Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Пек кам'яновугільний (рос. пек каменноугольный, англ. coal-tar pitch; нім. Steinkohlenpech n) – тверда крихка речовина з раковистим зламом, важкий залишковий продукт перегонки кам'яновугільної смоли (коксування, напівкоксування і ін.) при т-рі 360–380 °С. У хімічному відношенні це складна структурована гетерогенна система.
Пек – це залишок ректифікації високотемпературної смоли після відбору фракцій, які википають до 360°С. Температура розм'якшення пеку – найважливіша характеристика його якості. За цим показником розрізняють три типи пеків: низькотемпературний, іноді званий м'яким пеком (tp=40-60°С); середньотемпературний (tp=60-75°С); високотемпературний (tp=135°С). Як правило, отримують так званий середньотемпературний пек, що має температуру розм'якшення 65-70°С. Вихід від смоли складає 55-58%.
Загальна інформація
При звичайному режимі коксування вихід кам.-вуг. смоли становить 2,8-4%; вихід П.к. із зневодненої кам.-вуг. смоли – 55-60%. П.к. являє собою складну гетерогенну систему висококонденсованих карбо- і гетероциклічних сполук і продуктів їх ущільнення, що розрізняються мірою ароматичності, т-рами розм’якшення, властивостями, складом, молек. структурою і відношенням до розчинників.
Найважливіші для технол. цілей властивості П.к.: густина, в'язкість, поверхневий натяг, змочуваність, , здатність утворювати коксовий залишок.
До пеку залежно від галузі споживання висуваються певні вимоги, що особливо жорсткі й суворо регламентовані при використанні пеку в електродній промисловості.
При фракціонуванні смоли в звичайних умовах неможливо отримувати пек із заданими властивостями в широкому діапазоні, тому розробляються нові технології переробки смоли.
Особливе місце займає використання пеку для виробництва вуглецевих волокон. При цьому необхідна спеціальна обробка пеку, наприклад, різними екстрагентами.
Розробляються різні варіанти способів отримання електродного пеку з метою підвищення температури розм'якшення, з високим вмістом хінолін-розчинних речовин (α2-фракція) і вищим виходом пеку, ніж при переробці смоли в звичайних умовах. Ця мета досягається при переробці смоли під тиском власної пари або інертного газу і при залученні до процесу пекоутворення фракцій переробки смоли. Так, наприклад, нагріта в трубчастій печі смола з другою антраценовою фракцією або без неї витримується в реакторі при температурі 400-430°С і тиску 2-5 МПа протягом 1 години і більше, після чого піддається фракціонуванню.
Середньотемпературний пек (СТП) перед коксуванням перетворюють на високотемпературний (tp=150°С) в кубах-реакторах шляхом термоокиснювальної обробки, потім в рідкому стані завантажують в піч і коксують протягом 17-20 годин. Пекококсовий цех складається з відділення пекопідготовки, блоків коксових печей і відділення охолоджування газу та конденсації смоли.
Відомо кілька методів отримання високотемпературного пеку, що принципово відрізняються один від одного:
1) хімічні (застосування реагентів, які прискорюють процеси конденсації ароматичних сполук);
2) фізичні, наприклад, термічна обробка при звичайному або підвищеному тиску;
3) термоокиснювальний.
В Україні термоокиснювальний метод є основним методом отримання високотемпературного пеку. У відділенні пекопідготовки проводиться окиснення середньотемпературного пеку (tp =70°C), пекової смоли і важких дистилятів до високотемпе¬ратурного пеку (tp =150°C) повітрям в кубах-реакторах, кількість яких, а також порядок підключення (послідовне, паралельно-послідовне) різні на різних заводах і залежать від продуктивності цеху, фізико-хімічних властивостей і складу початкової сировини.
