Способ кавитационной переработки каменноугольной смолы

(51) 10 15/08 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Изобретение относится к химической технологии процессов переработки тяжелого углеводородного сырья и может быть использовано в облагораживании тяжелой каменноугольной смолы как отхода углеперерабатывающей промышленности. Способ кавитационной переработки заключается в обработке каменноугольной смолы кавитационной волной при условиях кавитирования 40 ,5 мин, 30000 об/мин, проводимой в одну стадию, с выходом бензиновой и дизельной фракций 25,1 и 75,6 соответственно, при этом исключается применение катализатора и восстановительной среды.(72) Байкенов Мурзабек Исполович Омарбеков Толеген Базарович Амерханова Шамшия Кенжегазиновна Байкенова Гульжан Гаусильевна Уали Айтолкын Сайлаубеккызы(73) Республиканское государственное казенное предприятие Карагандинский государственный университет им. академика Е.А. Букетова Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ КАВИТАЦИОННОЙ ПЕРЕРАБОТКИ КАМЕННОУГОЛЬНОЙ СМОЛЫ 23698 Данное изобретение относится к области химической технологии процессов переработки тяжелого углеводородного сырья и может быть использовано в облагораживании тяжелой каменноугольной смолы как отходов углеперерабатывающей промышленности. Переработка каменноугольной смолы,осуществляющая с применением кавитационной волны, с целью получения максимального количества продуктов и снижение количества тяжелого остатка является важной технической задачей. Сущность настоящего изобретения заключается в одностадийной кавитационной переработке каменноугольной смолы, не предполагающей внешнего высокотемпературного воздействия на образец, проводимой в отсутствии катализатора и восстановительной среды, с выходом бензиновой 25,1 и дизельной фракций 75,6, достигаемым при оптимальных условиях 40 ,5 мин,30000 об/мин. Аналогичными по достигаемому результату способами являются известные в литературе способы процессов каталитической гидрогенизации каменноугольной смолы, позволяющие повысить выход легкой фракции (Шамрин С.Д. Не традиционные способы переработки углеводородного и угольного сырья//Инновации,технологии, решения. 2005.5. с. 27). В результате путем каталитической гидрогенизации достигается аналогичный высокий выход легких и средних фракций однако, необходимо учитывать, что данный способ переработки проводится лишь в жестких рабочих условияхвысокой температуре и давлении,в присутствии специальных катализаторов и значительных расходах водорода,что является существенным недостатком способа. Кроме того, в аналогичной по объекту работе(Бейлина Н.Ю., Заманов В.В., Кричко А.А.,Озеренко А.А., Озеренко Е.А., Фросин С.Б. Совершенствование технологии переработки каменноугольной смолы// Кокс и химия. 2006.7. с.35-36) с целью интенсификации технологии переработки и повышения выхода, качества товарных продуктов предложена технология переработки каменноугольной смолы с применением предварительного облагораживания под невысоким давлением 4-5 МПа водорода коксового газа,очищенного методом короткоцикловой адсорбции, с последующим получением химических продуктов. К недостаткам данного способа можно отнести многостадийность процесса (предварительная гидрогенизация, очистка и фильтрация гидрогенизата, коксование), высокий расход водорода. Ранее эффект кавитации (Юр Г.С. Способ переработки жидкого углеводородного сырья и устройство для его осуществления. Патент 2087518, кл.,. номер заявки 93047432) применялся в переработке жидкого топлива, однако,предлагалось осуществлять переработку посредством распыления потока сырья при атмосферном давлении в нагретую 1000 С газовую среду, в качестве источника кавитации в корпус встроен генератор газодинамических колебаний,представляющий собой сирену, механический,электродинамический или газоструйный излучатель. В данном случае для достижения необходимого результата автором работы предлагается использовать высокую температуру и давление,газовую среду и т.д. это обеспечивает соответствие предлагаемого нами изобретения критерию существенные отличия. В предлагаемом способе предлагается впервые применить волновую кумулятивную кавитацию в процессе переработки тяжелой каменноугольной смолы, преимущество кавитационной переработки каменноугольной смолы заключается в энергетической экономичности процесса, т.е. переработка объекта проходит в отсутствие внешнего высокотемпературного воздействия, при этом сокращается время переработки. Кавитационная обработка ускоряет деструкцию органической массы углеводородного сырья,интенсифицирует процесс его разрушения. Кавитация разрывает непрерывную цепочку,разрушая связи между отдельными частями молекул, влияет на изменение структурной вязкости, т.е. на временный разрыв Ван-дерваальсовых связей. В процессе импульсной кавитационной обработки углеводородного сырья энергия,выделяющаяся при схлопывании кавитационных пузырьков, используется для разрыва химических соединений, что приводит к высокому выходу легкой и средней фракций. В качестве объекта исследования использовали тяжелую каменноугольную смолу, полученную из углей Шубаркольского разреза (Центральный Казахстан) со следующим элементным составом Пробу каменноугольной смолы нагревали до необходимой температуры 40 С, затем проводили воздействие на исследуемый объект с помощью роторно-пульсационного кавитатора, состоящего из электрического привода и диспергирующих элементов в виде проточных статических аппаратов с профилированным каналом для прохода смолы,скорость вращения и время экспозиции составляли 30000 об/мин и 5 мин соответственно. Установлено, что условия кавитирования 40, обр 5 мин, вращ 30000 об / мин являются оптимальными, т.к. при вышеприведенных условиях происходят глубокие структурные превращения органической каменноугольной смолы, обеспечивающие высокий выход легкой и средней фракций. Изменение группового состава органической массы каменноугольной смолы контролировалось методом газо-жидкостной хроматографии (ГЖХ) на таблице (см. ниже) приведен экспериментально определенный фракционный состав исходной и обработанной каменноугольной смолы. 23698 Групповой состав каменноугольной смолы до (1) и после (2) кавитационно-волнового воздействия Фракция, кип ,200 В результате кавитационно-волновой обработки исходной каменноугольной смолы массовая доля легкой фракции с температурой кипения (Ткип ) меньше 200 С увеличивается до 25,1, кроме того,наблюдается рост количества фракции с Ткип 200370 С, и значительно уменьшается выход тяжелой фракции с 25,2 до 3,4 соответственно. Установлено, что применение волновой кавитации с целью переработки каменноугольной смолы приводит к существенному росту выхода бензиновой и дизельной фракций. Полученные результаты свидетельствуют об очевидной конкурентоспособной применимости предлагаемого способа в переработке тяжелого углеводородного сырья. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ кавитационной переработки каменноугольной смолы, отличающийся тем, что каменноугольную смолу обрабатывают кавитационной волной при следующих условиях 40,5 мин,30000 об/мин, являющихся оптимальными.