This method makes it possible to reduce energy costs by simplifying the technology for obtaining products with specified properties, increase production safety and environmental safety by reducing the content of compounds of a high degree of environ mental hazard, including benz(a)pyrene.

Текст научной работы на тему «Получение пекоподобного продукта из каменного угля терморастворением в смеси антраценовой фракции и тяжелой фракции жидкого продукта пиролиза резинотехнических изделий»

Оригинальная статья

УДК 661.666.2 © Е.А. Макаревич, А.В. Папин, Т.Г. Черкасова, А.В. Неведров, И.В. Боброва, 2023

Получение пекоподобного продукта из каменного угля терморастворением

в смеси антраценовой фракции и тяжелой фракции жидкого продукта пиролиза резинотехнических изделий*

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2023-11-102-107

МАКАРЕВИЧ Е.А.

Старший преподаватель Института химических и нефтегазовых технологий ФГБОУ ВО «Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева», 650000, г. Кемерово, Россия, e-mail: pav.httt@kuzstu.ru

ПАПИН А.В.

Канд. техн. наук, доцент,

доцент Института химических

и нефтегазовых технологий

ФГБОУ ВО «Кузбасский государственный

технический университет имени Т.Ф. Горбачева»,

650000, г. Кемерово, Россия,

e-mail: pav.httt@kuzstu.ru

ЧЕРКАСОВА Т.Г.

Доктор хим. наук, профессор,

директор Института химических

и нефтегазовых технологий

ФГБОУ ВО «Кузбасский государственный

технический университет имени Т.Ф. Горбачева»,

650000, г. Кемерово, Россия,

e-mail: ctg.htnv@kuzstu.ru

НЕВЕДРОВ А.В.

Канд. техн. наук, доцент,

доцент Института химических

и нефтегазовых технологий

ФГБОУ ВО «Кузбасский государственный

технический университет имени Т.Ф. Горбачева»,

650000, г. Кемерово, Россия,

e-mail: nevedrov@kuzstu.ru

Исследован способ получения пека из каменного угля терморастворением в смеси антраценовой фракции и тяжелой фракции жидкого продукта пиролиза резинотехнических изделий. Согласно данному способу массовое соотношение каменного угля к растворителю - 40/60% мас. при температуре в реакторе - 400°С, соотношение антраценовой фракции к тяжелой фракции жидкого продукта пиролиза резинотехнических изделий - 50/50% мас. Данный способ позволяет сократить энергетические затраты за счет упрощения технологии получения продуктов с заданными свойствами, повысить безопасность производства и экологическую безопасность путем снижения содержания соединений высокой степени экологической опасности, включая бенз(а)пирен. Ключевые слова: каменный уголь, антраценовая фракция, жидкая фракция пиролиза, резинотехнические изделия (РТИ), пек, терморастворение.

Для цитирования: Получение пекоподобного продукта из каменного угля терморастворением в смеси антраценовой фракции и тяжелой фракции жидкого продукта пиролиза резинотехнических изделий / Е.А. Макаревич, А.В. Папин, Т.Г. Черкасова и др. // Уголь. 2023. № 11. С. 102-107. DOI: 10.18796/0041-57902023-1 1-102-107.

ВВЕДЕНИЕ

Поиск новых путей увеличения ресурсов пека обусловлено возрастающим спросом на него, возникновением его дефицита и ростом стоимости. Каменноугольные пеки обладают повышенной экологической опасностью, так как содержат большое количество полициклических ароматических углеводородов (бенз(а)пирен и др.) [1, 2, 3, 4]. На алюминиевых предприятиях с самообжигающимися анодами, каменноугольный пек является основным источником их эмиссии [5]. Суммарная токсичность

* Исследование выполнено за счет гранта Минобрнауки России (Соглашение № 075-15-2022-1193).

пеков возрастает при повышении температуры размягчения и содержания веществ, не растворимых в толуоле [6].

Снижение экологической опасности способов получения пе-ковых продуктов путем разработки альтернативных методов является весьма актуальной задачей [6, 7].