Відомо кілька схем отримання високотемпературного пеку:
1) роздільна обробка пеку і пекової смоли до високотемпературного пеку;
2) обробка пекової смоли повітрям до середньотемпературного пеку з подальшою обробкою разом з початковим пеком;
3) спільна обробка повітрям середньотемпературного пеку, пекової смоли і важких дистилятів.
Встановлено наступне співвідношення компонентів сировини, %: середньотемпературний пек 70-75; 20-25; важкі пекові дистиляти 5-10. У газі, що виходить з кубів-реакторів, вміст кисню не повинен перевищувати 3%.
Режим роботи кубів-реакторів є типовим для більшості установок: питома витрата повітря на 1 т середньотемпературного пеку (СТП) складає 80-100 м3; те-мпература СТП, що надходить в перший куб-реактор, 280-300°С; температура пекової смоли після евапоратора 330-350°С; температура рідкої фази в кубах-реакторах, з’єднаних послідовно, °С: І – 290-310; II – 310-330; III –350-360; IV – 370-380; V – 380-385. При окисненні пеку основною реакцією є конденсація окремих його компонентів, що супроводжується виділенням води, при цьому має місце також термоокиснювальна деструкція менш стабільних компонентів. В результаті цих перетворень, а також відгону легких погонів сировини, утворюються пекові дистиляти, що умовно поділяються на важкі і легкі. Перші повертаються в цикл переробки пеку, а легкі є високоякісною сировиною для виробництва технічного вуглецю. Хімічний склад їх відображає склад кам'яновугільного пеку.
Коксування високотемпературного пеку здійснюють в печах звичайної конструкції, але меншого розміру, об'єднуваних в блоки по 5-7 печей в кожному. Термін служби печей не перевищує 10-12 років. Обігрів ведеться коксовим газом.
Технічна характеристика пекококсових печей: довжина печі, мм: загальна 13 120; корисна 12 340; висота камери загальна 2 985 мм; середня ширина камери 450 мм; конусність камери 50 мм; об'єм камери 17,6 м3; разове завантаження 18-20 т; рівень обігріву 981 мм; оборот печей до 20,5 год.
Високотемпературний пек подається до печей відцентровим насосом тупиковим пекопроводом і завантажується за допомогою завантажувального апарата-дозатора поплавцевого типу. Завантаження проводиться одночасно через два отвори, розташовані по обидві сторони газовідвідного люка. Тривалість завантаження 5-7 годин. Закінчення завантаження контролюється рівнеміром.
Склад пеку
За елементарним складом середньотемпературні П.к. містять: ~ 92-93% С, ~4-5% Н, 1,6-1,9% N і 0,2-0,7% S.
П.к. (%): карбени, – 28-31; асфальтени – 3-6; смоли – 28-35; – 1,5-2,5; легкі і середні ароматичні вуглеводні – 21-24; важкі ароматичні вуглеводні – 8-11; неорганічні сполуки – 0,2-0,3.
Груповий склад характеризує вміст в пеках розчинних або нерозчинних в розчинниках фракцій. Кожна з цих фракцій впливає на ті або інші властивості сировини або готової продукції, в яких як один з похідних матеріалів застосовується пек.
Мінеральні компоненти знижують якість пеку, особливо при використанні його в електродній промисловості. При коксуванні вони переходять в пековий кокс. Їх вміст в пеках цілком залежить від технології підготовки смоли до переробки, перш за все від видалення фусів і зневоднення. Зольність пеків з температурою розм'якшення 68,0-74,5°С на ряді заводів складає 0,12-0,24%.
