Каменноугольный деготь

Каменноугольный деготь получают в процессе пирогенетической, деструктивной переработки каменных и бурых углей.

Содержание статьи:

◊ Каменноугольный деготь

◊ Изготовление дорожных дегтей

◊ Свойства каменноугольных дегтей

Дегти получают в процессе пирогенетической,деструктивной (без или с ограниченным количеством воздуха) переработки каменных и бурых углей.В результате такой переработки получают ряд ценных продуктов для народного хозяйства, в том числе и смолообразные вещества-сырые дегти.

В зависимости от вида перерабатываемого сырья получают каменноугольные, торфяные и древесные дегти. В настоящее время основная масса вырабатывается из каменных и бурых углей. По составу и структуре каменноугольные дегти подобны битумам, в них входят преимущественно углеводороды ароматического ряда (производные бензола) и их соединения с кислородом ,азотом,серой и другими элементами.

Свойства дегтей определяются их составом .В каменноугольном дегте содержатся следующие группы веществ:
твердые, углекислые, неплавкие вещества(нерастворимые в органических растворителях),которые называются свободным углеродом. Эти вещества состоят из сложных органических соединений со значительным содержанием углерода и большой молекулярной массой(типа битумных карбоидов).

К этой группе веществ относят также частицы угля,механически занесенные в смолу при ее изготовлении:
твердые неплавкие вещества -дегтевые смолы,растворимые только в пиридине и состоящие из высокомолекулярных циклических соединений с кислородом в ядре. Твердые дегтевые смолы подобны асфальтенам, находящимся в нефтяных битумах;

вязкопластические плавкие дегтевые смолы растворимые в бензоле и хлороформе. Они также состоят из сложных высокомолекулярных кислородных органических соединений и подобны нефтяным смолам;
жидкие дегтевые масла, представляющие собой жидкие углеводороды более простого химического строения, чем другие компоненты дегтя.Каменноугольные дегти представляют собой вещества сложной дисперсной структуры .

Свободный углерод и твердые смолы, ограниченно растворимые в дегтевых маслах, являются дисперсной фазой, а масла средой системы. Высокопластические смолы, кислые и основные вещества адсорбированы твердыми дисперсными частицами и придают устойчивость всей дисперсной системе.

Структура дегтей изменяется при содержании нафталина и антрацена более 15%, так как они выкристаллизовываются и создают зернистую структуру дегтя с пониженными вяжущими свойствами. Размеры мицелл дегтя больше , и они менее однородны, чем у нефтяных битумов, что понижает устойчивость структуры и влияет на свойства дорожных дегтей.В зависимости от свойств каменноугольные дорожные дегти разделяют на шесть марок (смотри таблицу-1).

Таблица-1. Марки каменноугольных дегтей

Марки каменноугольных дегтей

Получение сырых каменноугольных смол и их переработка на деготь.

При пирогенетической переработки каменного угля применяются два основных процесса: полукоксование(швелевание), протекающее при температурах 500-600°С и коксование при 1000-1300°С. В зависимости от этого образующиеся сырые смолы разделяются на низко- и высокотемпературные.
Оба процесса связаны с тем, что угольное сырье, представляющее собой сложную систему органических веществ с бензольным ядром и боковыми углеводородными цепями, под влиянием высоких температур разлагается.

При температурах до 300 °С оно теряет воду и частично разлагаясь, выделяет углеводородные газы и СО₂. В пределах 300-600 °С происходит интенсивное отщепление боковых цепей углеводородов, в результате чего образуются летучие вещества и твердый полукокс. Летучие вещества образуют первичную (низкотемпературную)смолу.

При более высоких температурах(свыше 600 °С ) происходит разложение полукокса с выделением летучих веществ и образованием кокса. Эти летучие вещества вместе с парами первичной смолы в условиях высоких температур и контактнокаталитического действия раскаленных стенок печи и кокса подвергаются вторичному термическому разложению и синтезу.

Образующиеся при этом более устойчивые жидкие и твердые ароматические углеводороды и их производные составляют компоненты вторичной (высокотемпературной)смолы. Для изготовления дорожных дегтей используют главным образом сырые высокотемпературные смолы (коксовые и газовые).