За рубежом замена каменноугольного пека тяжелыми нефтяными остатками, дистилляция которых позволяет получать нефтяной пек и гибридный нефтекаменноугольный пек при его смешивании с каменноугольным, является одним из главных направлений [8]. Чистый нефтяной пек имеет преимущество по сравнению с каменноугольным, так как содержит в три раза меньше бенз(а) пирена [9, 10]. Зарубежными компаниями разработана технология получения нефтяного пека со связующими свойствами, близкими к свойствам каменноугольного пека [11], который был использован для приготовления обожженных анодов [12].

В отечественной промышленности также применяется нефтяной пек [1, 13]. Пеки на основе тяжелых фракций и остатков нефтепереработки характеризуются более низкой конденсирован-ностью и наличием большого числа алкильных цепочек в бензольных кольцах [14]. Низкий выход коксового остатка и небольшое содержание а- и а1-фракций ухудшают связующие свойства нефтяных пеков и не позволяют получить качественную анодную массу. Повышенная вязкость, неудовлетворительное смачивание кокса, усадка, повышенное выделение летучих веществ усложняют использование, так как получаемые электроды имеют низкую плотность и механическую прочность, высокую газопроницаемость.

БОБРОВА И.В.

Учебный мастер кафедры Института химических и нефтегазовых технологий ФГБОУ ВО «Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева», 650000, г. Кемерово, Россия, е-mail: bobrovaiv@kuzstu.ru

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Полностью заменить каменноугольный пек нефтяным невозможно, но известны методы получения связующего пека электродного качества путем добавления к высокотемпературному каменноугольному пеку до 40% нефтяного пека [12, 15, 16].

Альтернативные связующие пеки получают путем низкотемпературного окисления антраценового масла [17]. Главными компонентами антраценовой фракции (фракции каменноугольной смолы, выкипающей в интервале температур 250-360°С) являются пол ициклические а ромати ческие углеводороды, та кие как фенантрен, антрацен, флуорантен и пирен. Сейчас это направление является также актуальным.

Связующий пек с коксовым остатком до 55% мас. и содержанием нерастворимых в толуоле веществ до 33% мас. получают комбинацией окисления кислородом воздуха и тепловой обработки окисленных продуктов. Обработка исходного антраценового масла с возвратом дистиллятов после каждого цикла позволяет получать пек с пониженным бенз(а)пиреновым эквивалентом. К достоинствам таких пеков относятся: низкое содержание сернистых и азотистых соединений, однородность состава, низкие температуры размягчения, хорошие электрические и экологические характеристики, высокая способность к графи-тизации, что благоприятно для производства широкого круга качественных, механически прочных углеродных материалов.

Термический крекинг антраценовой фракции при температуре 430-450°С позволяет получить пек с выходом 20-33,5% за счет образования высокомолекулярных ароматических соединений [18]. Отсутствие поперечно-сшитых молекулярных структур в таком пеке, в отличие от термоокисленного пека, определяет способность к образованию мезофазы и формированию игольчатого кокса.

ноц

КУЗБАСС

Научно-образовательный центр «Кузбасс»

Существует ряд способов терморастворения каменных углей с получением пекоподобных веществ. Растворение угля осуществляется путем его обработки ароматизированным растворителем при повышенном давлении и температуре, где с целью упрощения и улучшения технологии процесса в качестве растворителя используют смесь, взятую в разном массовом соотношении: уголь : растворитель [19].

Недостатком данного способа является многокомпо-нентность состава, что сказывается на сложности получения конечных продуктов с заданными свойствами.

Наиболее распространенным является способ получения каменноугольного пека из каменноугольной смолы, получаемой в процессе коксования каменных углей, путем применения стадии коксования каменного угля (температура коксования - 1050оС, период - 14-30 ч), при котором сначала получены продукты коксования: кокс, коксовый газ и каменноугольная смола. Последняя, в свою очередь, далее подвергается разгонке на фракции, после отгонки которых, остается остаток перегонки - каменноугольный пек [20].

Недостатками технологии являются многостадийность процесса получения каменноугольных пеков и усиленный контроль показателей технологического регламента производства коксования, несоблюдение которых приводит к повышению содержания в каменноугольном пеке соединений повышенной экологической опасности, включая бенз(а)пирен.

