ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НЕФТЯНОГО КОКСА В ПРОЦЕССЕ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВИРОВАННЫХ УГЛЕЙ
Аннотация
Нефтяные коксы представляют собой продукты глубокой термической переработки тяжелых нефтяных остатков – асфальтенов, смол, мазутов, гудронов и т.д. Высокое содержание углерода в составе нефтяных коксов и способность к термической модификации делает их перспективным сырьем для получения активированных углей. В настоящей работе приведены результаты исследований нефтяного кокса, полученного методом замедленного коксования, с повышенным выходом летучих веществ, как сырья для использования в технологии активированных углей. На основании результатов термогравиметрического анализа и анализа технологических параметров получения нефтяного кокса выбраны режимы термического модифицирования образцов в процессе получения активированного угля. Методом пиролитической газовой хроматографии проведена идентификация продуктов термического разложения образцов нефтяного кокса на разных этапах получения активированного угля. Показано, что основными газообразными продуктами пиролиза является ряд полициклических ароматических углеводородов, выделение которых наблюдается в диапазоне температур от 200 до 600 °С. При пиролизе образцов карбонизованного кокса выделение газообразных продуктов не происходит, а при пиролизе активированного кокса наблюдается выделение фурановых соединений и бензола. Образцы нефтяного кокса, модифицированные раствором азотной кислоты, при пиролитическом анализе показывают полное отсутствие летучих продуктов пиролиза. На основе образцов нефтяного кокса, прошедших предварительную обработку различными методами, получена серия образцов активированных углей и исследована их пористая структура. Применение раствора азотной кислоты для предварительной обработки образца нефтяного кокса привело к увеличению удельной поверхности и объема сорбционных пор на 30-47%.
Для цитирования:
Фарберова Е.А., Першин Е.А., Максимов А.С., Ходяшев Н.Б., Смирнов С.А., Кузьминых К.Г. Исследование термических свойств нефтяного кокса в процессе получения активированных углей. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. Вып. 6. С. 102-110. DOI: 10.6060/ivkkt.20236606.6776.
Литература
Kapustin V.M., Glagoleva O.F. Physico-chemical aspects of petroleum coke formation (review). Neftekhimi-ya. 2016. V. 56. N 1. P. 3-12 (in Russian). DOI: 10.7868/S0028242116010032.
Krasyukov A.F. Petroleum coke. M.: Khimiya. 1966. 264 p. (in Russian).
Syunyaev Z.I. Production, refining and application of petroleum coke. M.: Khimiya. 1973. 296 p. (in Russian).
Lu Ch., Xu Sh., Wang M., Wei L., Liu S., Liu Ch. Effect of pre-oxidation on the development of porosity in acti-vated carbons from petroleum coke. Carbon. 2007. V. 45. N 1. P. 203-228. DOI: 10.1016/j.carbon.2006.10.003.
Wu M., Zha Q., Qiu J., Han X., Guo Y., Li Zh., Yuan A., Sun X. Preparation of porous carbons from petroleum coke by different activation methods. Fuel. 2005. N 84. P. 1992-1997. DOI: 10.1016/j.fuel.2005.03.008.
Marsh H., Yan D.S., O’Grady T.M., Wennenberg A. Formation of active carbons from cokes using potassium hydroxide. Carbon. 1984. V. 22. N 6. P. 603-611. DOI: 10.1016/0008-6223(84)90096-4.
Kawano T., Kubota M., Onyango M.S., Watanabe F., Matsuda H. Preparation of activated carbon from petro-leum coke by KOH chemical activation for adsorption heat pump. Appl. Therm. Eng. 2008. N 28. P. 865-871. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2007.07.009.
Deng M., Wang R. The effect of the HClO4 oxidization of petroleum coke on the properties of the resulting activated carbon for use in supercapacitors. New Carbon Ma-ter. 2013. V. 28. N 4. P. 262-266. DOI: 10.1016/S1872-5805(13)60080-3.
Zhu X., Fu Y., Hu G., Shen Y., Dai W., Hu X. CO2 Capture with Activated Carbons Prepared by Petroleum Coke and KOH at Low Pressure. Water, Air Soil Pollution. 2013. N 224. P. 12. DOI: 10.1007/s11270-012-1387-y.
Yuan M., Tong S., Zhao S., Jia C.Q. Adsorption of polycyclic aromatic hydrocarbons from water using petrole-um coke-derived porous carbon. J. Hazard. Mater. 2010. V. 181. P. 1115-1120. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2010.05.130.
Yuan M., Kim Y., Jia C.Q. Feasibility of Recycling KOH in Chemical Activation of Oil-Sands Petroleum Coke. Canad. J. Chem. Eng. 2012. V. 90. N 6. P. 1472-1478. DOI: 10.1002/cjce.20671.
Zhang Y., Li X., Huang J., Xing W., Yan Z. Functionalization of Petroleum Coke-Derived Carbon for Synergis-tically Enhanced Capacitive Performance. Nanoscale Res. Lett. 2016. V. 11. N 163. P. 7. DOI: 10.1186/s11671-016-1382-0.
Lee S.M., Lee S.H., Park S., Yoon S.-H., Jung D.-H. Preparation of mesoporous activated carbon by prelimi-nary oxidation of petroleum coke with hydrogen peroxide and its application in capacitive deionization. Desalina-tion. 2022. N 539. P. 12. DOI: 10.1016/j.desal.2022.115901.
Strelkov V.A., Shirkunov A.S., Farberova E.A., Ryabov V.G., Filatov I.V. Production of activated carbons based on petroleum coke using chemical treatment. Materials of all-Russian scientific and practical conference (with international participation) «Chemistry. Ecolo-gy. Urbanistics». 2021. V. 4. P. 217-221 (in Russian).
Strelkov V.A., Shirkunov A.S., Ryabov V.G., Chuchalina A.D., Shneider A.V., Lokteev D.V., Kifel N.D. Influence of binder characteristics on the porous structure parameters of granular activated carbon based on petroleum cokes. Vestn. PNIPU. Khim. Tekhnol. Biotekhnol. 2021. N 1. P. 66-81 (in Russian). DOI: 10.15593/2224-9400/2021.1.06.
Farberova E.A., Maksimov A.S., Shirkunov A.S., Ryabov V.G., Tingaeva E.A., Strelkov V.A. Investigation of the possibility of processing petroleum coke with a high content of volatile substances into carbon sorbents. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 4. P. 92-99 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20216404.6331.
Kugatov P.V., Kusaliev A.V., Zhirnov B.S. Production of carbon adsorbent from petroleum coke by carboniza-tion with potassium hydroxide. Koks Khimiya. 2019. N 1. P. 23-28 (in Russian). DOI: 10.3103/S1068364X19010034.
Farberova E.A., Tingaeva E.A., Kobeleva A.R. Activated carbon production technology and their application. Perm: Izd-vo Perm. nats. issled. politechn. un-ta. 2018. 148 p. (in Russian).
Mukhin V.M., Tarasov A.V., Klushin V.N. Activated carbons in Russia. M.: Metallurgiya. 2000. 352 p. (in Russian).
Smith A. Applied infrared spectroscopy. M.: Mir. 1982. 328 p. (in Russian).
