ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Данная работа является не законченной. Планируемое время завершения - июнь 2023. За окончательным вариантом диссертации обращайтесь по электронному адрессу автора.

Содержание

Введение

Каменноугольный пек как по объему производства, так и по востребованности, занимает заметное место среди продуктов переработки веществ, получаемых на коксохимическом производстве.

Каменноугольный пек составляет 57–60 массовых процентов от общего количества получаемой на коксохимическом предприятии смолы и является кубовым остатком, после перегонки каменноугольной смолы. Он представляет собой твердое или пластическое тело, переходящее в жидкое состояние при нагреве. По своей химической природе каменноугольный пек представляет многокомпонентную смесь многоядерных углеводородов и гетероциклов, образующихся в процессе получения каменноугольной смолы при коксовании углей [1].

Предлагались методы, позволяющие, по мнению авторов, уменьшить негативное влияние мокрого тушения на прочность кокса. Из таких методов можно выделить так называемое импульсное тушение кокса [2], заключающееся в периодическом отключении орошения для возможности диффузиитепла из центра куска кокса к поверхности. Вместе с тем влияние импульсного тушения на прочность кокса изучено недостаточно. Представляется, что в некоторых случаях этот эффект незначителен и не стоит требуемого технического переоснащения.

На данный момент пек является преимущественным связующим для всех видов углеграфитовых материалов, электродной продукции, конструкционных углеграфитовых материалов и электроугольных изделий [4].

Одним из основных потребителей данного связующего является цветная металлургия (производство алюминия) и, собственно, производство электродов различного назначения. Таким образом, на производство алюминия в России приходится до 88% электродного пека, или до 52% потребляемого пека (включая экспорт, производство пекового кокса и доменных огнеупоров) [5].

Экспортируемый электродный пек должен соответствовать требованиям зарубежных фирм-потребителей, которые разняться между собой и содержат нормативы [5], зачастую не являющиеся традиционными для стран СНГ.

1. Актуальность темы

В последнее время коксохимическое производство ДНР столкнулось с факторами, затрудняющими получение качественнй продукции, в частности, электродного пека, среди которых на первых местах находятся следующие:

1. непостоянство состава исходного сырья для коксования, что сильно влияет на состав всех газообразных и парообразных продуктов коксования;

2. нестабильность технологических режимов производства, сочетающих длительные простои оборудования с работой производства в форсированном режиме;

3. как следствие из пункта 2 – наличие длительного хранения полупродуктов на складах, увеличивающих нестабильность сырьевой базы перерабатывающих структурных подразделений заводов.

Отмеченная нестабильность приводит к необходимости более тщательно и более оперативно регулировать технологические параметры производства электродного пека, ориентируясь на поведение вещества непосредственно в ходе проведения процесса.

Новые сложности в управлении качеством получаемой продукции делают разработку научных и технических решений актуальной и востребованной задачей, стоящей перед коксохимическим производством.

2. Цель и задачи исследования

Целью исследования является совершенствование технологии получения высокотемпературного пека, обеспечивающей повышение качественных показателей продукции за счет более равномерного нагрева реакционной массы.

Объект исследования: каменноугольный пек

Предмет исследования: динамика уплотнения каменноугольного пека без подачи воздуха.

Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи исследования:

1. Определить принципиальную возможность получения высокотемпераурного пека без подачи воздуха в реакционную смесь для смол различных степеней окисленности.

2. Исследовать возможность повышения равномерности обогрева реакционной смеси за счет замены барботажа воздуха механическим перемешиванием.

3. Разработка технических средств, обеспечивающих определение степени готовности пека по его механическим показателям непосредственно в ходе проведения процессов уплотнения.

Предложенные задачи могут корректироваться в ходе выполнения работы в зависимости от результатов, полученных на предыдущих этапах исследования.

3. Технология производства из пека сырья для производства электродного связующего.

В настоящее время на заводах нашего региона используется технология изготовления электродных связующих посредством термокисления среднетемпературного каменноугольного пека, получаемого однократным выпариванием каменноугольной смолы в дистилляционных колонная. Суть метода заключается в термообработке пека при средней температуре 340-370°С в реакторах с непрерывным перемешиванием реакционной массы барботирующим через нее воздухом. Кислород в воздухе является фактором, способствующим реакциям уплотнения (поликонденсация и полимеризация), которые приводят к необходимым изменениям физико-химических свойств пека [6].

