Файл: Южноуральский государственный университет.doc

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(национальный исследовательский университет)

Институт естественных и точных наук
Химический факультет

Кафедра «Экология и химическая технология»

Каменноугольный пек. Марки, предназначение, способы изготовления

индивидуальное задание

ПО УЧЕБНОЙ ПРАКТИКЕ

	Руководитель практики от ЮУрГУ, доцент кафедры, к.х.н. _____________________К.Р. Смолякова ____________________________2020 г.

	Автор, студент группы ЕТ-133 ______________________И.А. Тишунов ____________________________2020 г.
	Индивидуальное задание защищено комиссии с оценкой (прописью, цифрой) __________________________________ ____________________________2020 г.

Челябинск 2020

Аннотация

Тишунов И.А. Каменноугольный пек. Марки, предназначение, способы изготовления. – Челябинск: ЮУрГУ, ЕТ – 133, 31 с., 0 ил., 1 табл., библиогр. список – 10 наим.

Цель реферата – узнать о каменноугольном пеке, его производстве, марках и применении.

Задачи реферата – узнать технологию производства каменноугольного пека, его исходное сырье, физико-химические свойства, элементарный и групповой состав, ознакомиться с термохимическими превращениями пека, с процессом карбонизации, рассмотреть марки каменноугольного пека, их свойства и предназначение, а также основные способы потребления каменноугольного пека. Изучить важнейшие методы определения важнейших качественных показателей каменноугольного пека и сделать выводы.

Рассмотрен полный технологический цикл каменноугольного пека, начиная от сырья и заканчивая использованием. Также рассмотрены методы определения температуры размягчения, выхода летучих веществ и массовой доли веществ, нерастворимых в толуоле. Сделаны выводы после каждого раздела и заключение.

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………...	4
1 КАМЕННОУГОЛЬНЫЙ ПЕК…………………………………………………	5
1.1 Производство пека……………………………………………………………	5
1.2 Общая информация…………………………………………………………..	6
1.3 Физико-химические свойства пека………………………………………….	6
1.4 Элементарный и групповой состав. Пековые фракции………………………	7
1.5 Термохимические превращения пека……………………………………….	8
1.6 Формирование структуры пека в процессе карбонизации………………...	10
1.7 Марки каменноугольного пека………………………………………………	14
1.8 Потребители каменноугольного пека……………………………………….	15
2 Методы определения качественных показателей каменноугольного пека…………………………………………………………….	19
2.1 Метод определения температуры размягчения «Кольцо и шар»…………	19
2.2 Метод определения выхода летучих веществ……………………………...	21
2.3 Метод определения массовой доли веществ, нерастворимых в толуоле…	23
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………...	28
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК……………………………………………...	30

Введение

Пек (нидерл. pek, от лат. pix – смола) – это остаток перегонки дегтя и смолы, образующихся при термической переработке твердого топлива (каменного или бурого угля, торфа, горючих сланцев, древесины) или термолиза нефтяного сырья (пиролизной смолы).

Характеристики пека:

твердый или высоковязкий черный продукт;
плотность 1200–1300 кг/м³;
хрупкий (раскалывается при ударе с блестящим раковистым изломом), при постепенном действии нагрузки пластичный, неэлектропроводный;
нерастворим в воде, устойчив к действию кислот;
токсичен.

Основные компоненты пека – полициклические ароматические и гетероцик-лические соединения, алкилфенолы, органические основания, а также продукты полимеризации и поликонденсации этих соединений (группы веществ, различающихся по растворимости, – асфальтены, смолы, карбены, карбоиды).
Состав и технологические свойства пека (температура размягчения, твердость, смачиваемость, термостабильность, спекаемость, способность давать коксовый остаток и др.) существенно зависят от вида сырья и условий получения.
В зависимости от исходного сырья пек различают:

древесный,
каменноугольный,
нефтяной и т.д. [9].

1 2 3 4 5 6 7 8

Каменноугольный пек

Производство пека

Пек является самым многотоннажным продуктом фракционной перегонки каменноугольной смолы. Пек, выходящий из нижней части испарителя второй ступени или отпарной колонны, имеет температуру выше 300°C. Выдача такого пека в открытую емкость недопустима, так как выделяющиеся при этом токсичные пары отравляют окружающую атмосферу и легко воспламеняются. Поэтому пек предварительно выдерживается несколько часов в закрытых емкостях-пекотушителях, где он охлаждается до 145-160°C. Охлажденный пек поступает на погрузку в жидком виде или на гранулирование.

