ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОДНОГО КОКСА И ГРАФИТА НА ЕГО ОСНОВЕ
Аннотация
В данной работе выполнены исследования процесса гидрирования под давлением в присутствии катализатора каменноугольной смолы коксохимического производства. Исследования направлены на снижение в смоле содержания серы и получение новых сырьевых компонентов (кокса-наполнителя) для углеродных материалов функционального назначения (графитированных электродов с высокими показателями тепло- и электропроводности, плотности и прочности, а также анодов и катодов для получения алюминия, магния и других металлов). Разработана принципиальная технологическая схема тестирования различных видов смол на стадиях каталитического гидрирования, фильтрования, дистилляции и коксования, определены материальные балансы процессов. Показана возможность снижения содержания серы в смоле и получения на ее основе малосернистого кокса различной структуры. Добавление в смолу перед гидрированием доноров водорода различной природы и способов получения, изменение условий гидрогенизации при одинаковых температурных условиях выявило возможность специальной подготовки сырья для получения малосернистого кокса игольчатой структуры. Из предварительно гидрированной каменноугольной смолы различных заводов при температуре коксования 700-900 °С получены образцы коксов изотропной, рядовой и игольчатой структуры. Показано, что состав сырьевой смеси, соотношение водорода и исходного сырья влияют на качество гидрогенизата и полученного из него кокса в большей мере, чем каталитическая система. Исследованы состав и микроструктура коксов из гидрированных смол, определено среднее значение балла микроструктуры и распределение структурных составляющих. Выданы рекомендации по использованию коксов из гидрированных каменноугольных смол в качестве сырья для углеродных материалов различного назначения.
Для цитирования:
Бейлина Н.Ю., Добрякова Н.Н., Озеренко А.А., Антонюк С.Н., Никишин Д.В. Влияние условий переработки углеводородного сырья на структуру и свойства электродного кокса и графита на его основе. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 6. С. 106-116. DOI: 10.6060/ivkkt.20256806.7191.
Литература
Solodova N.L., Cherkasova E.I. Trends in the development of oil refining in Russia. Vestn. Tekhnol. Univ. 2016. V. 19. N 21. P. 57-63 (in Russian).
Gabdulkhakov R.R., Rudko V.А., Efimov I.I., Spectoruk A.A. Quality assessment of needle coke used in the production of graphiteelectrodes for metallurgical furnaces. Tsvetnye Metally. 2022. N 7. P. 46–56 (in Russian). DOI: 10.17580/tsm.2022.07.05.
Overview of the needle coke market in Russia, the EAEU countries and the world. M.: Infomayn. 2024. 62 p. (in Russian).
Rudko V.A., Gabdulkhakov R.R., Pyagai I.N. Scientific and technical substantiation of the possibility for the organization of needle coke production in russia. Zapiski Gornogo Instituta. 2023. V. 263. P. 795-809 (in Russian).
Calcined petroleum needle coke grade A (STO 00148725-009-2015). Gazpromneft-Omsk Refinery JSC. (in Russian).
The project of a plant for the production of oil needle cokes (Republic of Bashkortostan). [Electronic resourse]. Access: https://www.fbacs.com/images/Игольч.КОКС%20кратко %202019%20Ишимбай%20(В 2).pdf. (in Russian).
Akhmetov M.M., Karpinskaya N.N., Telyashev E.G. Petroleum coke: production, quality, calcination, areas of use. Ufa: JSC "INHP". 2018. 584 p. (in Russian).
Obukhova A.V., Kuznetsova L.I., Kamensky E.S., Kuznetsov P.N., Avid B. Production of needle coke from oil and coal raw materials. Zhurn. Sib. Fed. Univ. Ser. Tekhnika Tekhnol. 2024. V. 17. N 6. P. 688-711 (in Russian).
Kapustin V.M., Glagoleva O.F. Physicochemical aspects of petroleum coke formation (review). Petrol. Chem. 2016. V. 56. N 1. P. 1-9. DOI: 10.1134/S0965544116010035.
Akhmetov M.M. On the mechanism of formation of the structure of needle cokes. Mir Nefteproduktov. Vestn. Neft. Kompaniy. 2015. N 4. P. 29-35 (in Russian).
Kapustin V.M., Rudin M.G. Chemistry and technology of oil refining. M.: Khimiya. 2013. 495 p. (in Russian).
Kozyr A.N. A new concept for the development of technology for processing coking products at the EVRAZ NTMK Coke Plant. Materials of the XIV International Scientific and Technical Conference "Science – education – production: experience and development prospects". Yekaterinburg: UFU. 2018. P. 73-81 (in Russian).
Blumer G.-P., Collin G., Hoke H. Tar and Pitch. Industrial Carbon and Graphite Materials: Raw Materials, Production and Applications. 2021. V. 1. P. 172–210. DOI: 10.1002/ 9783527674046.ch6_1_5.
Khairudinov I.R., Tikhonov A.A., Akhmetov M.M. Prospect of the feed base expansion for needle coke production. Bashkir. Khim. Zhurn. 2011. V. 18. N 3. P. 103-111 (in Russian).
Lin X., Zhang Y., Sheng Z., Huang L., Gao H., Wang C., Wang Y. A new strategy for preparation of high-performance onion-like anode material from coal tar pitch residue. J. Analyt. Appl. Pyrol. 2022. V. 166. P. 105591. DOI: 10.1016/j.jaap.2022.105591.