Хімічний склад пеків. Пек високотемпературної смоли є найменш вивченою її частиною. За деякими даними, якісно ідентифіковано 160 сполук, які входять до складу пеку, що складає за масою приблизно 5%. Повнішу інформацію про хімічний склад пеку дають дані групового складу, наприклад, вміст трикільчастих (антрацен, фенантрен), чотирикільчастих (пірен, хризен, тетрацен, флуорантен і ін.), п'ятикільчастих (бензопірени, пентацени і ін.) ароматичних вуглеводнів, що більш конденсовані, і гетероциклічних сполук. За даними мас-спектроскопії були ідентифіковані 34 структурних типи конденсованих ароматичних груп, що склало за масою від пеку А з температурою розм'якшення 80-85°С 70,9%, від пеку Б (tp=100-110°C) – 71,4% і від пеку С (tp= 140-150°С) – 58,0% . Дослідження вузьких фракцій пеку А, отриманих розділенням його обробкою полярними і неполярними розчинниками, із застосуванням високоточних мас-спектрометрів, дозволило виявити в пеках 239 сполук, що кореспондують як мінімум 108 молекулярним структурам (типам) і їх алкілпохідним. До них належать 15 структурних вуглеводневих типів від аценафтену до бензокороненів, 13 типів – з одним атомом кисню (від фенілфурану до гідрооксикороненів), 8 типів з двома атомами кисню (від фенілбензохінону до нафтоантрахінону), 11 типів, що містять один атом азоту в молекулі (від ме-тилізохінолу до структури, що відповідає азобензоперилену). У складі пеку С присутні типи сполук з двома атомами азоту в молекулі, що відповідають структурі диметилазаіндолу і азабензо- (d, e, f) карбазолу і інших азакарбазолів; 10 типів з одним атомом сірки, 8 типів з одним атомом кисню і одним атомом азоту в одній молекулі і 3 типи з двома атомами кисню і азоту в молекулі. Дослідники констатують, що більшість з неідентифікованих компонентів кам'яновугільного пеку представлена більш високомолекулярними гомологами відомих компонентів.
Фізико-хімічні властивості пеків характеризують
1) група технічних показників: температура розм'якшення, вихід летких, густина, зольність, груповий склад; 2) група хімічних показників: елементний склад, атомне відношення вуглецю до водню і ін.
Застосування
П.к. застосовуються як зв’язуючі вуглеграфітних конструкційних матеріалів, при отриманні анодної маси для електролізерів у виробн. алюмінію, для брикетування кам’яного вугілля, отримання малодимного і бездимного палива, виробів електротехнічної промисловості і ін. Кам'яновугільні пеки знаходять широке застосування в різних галузях. Найбільша його кількість споживається електродною промисловістю і для отримання пекового коксу (до 90%), при дорожньому будівництві, в будівельній справі, при виробництві вуглебрикетів.
Див. також
Література
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2007. — Т. 2 : Л — Р. — 670 с. — .