На сегодняшний день актуальными являются исследования в области решения энергетических затрат за счет упрощения технологии получения пеков с заданными свойствами, безопасности их получения, увеличения экологической безопасности путем снижения содержания соединений повышенной экологической опасности, включая бенз(а)пирен. С этой целью проводились исследования по получению пека из каменного угля терморастворением в смеси антраценовой фракции и тяжелой фракции жидкого продукта пиролиза резинотехнических изделий (исследования по поиску путей утилизации данного продукта пиролиза РТИ), соотношение каменного угля к растворителю - 50/50, 40/60, 30/70% мас. при температуре в реакторе - 400оС.

Эффективным растворителем, близким по химической природе к продуктам терморастворения, является антраценовая фракция каменноугольной смолы. Эффективность антраценового масла связана с присутствием активных доноров водорода (аценафтена, дигидроантра цена, флуорена и карбазола), переносчиков водорода (фе-нантрена, флуорантена) и соединений с сольватирующи-ми свойствами (хинолина, индола). После проведения процесса полученный остаток, содержащий поликонденсиро-ванные ароматические углеводороды, может служить заменителем каменноугольного пека.

Однако выход антраценовой фракции из смолы составляет до 25% мас., что инициирует исследователей на поиск путей частичной или полной замены растворителя. В данной работе исследовалось терморастворение каменного угля марки Г и ГЖ в смеси: антраценовая фракция с тяжелой фракцией жидкого продукта пиролиза резинотехнических изделий в соотношении 50/50% мас.

В предлагаемом способе получения пека из каменного угля терморастворением в антраценовой фракции процесс проводится при температуре начала термического разложения угольного вещества (370-400оС). Образующиеся при этом свободные радикалы взаимодействуют с растворителем - смесью антраценовой фракции с тяжелой фракцией жидкого продукта пиролиза резинотехнических изделий, благодаря чему тормозятся вторичные реакции поликонденсации и накапливаются растворимые продукты реакции. Эффективность антраценовой фракции или ее смести с другими реагентами связана с присутствием активных доноров водорода (аценафтена, дигидроантрацена, флуорена и карбазола), переносчиков водорода (фенантрена, флуорантена) и соединений с сольватирующими свойствами (хинолина, индола). После проведения процесса полученный остаток, содержащий поликонденсированные ароматические углеводороды, может служить заменителем каменноугольного пека.

Подготовка угля для процесса термического растворения в органических растворителях состоит из стадий измельчения и сушки. Измельчение исходного угля осуществляется до крупности его зерен < 1 мм. Измельченный уголь подвергается сушке в сушильном шкафу при температуре 105°С до содержания влаги менее 1,5% мас. Далее идет стадия приготовления углемасляной пасты. В предварительно взвешенный стакан загружается органический растворитель массой, установленной в соответствии с требуемым соотношением уголь % мас.: растворитель (50/50, 40/60, 30/70)% мас. Затем в стакан с растворителем постепенно добавляется при одновременном перемешивании расчетная масса подготовленной пробы угля. Полученная смесь тщательно перемешивается до однородного пастообразного состояния и затем взвешивается. Объем загрузки углемасляной пасты в стакане не должен превышать 60% об.

Для проведения процесса термического растворения взвешенный стакан с углемасляной пастой помещается в печь, предварительно загруженный в реактор. После этого включается нагрев печи до достижения заданной температуры (350-400оС). Давление в реакторе контролировалось манометром. С момента достижения в реакторе заданной температуры, регулируемой с помощью измерителя-регулятора, содержимое реактора выдерживалось при этой же температуре еще в течение одного часа под давлением выделяющихся летучих веществ (до 2,5-3 МПа) без подвода в реакционную систему дополнительных газов. За начало реакции принимается момент достижения заданной температуры с помощью термопары в реакторе.

Во время процесса термического растворения фиксируются следующие параметры: скорость нагрева, максимальная температура, давление, время начала и окончания эксперимента, время выдержки при максимальной температуре.