Park S., Lee S.H., Lee S.M., Lee G., Jung D.-H. Modification of coal tar pitch by solvent extraction for high density C/C composites. J. Ind. Eng. Chem. 2024. V. 134. P. 363–370. DOI: 10.1016/j.jiec.2024.01.001.
Cao Q., Xie X., Li J., Dong J., Jin L. A novel method for removing quinolone insolubles and ash in coal tar pitch using electrostatic fields. Fuel. 2012. V. 96. P. 314–318. DOI: 10.1016/j.fuel.2011.12.061.
Kuznetsov B.N., Taran O.P., Kirilets V.M., Cherkasova T.G., Nevedrov A.V., Papin A.V. Development of methods for extraction purification of coal pitch from the α1 fraction. Zhurn. Sib. Fed. Univ. Ser. Khim. 2024. V. 17. N 2. P. 207-219 (in Russian).
Moskalev I.V., Tiunova T.G., Kisel’kov D.M., Petrovykh A.P., Val’tsifer V.A., Strel’nikov V.N. Synthetic pitches based on the anthracene fraction of coal tar. Coke Chem. 2014. V. 57. N 11. P. 429-439. DOI: 10.3103/S1068364X14110076.
Zhang Y., Liu X., Tian M., Zhu Y., Hua C., Zhao X. Generation and characterization of coal-based needle coke produced by the co-carbonization of coal liquefaction pitch and anthracene oil. RSCAdv. 2022. V. 12. P. 25860–25871. DOI: 10.1039/d2ra03602a.
Beilina N.Yu., Zamanov V.V., Krichko A.A., Ozerenko A.A., Ozerenko E.A., Frosin S.B. A new concept of coke-chemical resin processing. Khim. Tverdogo Topliva. 2006. N 5. P. 22-29 (in Russian).
Beilina N.Yu., Zamanov V.V., Krichko A.A., Ozerenko A.A., Ozerenko E.A., Frosin S.B. Improvement of coal tar processing technology. Koks Khim. 2006. N 7. P. 35-36 (in Russian).
Krichko A.A., Ozerenko A.A., Ozerenko E.A., Frosin S.B., Zekel L.A., Maloletnev A.S., Shpirt M.Ya., Zamanov V.V. Preparation and application of pseudoho-mogenic catalysts for hydrogenation and cracking of hydro-carbon raw materials. Message 1. Pseudohomogeneous catalysts, synthesis and formation features. Katal. Promyshl. 2007. N 2. P. 30-36 (in Russian).
Krichko A.A., Ozerenko A.A., Ozerenko E.A., Frosin S.B., Zekel L.A., Maloletnev A.S., Shpirt M.Ya., Zamanov V.V. Preparation and application of pseudoho-mogenic catalysts for hydrogenation and cracking of hydro-carbon raw materials. Message 2. The use of pseudo-homogeneous catalysts for deep processing of petroleum and coke chemical raw materials. Katal. Promyshl. 2007. N 3. P. 23-32 (in Russian).
Akhmetov S.A., Serikov T.P., Kuzeev I.R., Bayazitov M.I. Technology and equipment of oil and gas refining processes. SPb.: Nedra. 2013. 868 p. (in Russian).
Kapustin V.M., Tonkonogov B.P., Fuchs I.G. Oil refining technology. In 4 parts. Part 3: Production of petroleum lubricants. M.: Granica. 2019. 328 p. (in Russian).
https://www.rosaro.ru/upload/iblock [Electronic resource].
Peshnev B.V., Burlyaeva E.V., Nikishin D.V., Nikolaev A.I., Kuznetsov A.S. Asessment of the effectiveness of cavitation processing of dark oil products. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2024. V. 67. N 7. P. 103-110 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20246707.7006.
Nikolaev A.I., Peshnev B.V., Alhamedi M.H.I. Cavitation treatment of watered oil products. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 7. P. 94-99 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20226507.6611.
Gaidukova B.M., Kharitonov S.V. Technique and technologies of laboratory work. SPb.: Lan'. 2016. 128 p. (in Russian).
Beilina N.Y., Petrov A.V. Modern graphite-based construction materials. Part 2. Fundamentals of technology, production equipment. Application of structural graphites. M.: MIREA - Russian Technological University. 2023. (CD-ROM). (in Russian).
Beilina N.Yu., Muslimov E.M., Folomeev V.D., Antonyuk S.N. The effect of cavitation on the composition and properties of coal tar. Materials of the XI International Youth Scientific and Practical Conference "Topical issues of mod-ern materials science". Ufa: RIC UUNiT. 2024. P. 14-20 (in Russian).
Beilina N.Yu., Antonyuk S.N., Folomeev V.D. Influence of coal tar processing methods on the composition and properties of cokes based on it. XXII Mendeleev Congress on General and applied Chemistry. V. 6. M.: LLC "Buki Vedi". 2024. P. 95 (in Russian).
Beilina N.Yu., Ozerenko A.A., Dobryakova N.N., An-tonyuk S.N., Nikishin D.V. Influence of hydrocarbon pro-cessing conditions on the structure and properties of electrode coke and graphite based on it. Abstracts of the report of the sixteenth international conference "Carbon: fundamental problems of science, materials science, technology". M.: Uglerodnoe obshchestvo. 2024. P. 30-31 (in Russian).