Широкое распространение получил способ охлаждения расплавленного пека и его последующая грануляция под слоем воды на пластинчатом транспортере. Разливка пека осуществляется с помощью струйного питателя, представляющего собой емкость прямоугольного сечения с плоским днищем, в котором просверлено от 175 до 176 отверстий диаметром 8-10 мм.

Разливка, охлаждение, хранение и погрузка пека в железнодорожные вагоны осуществляется в пековом парке смолоперегонного цеха. Установка для охлаждения и грануляции среднетемпературного пека состоит из железобетонного бассейна с проточной водой, металлического пластинчатого транспортера, погруженного в воду, и питателя, через который горячий пек (с температурой 145-160°С) поступает на грануляцию при температуре не выше 31-32°C. Время пребывания пека в проточной воде около 4 мин. Охлажденный гранулированный среднетемпературный пек должен иметь влажность не более 2-3%.

Для охлаждения пека могут использоваться холодильники испарительного охлаждения, напорные баки и горизонтальные (вертикальные) цилиндрические пекотушители.

Среднетемпературный пек используется для производства высокотемпературного пека, производство которого осуществляется в пекококсовом цехе коксохимического завода. Этот цех состоит из отделения пекоподготовки, пекококсовых печей и отделения конденсации.

Высокотемпературный пек получают по непрерывной схеме окисления сырья в специальных аппаратах реакторах, объединенных в технологическую цепь (последовательно соединенных по два или три) [7].

Общая информация

Пек – анизотропная жидкость, обладающая определенной внутренней структурой. Отличаясь высокой реакционной способностью, компоненты пека при нагревании и даже при храпении способны к реакциям поликонденсации с накоплением высокомолекулярных продуктов уплотнения. Физико-химические свойства пеков зависят от качества исходной каменноугольной смолы и условий ее переработки. Так, повышение температуры смолы или увеличение длительности ее нагрева приводит к накоплению в смоле и пеке высокомолекулярных продуктов.

Пек – токсичный продукт; отравления и кожные поражения возможны при воздействии пыли и паров расплавленного продукта, при контакте с угольными брикетами; при выделении летучих соединений из анодов, изготовленных из пекового кокса, а также при его получении предельно допустимая концентрация для летучих соединений 0,5 мг/м³. Мировое производство более 8 млн. т/год.

Качество пеков оценивается такими показателями, как выход летучих веществ, зольность, температура размягчения, а также, групповой состав. Последний характеризуется выходом фракций пека, растворимых в различных органических растворителях [10].

Физико-химические свойства пека

Каменноугольный пек, как установлено химическими, физико-химическими и физическими методами исследований, представляет собой сложную гетерогенную систему высококонденсированных карбо- и гетероциклических соединений и продуктов их уплотнения, различающихся степенью ароматичности, составом, свойствами, молекулярной структурой, а следовательно, и отношением к растворителям. Поэтому для познания свойств пека как самостоятельного продукта и как сырья для переработки, в частности с целью получения электродного связующего, исследуют наряду с исходным пеком и его фракции – группы веществ, объединенных одинаковым отношением к определенным растворителям.

Поскольку пек не растворяется полностью ни в одном из известных в настоящее время растворителей и состоит из высококипящих ароматических соединений и продуктов их уплотнения, термически весьма неустойчивых, выделенные фракции, возможно, не соответствуют веществам исходного пека. Причем, пек нельзя разделить на фракции путем дистилляции, так как при повышении температуры, даже в условиях глубокого вакуума, начинается его разложение.

Наиболее важными для технологических целей свойствами пека являются плотность, вязкость, поверхностное натяжение, смачиваемость, термостабильность, спекаемость, а также способность давать коксовый остаток. Эти свойства у пеков с разной температурой размягчения (от 60 до 300°С) не одинаковы и зависят от качества сырья и условий получения пека. На физико-химические свойства среднетемпературного пека в основном влияют состав смолы и условия ее дистилляции. Качественные показатели пеков с высокой температурой размягчения (> 100°С) зависят от метода и технологии получения пека, в первую очередь от степени термического воздействия.