По окончании процесса терморастворения (выдержки реакционной смеси в реакторе при заданной температуре в течение заданного времени) паровая фаза отводится через гидрозатвор. После охлаждения до 150±20оС стакан с пековым продуктом и остатками нерастворенного угля

Качество полученного пекоподобного продукта

Quality of the obtained pitch-like product

Параметры процесса терморастворения Характеристика пекоподобного продукта

Марка угля Соотношение ( уголь / смесь антраценовой фракции с тяжелой фракцией пиролиза РТИ, % мас.) Температура процесса, оС В, % Тразм, оС АЛ, % Va, % а-фракция, % ^-фракция, %

Г 30/70 370 70,3 70 1,5 74,0 38,8 5,7

400 71,6 65 2,0 76,5 33,5 3,8

40/60 370 73,1 125 1,9 56,9 39,5 5,7

400 74,1 127 2,5 58,2 42,5 6,8

50/50 370 82,6 135 2,0 65,5 42,8 5,6

400 86,2 138 2,3 61,9 45,5 23,0

ГЖ 30/70 370 72,5 68 1,7 70,5 29,5 5,8

400 73,5 69 1,8 72,5 26,8 4,5

40/60 370 75,0 112 2,5 58,0 42,5 6,9

400 75,8 124 3,0 58,1 57,0 26,0

50/50 370 84,5 134 2,5 65,5 42,8 5,8

400 86,0 139 2,3 61,8 44,8 23,2

извлекается из реактора, и дальнейшее его охлаждение производится на воздухе и/или в водной среде до постоянной температуры. После охлаждения стакан с его содержимым взвешивается на весах. По результатам взвешивания определялся выход пекового продукта вместе с остатками нерастворенного угля.

Для определения условий процесса термического растворения углей в органических растворителях проводится ряд экспериментов по определению влияния на выход и качество пекоподобного продукта параметров процесса: температуры процесса термического растворения и соотношения компонентов углемасляной пасты.

После определения массы образовавшегося пекоподобного продукта в смеси с остатками нерастворенного угля рассчитывался выход данного продукта (В, %) из исходной углемасляной пасты по формуле:

т

5 = —-М00% ,

где тпр - масса пекоподобного продукта в смеси с остатками нерастворенного угля, г; туп - масса навески исходной углемасляной пасты, загруженной в стакан, г.

Полученный пекоподобный продукт подвергался исследованиям, направленным на определение следующих показателей его качества: температуры размягчения Тразм, зольности Лл, выхода летучих веществ У", содержания а-фракции (веществ, нерастворимых в толуоле), содержания а1-фракции (веществ, не растворимых в хинолине).

Результаты исследований представлены в таблице.

Из полученных результатов выявлены следующие зависимости: с увел ичением содержа ния массо во й дол и угол ь-ного концентрата увеличиваются твердость и прочность массы от жидкого состояния (при массовом соотношении 20/80) до твердого-стекловидного (при массовом соотношении 50/50), однако при массовом соотношении 50/50 наблюдаются включения нерастворенных угольных частиц; с увеличением температуры в реакторе до 400оС не наблюдается четкого снижения зольности массы, выхода летучих веществ, а также содержания а-фракции (н/т) и а1-фракции (н/х).

Следует отметить, что также были проделаны эксперименты с теми же углями и такими же технологическими условиями и операциями по терморастворению этих углей только в антраценовой фракции. В итоге были получены результаты, очень близкие по значениям с представленными выше данными, что подтвердило целесообразность и возможность частичной замены части антраценовой фракции на тяжелую фракцию пиролиза РТИ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, оптимальными условиями получения пекоподобного продукта на данном этапе являются: массовое соотношение уголь : растворитель - 40/60, температура в реакторе - 370оС, но с дополнительной стадией отделения нерастворенных угольных частиц.

Такой пек характеризуется наименьшей зольностью и может использоваться как спекающая добавка к шихте коксования (получение качественного кокса, применение трамбования шихты или другие способы окускова-ния шихты).

Для достижения качества, соответствующего требованиям электродного пека, необходимо провести увеличение времени выдержки процесса терморастворения, а также обеззоливание пека.

С целью оценки канцерогенной опасности, для сравнения, определено содержание бенз(а)пирена в пеке, полученном традиционным методом, и в продукте терморастворения. Анализ проводился методом жидкостной хроматографии. Содержание бенз(а)пирена составило: пек каменноугольный (традиционный) - 6,500 мг/кг; пек терморастворения - 3,100 мг/кг.