Низкотемпературные смолы получают в сравнительно небольших объемах и в ряде случаев низкого качества. По химическому составу они отличаются от высокотемпературных и состоят в основном из парафинистых и нафтеновых углеводородов, фенолов. Состав температурной смолы следующий:

Вода-2-3%; легкие масла от 1 до 7 %; средние масла-8-12%; тяжелые масла-5-8%; остаток-55-70%; в том числе свободный углерод-8%, нафталин-0-2%,фенол-30%, твердый парафин-3-15%.

Сырую низкотемпературную смолу подвергают фракционированию с выделением лигроиновой и керосиновой фракций, составляющих до 30%, которые используют как жидкое топливо. Получаемый остаточный низкотемпературный деготь по вязкости близок к высокотемпературному марок Д-5, Д-6 и может быть подвергнут дальнейшей фракционной разгонке с выделением масел и пека или окислению продувкой воздухом до получения дегтя требуемых свойств.

Высокотемпературные смолы получают при более распространенном способе деструкции углей на коксохимических заводах. Так, при переработке 1 т угля получают 700-750 кг кокса,300-350 м³ газа, 12-15 л бензола до 3 кг аммиака и 30-40 кг каменноугольной сырой высокотемпературной смолы.Все указанные продукты подвергают дальнейшей переработки с целью получения различных химических веществ.

Сырые высокотемпературные смолы перерабатывают и получают жидкие фракции веществ и остаточный продукт (пек). Выход продуктов при фракциенировании сырой смолы приведен в таб-2.

Таблица-2. Выход продуктов при фракционировании сырой смолы

Выход продуктов при фракционировании сырой смолы

Легкая фракция представляет сырой бензол, из которого потом выделяют бензол, ксилол, толуол и ряд непредельных углеводородов (кумарон,инден и другие).Фенольная фракция служит для получения фенолов и креозола (20-0%), пиридиновых оснований (5-6%) и нафталина (8-15%).

Остающееся нейтральное легкое масло используют как растворитель и жидкое топливо. Нафталиновая фракция перерабатывается дальше для получения нафталина(60-70%) и других веществ(фенолкреозолов 4-8%,ксиленолов и пиридиновых оснований). Получаемое в результате извлечения указанных веществ нафталиновое масло используют как растворитель или жидкое топливо.

Поглотительная фракция после извлечения содержащихся в ней небольшого количества фенолов, нафталина и других веществ используется в виде поглотительного масла в коксобензольном производстве, а также как антисептик для древесины (креозотовое тяжелое масло).

Антраценовую фракцию перерабатывают для изготовления сырого антрацена (кристаллическая часть фракции) и антраценового масла,которое используют как разжижитель пека для получения дорожных дегтей. Пек является остаточным продуктом перегонки сырой смолы и представляет собой черную , хрупкую массу с характерным раковистым изломом.

Пек состоит из смолистых веществ ,свободного углерода и дисперсных частиц угля и кокса, а также из небольшого количества высококипящих масел, антрацена и фенантрена.В зависимости от технологии и назначения каменноугольный пек выпускают среднетемпературный марок А и Б и высокотемпературный со свойствами указанными в таб-2.

Таблица-3. Свойства каменноугольного пека

Свойства каменноугольного пека

Пек используют для приготовления дорожных дегтей и других технических целей. Для получения жидкого мягкого пека на ряде заводов смолу перегоняют не полностью. Этот пек потом отдельно перегоняют с выделением пекового дистиллята.

Пековый дистилят состоит преимущественно из масел, выкипающих при температуре выше 300°С,он имеет плотность 1150 кг/м³ и вязкость около С⁵₃₀=50 с, а также содержит небольшой процент антрацена и следы свободного углерода. Коксохимической промышленностью также выпускается продукт каменноугольный под названием пековая смола.

Она образуется при коксовании пека и служит для получения так называемого коксика. Пековая смола представляет собой вязко-текучее вещество черного цвета с характерным запахом.

По вязкости она близка к дорожному дегтю Д-6 и состоит из высококипящих масел, плавких смол и незначительного количества свободного углерода и антрацена. Пековая смола имеет следующие свойства и состав(смотри табл-4).
Таблица-4. Свойства и состав пековой смолы

Свойства и состав пековой смолы

*****
РЕКОМЕНДУЕМ выполнить перепост статьи в соцсетях!
*****

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Беларуская моваEnglishFrançaisDeutschКыргызчаLatviešu valodaLietuvių kalbaLëtzebuergeschRomânăРусскийУкраїнська
Optimized with PageSpeed Ninja