Дослідження і розробка методів впливу на вихід і властивості кам’яновугільної смоли добавками високомолекулярних речовин - Автореферат

Камяновугільна смола є продуктом, що має великий попит, як на Україні, так і за її межами. Проте обсяги коксохімічного виробництва, сировинна база і умови коксування не дозволяють одержати камяновугільну смолу у необхідній кількості і зі стабільними якісними показниками, що задовольняють попит споживачів, основним серед яких є пекококсове виробництво. Найперспективнішим видом високомолекулярних речовин, здатним модифікувати процес утворення камяновугільної смоли та її властивості є відходи твердих полімерів, які накопичуються в достатній кількості в промисловості та в побуті. Розробка рекомендацій з модифікації смоли дозволяє керувати процесом її отримання і виробляти камяновугільну смолу в необхідній кількості і з наперед заданими характеристиками. розробити методи введення твердих термопластичних полімерів в камяновугільну смолу і у вугільну шихту;З метою зміни властивостей камяновугільної смоли Можна застосовувати добавки які забезпечують надійний і цілеспрямований модифікуючий ефект; придатність для всіх марок і сортів модифікованого продукту; відсутність побічних явищ істотно впливаючих на процес подальшої переробки і якість модифікованих матеріалів; відсутність вмісту шкідливих домішок, наприклад сірки або фосфору; які мають достатній ресурс, що дозволяє варіювати процентним співвідношенням, тобто переважним є використовування багатотоннажних відходів різних виробництв. Добавка синтетичних полімерів безпосередньо в смолу або у вугільну шихту задовольняє вищенаведеним умовам і змінить склад та властивості модифікованого матеріалу, з подальшою зміною властивостей продуктів переробки. Цей ефект викликаний зміною механізму процесів, що протікають через додавання активних груп речовин, що містяться в добавці. Тому полімерні добавки сприяють зміні механізму термічної деструкції вугілля, з перерозподілом органічної маси вугілля між твердою і парогазової фазою і зміною їх складу. Вивчення властивостей сумішей хімічних продуктів коксування, а особливо камяновугільної смоли, з продуктами термічної деструкції полімерів дає можливість припустити вплив їх переходу в смолу і дає уявлення про дію розплаву полімерів на властивості смоли.Модифікуюча дія таких добавок визначається їх властивостями, кількістю і способом введення у вугільну шихту для коксування або безпосередньо в смолу. 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.Здобувачем виконані обробка експериментальних даних, необхідні розрахунки, написання статті. Здобувачем здійснені експериментальні дослідження, обробка експериментальних даних, необхідні розрахунки, написання статті. Здобувачем здійснені експериментальні дослідження, обробка експериментальних даних, необхідні розрахунки, написання статті. Здобувачем здійснені експериментальні дослідження, обробка експериментальних даних, необхідні розрахунки, написання статті. Здобувачем здійснені експериментальні дослідження, обробка експериментальних даних, необхідні розрахунки, написання статті.

Основний зміст роботиОсновний зміст дисертації викладений в наступних роботах

1. На підставі теоретичних та експериментальних досліджень розвязана конкретна прикладна галузева задача - розроблені методи впливу добавками термопластичних полімерів на властивості камяновугільної смоли. Модифікуюча дія таких добавок визначається їх властивостями, кількістю і способом введення у вугільну шихту для коксування або безпосередньо в смолу.

2. Аналіз термодинамічних показників виявив можливість взаємодії вуглеводнів, гомологів етилену, з пятичленними 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.

3. 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.

4. 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.

5. Добавки поліетилену і полістиролу призводять до зміни хімічного складу камяновугільної смоли. Додавання названих полімерів дозволить розширити сировинну базу для виробництва камяновугільного пеку і пекового коксу.

6. Додавання поліетилену сприяє збільшенню виходу коксового залишку і вмісту речовин нерозчинних в толуолі і хіноліні. Зростання цих показників не повязане 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.

7. 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 камяновугільної смоли. Оптимальна зміна цих показників спостерігається при величині добавки в інтервалі 10-15 %. Подальше збільшення добавки не призводить до істотних змін властивостей і недоцільне з погляду збільшення густини смолополістирольних композицій.

8. 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 камяновугільної 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.

9. 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 камяновугільної смоли з поліпшенням її якості.

10. 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 камяновугільної смоли.

11. Оцінювання техніко-економічних показників показало, що застосування полімерних і комплексних добавок сприяє збільшенню випуску товарної продукції на 3,21-19,48 грн в перерахунку на 1 тонну шихти для полімерних добавок і на 8,53-55,28 грн для комплексних добавок на основі фусів або кислої смолки.