Список литературы

1. Губанов С.А., Букка А.А., Иващенко Е.Ю. Технологические особенности производства каменноугольного пека из низкопиро-лизованных каменноугольных смол и варианты совершенствования процесса // Кокс и химия. 2017. № 11. С. 37-42.

2. Кузнецов П.Н., Перминов Н.В. Термическое растворение каменного угля в технических пастообразователях и их смесях // Кокс и химия. 2019. № 11. С. 16-23.

3. Mannweiler U.C., Perruchoud R.C. Reduction of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) in anodes by using petroleum pitch as binder material // Light Metals. 1997. P. 555-558.

4. Хайрутдинов И.Р. Опыт производства и применения нефтяных пеков. М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1994. 48 с.

5. Барнаков Ч.Н., Хохлова Г.П., Усов О.М. Возможности расширения сырьевой базы для получения связующего пека // Кокс и химия. 2019. № 10. С. 25-29.

6. Обзор рынка каменноугольной смолы в СНГ. 2019. [Электронный ресурс]. URL: https:// infomine.ru>files/catalog/185/file_185. pdf (дата обращения: 15.10.2023).

7. Угапьев А.А., Дошлов О.И. Нефтяной пек дезинтегрированный -альтернативное связующее для анодов нового поколения // Вестник ИрГТУ. 2013. № 6. С. 151-156.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

8. Optimisation of the melt-spinning of anthracene oil-based pitch for isotropic carbon fibre preparation / Diez N., Alvarez P., Santamaria R. et al. // Fuel Processing Technology. 2012. Vol. 93. P. 99-104.

9. Formation of Surface Morphology in Polyacrylonitrile (ПАН) Fibers during Wet-Spinning / Yu Wang, Yuanjian Tong, Bowen Zhang et al. // Journal of Engineered Fibers and Fabrics. 2018. Vol. 2. P. 52-57.

10. Казаков Л.К. Углеродные волокна. М.: Академия, 2011. 336 с.

11. Андрейков Е.И., Сафаров Л.Ф., Цаур А.Г. Получение нефтекамен-ноугольного пека совместной дистилляцией каменноугольной смолы и тяжелого газойля на смолоперерабатывающей установке АО «Губахинский кокс» // Кокс и химия. 2016. № 3. С. 59-64.

12. Сидоров О.Ф. Канцерогенная активность каменноугольных пеков в зависимости от технологии их получения // Кокс и химия. 2006. № 6. С. 36-40.

13. Маракушина Е.Н. Получение пеков и связующих веществ методом термического растворения углей: дис. канд. техн. наук. Красноярск, 2015. 137 с.

14. Ветошкина И.С., Солодов В.С., Васильева Е.В. Получение высокотехнологичных продуктов из каменноугольной смолы // Кокс и химия. 2019. № 2. С. 51-54.

15. Мелешко А.И., Половников С.П. Углерод, углеродные волокна, углеродные композиты. М.: САЙНС-ПРЕСС, 2007. 192 с.

16. Хайрутдинов И.Р., Ахметов М.М., Теляшев Э.Г. Состояние и перспективы развития производства кокса и пека из нефтяного сырья // Российский химический журнал. 2006. Т. L. № 1. C. 25-28.

17. Красникова О.В. Получение нефтекаменноугольных пеков совместной переработкой каменноугольной смолы и тяжелой смолы пиролиза: автореф. дис. канд. техн. наук. Уфа: ИОС им. И.Я. Постовского, 2013. 20 с.18. Formulation, structure and properties of carbon anodes from coal tar pitch/ petroleum pitch blends / M. Perez, M. Granda, R. Santamaria et al. // Light Metals. 2003. Vol. 4. P. 495-501.

19. Багазеев В.К., Валиев Н.Г., Бойков И.С. Глубокая переработка углей // Горный журнал. 2012. № 1. С. 82-85.