- В.І. Саранчук, М.О.Ільяшов, В.В. Ошовський, В.С.Білецький. Основи хімії і фізики горючих копалин. - Донецьк: Східний видавничий дім, 2008. – с. 600.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Pek kam yanovugilnij ros pek kamennougolnyj angl coal tar pitch nim Steinkohlenpech n tverda krihka rechovina z rakovistim zlamom vazhkij zalishkovij produkt peregonki kam yanovugilnoyi smoli koksuvannya napivkoksuvannya i in pri t ri 360 380 S U himichnomu vidnoshenni ce skladna strukturovana geterogenna sistema Pek ce zalishok rektifikaciyi visokotemperaturnoyi smoli pislya vidboru frakcij yaki vikipayut do 360 S Temperatura rozm yakshennya peku najvazhlivisha harakteristika jogo yakosti Za cim pokaznikom rozriznyayut tri tipi pekiv nizkotemperaturnij inodi zvanij m yakim pekom tp 40 60 S serednotemperaturnij tp 60 75 S visokotemperaturnij tp 135 S Yak pravilo otrimuyut tak zvanij serednotemperaturnij pek sho maye temperaturu rozm yakshennya 65 70 S Vihid vid smoli skladaye 55 58 Zagalna informaciyaPri zvichajnomu rezhimi koksuvannya vihid kam vug smoli stanovit 2 8 4 vihid P k iz znevodnenoyi kam vug smoli 55 60 P k yavlyaye soboyu skladnu geterogennu sistemu visokokondensovanih karbo i geterociklichnih spoluk i produktiv yih ushilnennya sho rozriznyayutsya miroyu aromatichnosti t rami rozm yakshennya vlastivostyami skladom molek strukturoyu i vidnoshennyam do rozchinnikiv Najvazhlivishi dlya tehnol cilej vlastivosti P k gustina v yazkist poverhnevij natyag zmochuvanist zdatnist utvoryuvati koksovij zalishok Do peku zalezhno vid galuzi spozhivannya visuvayutsya pevni vimogi sho osoblivo zhorstki j suvoro reglamentovani pri vikoristanni peku v elektrodnij promislovosti Pri frakcionuvanni smoli v zvichajnih umovah nemozhlivo otrimuvati pek iz zadanimi vlastivostyami v shirokomu diapazoni tomu rozroblyayutsya novi tehnologiyi pererobki smoli Osoblive misce zajmaye vikoristannya peku dlya virobnictva vuglecevih volokon Pri comu neobhidna specialna obrobka peku napriklad riznimi ekstragentami Rozroblyayutsya rizni varianti sposobiv otrimannya elektrodnogo peku z metoyu pidvishennya temperaturi rozm yakshennya z visokim vmistom hinolin rozchinnih rechovin a2 frakciya i vishim vihodom peku nizh pri pererobci smoli v zvichajnih umovah Cya meta dosyagayetsya pri pererobci smoli pid tiskom vlasnoyi pari abo inertnogo gazu i pri zaluchenni do procesu pekoutvorennya frakcij pererobki smoli Tak napriklad nagrita v trubchastij pechi smola z drugoyu antracenovoyu frakciyeyu abo bez neyi vitrimuyetsya v reaktori pri temperaturi 400 430 S i tisku 2 5 MPa protyagom 1 godini i bilshe pislya chogo piddayetsya frakcionuvannyu Serednotemperaturnij pek STP pered koksuvannyam peretvoryuyut na visokotemperaturnij tp 150 S v kubah reaktorah shlyahom termookisnyuvalnoyi obrobki potim v ridkomu stani zavantazhuyut v pich i koksuyut protyagom 17 20 godin Pekokoksovij ceh skladayetsya z viddilennya pekopidgotovki blokiv koksovih pechej i viddilennya oholodzhuvannya gazu ta kondensaciyi smoli Vidomo kilka metodiv otrimannya visokotemperaturnogo peku sho principovo vidriznyayutsya odin vid odnogo 1 himichni zastosuvannya reagentiv yaki priskoryuyut procesi kondensaciyi aromatichnih spoluk 2 fizichni napriklad termichna obrobka pri zvichajnomu abo pidvishenomu tisku 3 termookisnyuvalnij V Ukrayini termookisnyuvalnij metod ye osnovnim metodom otrimannya visokotemperaturnogo peku U viddilenni pekopidgotovki provoditsya okisnennya serednotemperaturnogo peku tp 70 C pekovoyi smoli i vazhkih distilyativ do visokotempe raturnogo peku tp 150 C povitryam v kubah reaktorah kilkist yakih a