Гончаров Олексій Валентинович. Дослідження і розробка методів впливу на вихід і властивості кам'яновугільної смоли добавками високомолекулярних речовин

brief description

Гончаров Олексій Валентинович. Дослідження і розробка методів впливу на вихід і властивості кам'яновугільної смоли добавками високомолекулярних речовин : Дис... канд. наук: 05.17.07 2007

Гончаров О.В. Дослідження і розробка методів впливу на вихід і властивості кам’яновугільної смоли добавками високомолекулярних речовин. Рукопис.
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.07. Хімічна технологія палива і паливно-мастильних матеріалів. Український державний науково-дослідний вуглехімічний інститут (УХІН), Харків, 2006.
Теоретично і експериментально обґрунтований та вивчений вплив добавок синтетичних термопластичних полімерів на кінетичні параметри термічної деструкції вугілля, різних стадій метаморфізму, впливаючих на зміну властивостей продуктів коксування. Розроблена методика отримання смолополімерних композицій і виявлений модифікуючий ефект введених полімерних добавок. Встановлений вплив виду і вмісту полімерів на характеристики одержаних композицій з кам’яновугільною смолою. Доведена дія різних полімерів і їх кількості, а також способу введення полімерної добавки у вугільну шихту на вихід і властивості кам’яновугільної смоли. Розроблена і досліджена схема сумісного введення у вугільну шихту полімерних добавок з іншими добавками, які використовуються в коксохімічному виробництві.

На підставі теоретичних та експериментальних досліджень розв’язана конкретна прикладна галузева задача розроблені методи впливу добавками термопластичних полімерів на властивості кам’яновугільної смоли. Модифікуюча дія таких добавок визначається їх властивостями, кількістю і способом введення у вугільну шихту для коксування або безпосередньо в смолу.
Аналіз термодинамічних показників виявив можливість взаємодії вуглеводнів, гомологів етилену, з п’ятичленними гетероциклами, а також ангулярними ароматичними чотиривуглецевими угрупуваннями. Такий ефект теоретично обґрунтовує зміну якісних і кількісних показників продуктів коксування і сприяє інтенсифікації утворення вуглеводневих ароматичних структур.
Аналіз схеми-моделі термічної деструкції вугілля з полімерною добавкою показав зміну інтенсивності і характеру газовиділення. Тому полімерні добавки сприяють зміні механізму термічної деструкції вугілля, з перерозподілом органічної маси вугілля між твердою і парогазовою фазою і зміною їх складу.
Зміна механізму термічної деструкції вугілля з полімерними добавками визначається комплексом додаткових хімічних і фізико-хімічних взаємодій, що супроводжуються зростанням частки поліконденсаційних процесів. Цей ефект сприяє зменшенню енергії активації і показника ступеня процесу термічної деструкції вугілля, різних стадій метаморфізму.
Добавки поліетилену і полістиролу призводять до зміни хімічного складу кам’яновугільної смоли. Додавання названих полімерів дозволить розширити сировинну базу для виробництва кам’яновугільного пеку і пекового коксу.
Додавання поліетилену сприяє збільшенню виходу коксового залишку і вмісту речовин нерозчинних в толуолі і хіноліні. Зростання цих показників не пов’язане зі збільшенням в смолі частки твердих вугільних і напівкоксових частинок, а визначається хімізмом взаємодіючих компонентів. Найбільша зміна спостерігається при величині добавки 10 %. Подальше збільшення добавки не призводить до істотних змін властивостей і недоцільне з погляду збільшення густини смолополіетиленових композицій.
Добавка полістиролу сприяє зменшенню виходу коксового залишку і вмісту речовин нерозчинних в толуолі і хіноліні. Зміна названих показників визначається хімізмом взаємодіючих компонентів і призводить до поліпшення пластифікучих властивостей кам’яновугільної смоли. Оптимальна зміна цих показників спостерігається при величині добавки в інтервалі 1015 %. Подальше збільшення добавки не призводить до істотних змін властивостей і недоцільне з погляду збільшення густини смолополістирольних композицій.
Склад, кількість і спосіб введення полімерної добавки впливає на властивості всіх продуктів коксування. Використовування вуглеводневих полімерів з лінійною і розгалуженою молекулярною структурою дозволяє, без побічних наслідків, збільшити вихід кам’яновугільної смоли. Такі зміни відповідають зменшенню густини смоли і вмісту в ній речовин нерозчинних в толуолі і хіноліні. Істотно впливає на кількісні і якісні показники смоли введення на шар вугільної шихти поліетиленвмістних добавок.
Застосування термопластичних полімерів у складі комплексної органічної добавки на основі фусів або кислої смолки, зменшує негативний вплив відходів коксохімічного виробництва на якість коксу і збільшує вихід кам’яновугільної смоли з поліпшенням її якості.
Промислові випробування на ВАТ «Дніпрококс» показали, що введення термопластичних полімерів у вугільну шихту слід здійснювати в кількості менше 3 % від маси шихти, в існуючих установках, як самостійно, так і в суміші з іншими добавками. Це забезпечить достатню умову для зростання виходу кам’яновугільної смоли.
Оцінювання техніко-економічних показників показало, що застосування полімерних і комплексних добавок сприяє збільшенню випуску товарної продукції на 3,2119,48 грн в перерахунку на 1 тонну шихти для полімерних добавок і на 8,5355,28 грн для комплексних добавок на основі фусів або кислої смолки.