Повышение температуры или увеличение времени нагрева смолы приводит к накоплению высокомолекулярных продуктов в смоле и пеке. Однако в настоящее время на заводах региона преобладает сырье, характеризующееся низкой степенью пиролиза , что видно по низким значениям размера фракций, нерастворимых в толуоле и нерастворимых в хинолине (показателей ? и ?1).

При получении пеков для производства электродных связующих из низкопиролизованной смолы низкие значения этих показателей связаны с отклонениями от требуемых стандартами таких показателей качества, как температура размягчения, выход летучих веществ.

В таких случаях использование технологии термоокисления кислородом воздуха при температурах 340-370°С доводит групповой состав электродного пека до желаемых значений и обеспечивает поддержание других качественных показателей (прежде всего температуры размягчения) на должном уровне.

4. Разработки технологии получения высокотемперетурного каменноугольного пека без подачи кислорода воздуха

В описанных ранее условиях работы коксохимических заводов ДНР по различным причинам каменноугольная смола может дольше обычного храниться в емкостях в ожидании переработки. При этом есть основания считать, что в смоле под действием кислорода воздуха при условиях хранения могут протекать, хоть и в меньших скоростях, реакции полимеризации и поликонденсации, аналогичные реакциям термоокисления в кубах-реакторах. Это может привести и приводит к ухудшению качества конечной продукции при использовании существующей технологии.

Нами предлагается при переработке подобной частично окисленной смолы не использовать кислород воздуха в качестве окислителя.

Однако учитывая, что помимо функции участника реакции термоокисления барботирующий сквозь пек воздух обеспечивает перемешивание нагреваемой массы, предлагается для обеспечения равномерности температурного режима в реакторе использовать механические мешалки.

Дополнительное достоинство использование мешалок – возможность оперативно определять механические свойства пека непосредственно во время проведения реакции при оснащении аппарата несложными измерительными приборами. Это позволило бы для каждой порции сырья, состав которой непредсказуем, с достаточной точностью определять продолжительность процесса, обеспечивающую заданные свойства продукции.

Экспериментальная часть магистерской работы проводится на лабораторной установке, моделирующей установку для получения высокотемпературного пека (рис. 1).

Рисунок 1 - Лабораторная установка для изучения процесса получения высокотемпературного пека. - Величины шероховатостей

Данная установка предусматривает замеры температуры, давления, отбор проб.

Выводы

Полученные экспериментальные и теоретические данные могут использоваться для совершенствования технологии получения каменноугольного пека. Представленные выше данные не являются окончательными и будут дополняться в процессе выполнения дипломной работы.

Список источников

  1. Кисельков Д. М.,Москалев И. В., Стрельников В. Н. Углеродные материалы на основе каменноугольного сырья: Вестник Пермского Научного центра 2/2013г C. 13
  2. ГОСТ 1020083 Пек каменноугольный электродный. Технические условия
  3. Макаров Г. Н., Харлампович Г. Д. Химическая технология твердых горючих ископаемых: Учеб. для вузов/Под ред. Г. Н. Макарова и Г. Д. Харламповича. – М.: Химия. 1986. – 335– 340 с.
  4. Кауфман А. А. Технология коксохимического производства: уч. пособ. [для студ. выс. учеб. зав.] / А. А. Кауфман, Г. Д. Харлампович. – Е: ВУХИН, 2005. С. 288.
  5. Сидоров О. Ф., Селезнев А. Н. Перспективы производства и совершенствования потребительских свойств каменноугольных электродных пеков // Российский химический журнал. 2006. Т. 1, № 1. С. 17–18
  6. Губанов С. А., Букка А. А.;, Иващенко Е. Ю. Технологические особенности производства каменноугольного пека из низкопиролизованных каменноугольных смол и варианты совершенствования процесса/ С. А. Губанов, А. А. Букка, Е. Ю. Иващенко, В. Х. Мушта, В. А. Вытовтов // науч. тех. журн. Кокс и химия – 2017. –№ 11 С. 37–38.
  7. Губанов С. А., Букка А. А.;, Іващенко О. Ю. Технологічні особливості виробництва кам'яновугільного пеку з низькопіролізованих кам'яновугільних смол та варіанти вдосконалення процесу/ С. А. .Губанов, А. А. Букка, Є. Ю. Іващенко, В. Х. Мушта, В. А. Витовтов // Навч. тех. журн. Кокс та хімія – 2017. - № 11 С. 37 - 38.