takozh poryadok pidklyuchennya poslidovne paralelno poslidovne rizni na riznih zavodah i zalezhat vid produktivnosti cehu fiziko himichnih vlastivostej i skladu pochatkovoyi sirovini Vidomo kilka shem otrimannya visokotemperaturnogo peku 1 rozdilna obrobka peku i pekovoyi smoli do visokotemperaturnogo peku 2 obrobka pekovoyi smoli povitryam do serednotemperaturnogo peku z podalshoyu obrobkoyu razom z pochatkovim pekom 3 spilna obrobka povitryam serednotemperaturnogo peku pekovoyi smoli i vazhkih distilyativ Vstanovleno nastupne spivvidnoshennya komponentiv sirovini serednotemperaturnij pek 70 75 20 25 vazhki pekovi distilyati 5 10 U gazi sho vihodit z kubiv reaktoriv vmist kisnyu ne povinen perevishuvati 3 Rezhim roboti kubiv reaktoriv ye tipovim dlya bilshosti ustanovok pitoma vitrata povitrya na 1 t serednotemperaturnogo peku STP skladaye 80 100 m3 te mperatura STP sho nadhodit v pershij kub reaktor 280 300 S temperatura pekovoyi smoli pislya evaporatora 330 350 S temperatura ridkoyi fazi v kubah reaktorah z yednanih poslidovno S I 290 310 II 310 330 III 350 360 IV 370 380 V 380 385 Pri okisnenni peku osnovnoyu reakciyeyu ye kondensaciya okremih jogo komponentiv sho suprovodzhuyetsya vidilennyam vodi pri comu maye misce takozh termookisnyuvalna destrukciya mensh stabilnih komponentiv V rezultati cih peretvoren a takozh vidgonu legkih pogoniv sirovini utvoryuyutsya pekovi distilyati sho umovno podilyayutsya na vazhki i legki Pershi povertayutsya v cikl pererobki peku a legki ye visokoyakisnoyu sirovinoyu dlya virobnictva tehnichnogo vuglecyu Himichnij sklad yih vidobrazhaye sklad kam yanovugilnogo peku Koksuvannya visokotemperaturnogo peku zdijsnyuyut v pechah zvichajnoyi konstrukciyi ale menshogo rozmiru ob yednuvanih v bloki po 5 7 pechej v kozhnomu Termin sluzhbi pechej ne perevishuye 10 12 rokiv Obigriv vedetsya koksovim gazom Tehnichna harakteristika pekokoksovih pechej dovzhina pechi mm zagalna 13 120 korisna 12 340 visota kameri zagalna 2 985 mm serednya shirina kameri 450 mm konusnist kameri 50 mm ob yem kameri 17 6 m3 razove zavantazhennya 18 20 t riven obigrivu 981 mm oborot pechej do 20 5 god Visokotemperaturnij pek podayetsya do pechej vidcentrovim nasosom tupikovim pekoprovodom i zavantazhuyetsya za dopomogoyu zavantazhuvalnogo aparata dozatora poplavcevogo tipu Zavantazhennya provoditsya odnochasno cherez dva otvori roztashovani po obidvi storoni gazovidvidnogo lyuka Trivalist zavantazhennya 5 7 godin Zakinchennya zavantazhennya kontrolyuyetsya rivnemirom Sklad pekuZa elementarnim skladom serednotemperaturni P k mistyat 92 93 S 4 5 N 1 6 1 9 N i 0 2 0 7 S P k karbeni 28 31 asfalteni 3 6 smoli 28 35 1 5 2 5 legki i seredni aromatichni vuglevodni 21 24 vazhki aromatichni vuglevodni 8 11 neorganichni spoluki 0 2 0 3 Grupovij sklad harakterizuye vmist v pekah rozchinnih abo nerozchinnih v rozchinnikah frakcij Kozhna z cih frakcij vplivaye na ti abo inshi vlastivosti sirovini abo gotovoyi produkciyi v yakih yak odin z pohidnih materialiv zastosovuyetsya pek Mineralni komponenti znizhuyut yakist peku osoblivo pri vikoristanni jogo v elektrodnij promislovosti Pri koksuvanni voni perehodyat v pekovij koks Yih vmist v pekah