20. Акимов А.В. Углеродные волокна и композиты: 2-е изд., пере-раб. и доп.: учебник для вузов. М.: Недра, 2014. 412 с.

coal preparation

Original Paper

UDC 661.666.2 © E.A. Makarevich, A.V. Papin, T.G. Cherkasova, A.V. Nevedrov, I.V. Bobrova, 2023 ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2023, № 11, pp. 102-107 DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2023-11-102-107

Title

production of pitch-like products from hard coal by thermal dissolution in a mixture of anthracene fraction and heavy fraction of the liquid products of rubber goods pyrolysis

Authors

Makarevich E.A.1, Papin A.V.1, Cherkasova T.G.1, Nevedrov A.V.', Bobrova I.V., 1 T.F. Gorbachev Kuzbass State Technical University, Kemerovo, 650000, Russian Federation

Authors information

Makarevich E.A., Senior Lecturer at the Institute of Chemical and Oil

and Gas Technologies, e-mail: pav.httt@kuzstu.ru

Papin A.V., PhD (Engineering), Associate Professor, Associate Professor

of the Institute of Chemical and Oil and Gas Technologies,

e-mail: pav.httt@kuzstu.ru

Cherkasova T.G., Doctor of Chemical Sciences, Professor, Director of the Institute of Chemical and Oil and Gas Technologies, e-mail: ctg.htnv@kuzstu.ru

Nevedrov A.V., PhD (Engineering), Associate Professor, Associate Professor of the Institute of Chemical and Oil and Gas Technologies, e-mail: nevedrov@kuzstu.ru

Bobrova I.V., Academic Master of the Department of the Institute of Chemical and Oil and Gas Technologies, e-mail: bobrovaiv@kuzstu.ru

Abstract

The method of obtaining pitch from coal by thermal dissolution in a mixture of anthracene fraction and heavy fraction of liquid pyrolysis product of rubber products is investigated. According to this method, the mass ratio of coal to solvent is 40/60% by weight at a temperature in the reactor 40 oC, the ratio of the anthracene fraction to the heavy fraction of the liquid pyrolysis product of rubber products is 50/50% by weight. This method makes it possible to reduce energy costs by simplifying the technology for obtaining products

with specified properties, increase production safety and environmental safety by reducing the content of compounds of a high degree of environmental hazard, including benz(a)pyrene.

Keywords

Coal, Anthracene fraction, Liquid pyrolysis fraction, Rubber products, Pitch, Thermal dissolution.

References

1. Gubanov S.A., Bukka A.A. & Ivashchenko E.Yu. Technological features of the production of coal pitch from low-pyrolyzed coal tar and options for improving the process. Coke and chemistry, 2017, (11), pp. 37-42. (In Russ.).

2. Kuznetsov P.N. & Perminov N.V. Thermal dissolution of coal in technical paste-forming agents and their mixtures. Coke and chemistry, 2019, (11), pp. 16-23. (In Russ.).

3. Mannweiler U.C. & Perruchoud R.C. Reduction of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) in anodes by using petroleum pitch as binder material. Light Metals, 1997, pp. 555-558.

4. Khairutdinov I.R. Experience in the production and application of oil pitches. Moscow, Tsniiteneftekhim Publ., 1994, 48 p. (In Russ.).

5. Barnakov Ch.N., Khokhlova G.P. & Usov O.M. Possibilities of expanding the raw material base for obtaining binder pitch. Coke and chemistry, 2019, (10), pp. 25-29. (In Russ.).

6. Overview of the coal tar market in the CIS. 2019. [Electronic resource]. Available at: https:// infomine.ru>files/catalog/185/file_185.pdf (accessed 15.10.2023). (In Russ.).

7. Ugapyev A.A. & Doslov O.I. Disintegrated petroleum pitch - an alternative binder for new generation anodes. Bulletin of IrSTU, 2013, (6), pp. 151-156. (In Russ.).

8. Diez N., Alvarez P., Santamaria R., Blanco C., Menendez R. & Granda M. Optimisation of the melt-spinning of anthracene oil-based pitch for isotropic carbon fibre preparation. Fuel Processing Technology, 2012, (93), pp. 99-104.

9. Yu Wang, Yuanjian Tong, Bowen Zhang, Hua Su & Lianghua Xu. Formation of Surface Morphology in Polyacrylonitrile (PAN) Fibers during Wet-Spinning. Journal of Engineered Fibers and Fabrics, 2018, (2), pp. 52-57.

