Химия и химические технологии/6. Органическая химия

Угапьев А.А., Хомченко М.Н.

Иркутский Государственный Технический Университет

Классификация нефтяных пеков

Перспективы развития нефтеперерабатывающей промышленности невозможно представить без глубокой переработки самой тяжёлой части нефти - нефтяных остатков, а также рационального использования остаточных нефтепродуктов, включая нефтяной пек. К тяжёлым нефтяным остаткам относятся: вакуумные остатки первичной переработки нефти - гудроны, асфальты деасфальтизации гудронов, крекинг-остатки и тяжёлые смолы пиролиза.

В настоящее время из тяжелых нефтяных остатках вырабатываются следующие нефтепродукты: котельные топлива (топочные мазуты); битумы - дорожные, строительные и специальные; нефтяные связующие вещества - пеки; нефтяные коксы, углеродные волокна и технический углерод (сажа) из нефтяного сырья. Перспективным и экономически целесообразным направлением переработки тяжелых нефтяных остатков представляется производство связующих- нефтяных пеков.

Существует несколько классификаций пеков. Так в зависимости от применения пеки классифицируются на следующие группы :

1) пеки - связующие, применяемые при изготовлении самообжигающихся или обожённых анодов, графитированных электродов, электроугольных изделий и конструкционных материалов на основе графита;

2) пеки пропитывающие;

3) брикетные пеки - связующие (для частичного брикетирования углей перед их коксованием, литейных коксобрикетов, коксобрикетов для цветной металлургии);

4) пеки волокнообразующие (для производства углеродных графитированных волокон);

5) специальные пеки (для производства наноматериалов);

6) пеки как сырьё для коксования.

Пеки в зависимости от спекающей способности классифицируются на следующие группы [1].

К первой группе спекающих добавок можно отнести нефтепродукты, полученные недеструктивной переработкой нефти, такие, как битумы, асфальты.

Испытания битумов, описанные в работах [2, 3], показали их высокую вспучиваемость при коксовании в смеси с углями, что приводит к снижению структурной прочности металлургического кокса. Для продуктов деасфальти- зации остатков нефти получены противоречивые результаты. По данным патента [4], добавка асфальтитов в шихты, содержащие слабоспекающиеся угли, позволяет получить кокс улучшенного качества. Однако испытания асфальтита, полученного из гудрона сернистой нефти на Харьковском опытном коксохимическом заводе, показали невысокие спекающие свойства данного продукта [1].

Вторую группу спекающих добавок составляют продукты деструктивной переработки нефти, позволяющие осуществить частичную замену хорошо спекающихся углей в шихтах коксования. К таким могут быть отнесены продукты висбрекинга, термического крекинга, окисленные крекинг-остатки, продукты гидрирования углей [2,5].

К третьей группе - сверхактивным спекающим добавкам относят каменноугольные пеки, а также пеки, полученные из продуктов пиролиза и в процессах термополиконденсации нефтяного сырья [5]. Отличительной чертой этих добавок является возможность обеспечения полной замены жирных углей в шихтах коксования. Известно, что использование нефтяных пеков позволяет обеспечить качество изделий на уровне продукции, изготовленной на основе каменноугольных пеков.

Применение высокоплавких пеков и нефтяных спекающих добавок связано с их способностью к карбонизации с достаточно высоким выходом углеродного остатка с требуемым качеством. Углеродный остаток выполняет наполняющие, уплотняющие, связующие и спекающие функции или используется как целевой продукт. В процессе карбонизации пеки выполняют также порообразующие функции. Известны направления использования высокоплавких пеков без карбонизации, где они используются как наполняющие, уплотняющие, связующие, стабилизирующие, изолирующие компоненты.

В любой области применения нефтяные пеки конкурируют с пеками из другого природного сырья, прежде всего с каменноугольными, отличаясь от них более высокой реакционной способностью в термохимических процессах, меньшей канцерогенностью и другими преимуществами.

Пеки с температурой размягчения 180...250 °С и коксуемостью 60...80% используются как сырьё для производства углеродных волокон и микросфер, антифрикционных углеродных материалов, формованного кокса и как спекающие добавки к каменным углям при получении металлургического кокса. Ещё более высокоплавкие пеки (полукоксы) с выходом летучих 14...20% находят применение в производстве электроэрозионного графита.

Таким образом, высокоплавкие пеки представляют собой ценное сырье для различных отраслей промышленности, потребность которых в них значительна и составляет от десятков до сотен тысяч тонн в год.

1 Варфоломеев Д.Ф. и др. Перспективы производства и применения НСД при получении металлургического кокса из шихт с повышенным содержанием слабоспекающихся и неспекающихся углей. - М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1990. с. 40 (Тематический обзор).

2 Супрунов В.В. Получение спекающих материалов из тяжелых остатков нефтей: Автореф. дис. канд. техн. наук. - Свердловск, 1969г. - 28 с.

3 А.с. 239204 СССР

4 Патент 59-179586 Япония

5 Weskamp W., u.a.// Gluckauf. - 1983. -B.l 19. - № 22. s.1079-1083.