cilkom zalezhit vid tehnologiyi pidgotovki smoli do pererobki persh za vse vid vidalennya fusiv i znevodnennya Zolnist pekiv z temperaturoyu rozm yakshennya 68 0 74 5 S na ryadi zavodiv skladaye 0 12 0 24 Himichnij sklad pekiv Pek visokotemperaturnoyi smoli ye najmensh vivchenoyu yiyi chastinoyu Za deyakimi danimi yakisno identifikovano 160 spoluk yaki vhodyat do skladu peku sho skladaye za masoyu priblizno 5 Povnishu informaciyu pro himichnij sklad peku dayut dani grupovogo skladu napriklad vmist trikilchastih antracen fenantren chotirikilchastih piren hrizen tetracen fluoranten i in p yatikilchastih benzopireni pentaceni i in aromatichnih vuglevodniv sho bilsh kondensovani i geterociklichnih spoluk Za danimi mas spektroskopiyi buli identifikovani 34 strukturnih tipi kondensovanih aromatichnih grup sho sklalo za masoyu vid peku A z temperaturoyu rozm yakshennya 80 85 S 70 9 vid peku B tp 100 110 C 71 4 i vid peku S tp 140 150 S 58 0 Doslidzhennya vuzkih frakcij peku A otrimanih rozdilennyam jogo obrobkoyu polyarnimi i nepolyarnimi rozchinnikami iz zastosuvannyam visokotochnih mas spektrometriv dozvolilo viyaviti v pekah 239 spoluk sho koresponduyut yak minimum 108 molekulyarnim strukturam tipam i yih alkilpohidnim Do nih nalezhat 15 strukturnih vuglevodnevih tipiv vid acenaftenu do benzokoroneniv 13 tipiv z odnim atomom kisnyu vid fenilfuranu do gidrooksikoroneniv 8 tipiv z dvoma atomami kisnyu vid fenilbenzohinonu do naftoantrahinonu 11 tipiv sho mistyat odin atom azotu v molekuli vid me tilizohinolu do strukturi sho vidpovidaye azobenzoperilenu U skladi peku S prisutni tipi spoluk z dvoma atomami azotu v molekuli sho vidpovidayut strukturi dimetilazaindolu i azabenzo d e f karbazolu i inshih azakarbazoliv 10 tipiv z odnim atomom sirki 8 tipiv z odnim atomom kisnyu i odnim atomom azotu v odnij molekuli i 3 tipi z dvoma atomami kisnyu i azotu v molekuli Doslidniki konstatuyut sho bilshist z neidentifikovanih komponentiv kam yanovugilnogo peku predstavlena bilsh visokomolekulyarnimi gomologami vidomih komponentiv Fiziko himichni vlastivosti pekiv harakterizuyut1 grupa tehnichnih pokaznikiv temperatura rozm yakshennya vihid letkih gustina zolnist grupovij sklad 2 grupa himichnih pokaznikiv elementnij sklad atomne vidnoshennya vuglecyu do vodnyu i in ZastosuvannyaP k zastosovuyutsya yak zv yazuyuchi vuglegrafitnih konstrukcijnih materialiv pri otrimanni anodnoyi masi dlya elektrolizeriv u virobn alyuminiyu dlya briketuvannya kam yanogo vugillya otrimannya malodimnogo i bezdimnogo paliva virobiv elektrotehnichnoyi promislovosti i in Kam yanovugilni peki znahodyat shiroke zastosuvannya v riznih galuzyah Najbilsha jogo kilkist spozhivayetsya elektrodnoyu promislovistyu i dlya otrimannya pekovogo koksu do 90 pri dorozhnomu budivnictvi v budivelnij spravi pri virobnictvi vuglebriketiv Div takozhPek derevnij Pek Pek naftovij Zv yazuyucha rechovina Vugilnij smolyanij pekLiteraturaMala girnicha enciklopediya u 3 t za red V S Bileckogo D Donbas 2007 T 2 L R 670 s ISBN 57740 0828 2 V I Saranchuk M O Ilyashov V V Oshovskij V S Bileckij Osnovi himiyi i fiziki goryuchih kopalin Doneck Shidnij vidavnichij dim 2008 s 600 ISBN 978 966 317 024 4