10. Kazakov L.K. Carbon fibers. Moscow, Academy Publ., 2011, 336 p. (In Russ.).

11. Andreikov E.I., Safarov L.F. & Tsaur A.G. Obtaining of oil-coal pitch by joint distillation of coal tar and heavy gas oil at the resin processing plant of Guba-khinsky Coke JSC. Coke and Chemistry, 2016, (3), pp. 59-64. (In Russ.).

12. Sidorov O.F. Carcinogenic activity of coal pitches depending on the technology of their production. Coke and chemistry, 2006, (6), pp. 36-40. (In Russ.).

13. Marakushina E.N. Obtaining pitches and binders by thermal dissolution of coals: dis. Candidate ofTechnical Sciences, Krasnoyarsk, 2015, 137 p. (In Russ.).

14. Vetoshkina I.S., Solodov V.S. & Vasilyeva E.V. Obtaining high-tech products from coal tar. Coke and chemistry, 2019, (2), pp. 51-54. (In Russ.).

15. Meleshko A.I. & Polovnikov S.P. Carbon, carbon fibers, carbon composites. Moscow, SCIENCE PRESS Publ., 2007, 192 p. (In Russ.).

16. Khairutdinov I.R., Akhmetov M.M. & Telyashev E.G. The state and prospects of development of coke and pitch production from petroleum raw materials. Russian Chemical Journal, 2006, Vol. L, (1), pp. 25-28. (In Russ.).

17. Krasnikova O.V. Obtaining of oil-coal pitches by joint processing of coal tar and heavy pyrolysis resin: abstract of the dissertation of the Candidate of Technical Sciences. Ufa, I.Ya. Postovsky IOS, 2013, 20 p. (In Russ.).

18. Perez M., Granda M., Santamaria R., Vina J.A. & Menendes R. Formation, structure and properties of carbon anodes from coal tar pitch/ petroleum pitch blends. Light Metals, 2003, (4), pp. 495-501.

19. Bagazeev V.K., Valiev N.G. & Boikov I.S. Deep processing of coal. Mining Journal, 2012, (1), pp. 82-85. (In Russ.).

20. Akimov A.V. Carbon fibers and composites. Moscow, Nedra Publ., 2014, 412 p. (In Russ.).

Acknowledgements

The research was financially supported by a grant from the Russian Ministry of Education and Science (Agreement No. 075-15-2022-1193).

For citation

Makarevich E.A., Papin A.V., Cherkasova T.G., Nevedrov A.V. & Bobrova I.V. Production of pitch-like products from hard coal by thermal dissolution in a mixture of anthracene fraction and heavy fraction of the liquid products of rubber goods pyrolysis. Ugol, 2023, (11), pp. 102-107. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2023-11-102-107.

Paper info

Received August 1,2023 Reviewed October 13,2023 Accepted October 26,2023

Бородинский разрез в числе первых в Красноярском крае получил комплексное экологическое разрешение

Получение комплексного экологического разрешения (КЭР) - новое требование федерального закона «Об охране окружающей среды». Оно нацелено на повышение открытости и прозрачности природоохранной деятельности промышленных компаний. Срок получения таких разрешений - до 1 января 2025 г.

Бородинский разрез СУЭК в числе первых в Красноярском крае выполнил требования законодательства. В пакет разрешительной документации были включены современные технологические, технические и управленческие решения, которые реализуются на предприятии и помогают повысить ресурсную эффективность производства, свести к минимуму негативное воздействие добычи на окружающую среду. Среди них, например, осуществление непрерывного мониторинга качества атмосферного воздуха, карьерных и дренажных вод. В части внедрения НДТ представлен проект реконструкции системы водоотведения и очистки карьерных вод. Проектом предусмотрено строительство на разрезе нового комплекса очистных сооружений с многоуровневой и эффективной технологией очистки воды. Важно доба-

СУЭК

СИБИРСКАЯ УГОЛЬНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ КОМПАНИЯ

вить, что перед получением КЭР вся представленная Бородинским разрезом информация прошла согласование в Росприрод-надзоре, Министерстве промышленности и торговли РФ, Министерстве природных ресурсов и экологии РФ.

Сейчас аналогичная работа ведется на Березовском и Назаровском разрезах СУЭК. Планируется, что комплексные экологические разрешения они получат в 2024 г.

Пресс-служба АО «СУЭК»

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.