Диссертация (1090080), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Изменение концентрации сажи в пасте от времени сушки, а такжевозможность формования полученных паст представлена в таблице 3.3.Таблица 3.3 – Изменение концентрации сажи в пасте от времени сушки ивозможность формования получаемой пастыВремяКонцентрации твердойСредасушки, чФормуемостьфазы в пасте, % масс.1Аргон11,4Нет3Аргон13,1Нет4Аргон13,5Нет5Аргон13,9Нет6Аргон14,0Нет7Аргон14,0Нет1Воздух11,5Нет3Воздух13,2Нет4Воздух13,6Нет5Воздух14,0Есть6Воздух14,0Есть7Воздух14,0ЕстьВидно, что увеличение продолжительности сушки пасты приводит к ростусодержания в ней твердой фазы. При этом наибольшее содержание сажи в пастедостигалось в течение 5 часов, а дальнейшее увеличение времени не оказываловлияние на изменения данного показателя.
Не влияло на изменение содержаниятвердой фазы в пасте и среда, в которой проводилась сушка. Так, например, для129образцов подвергнутых сушке в среде аргона и воздуха в течение 7 часовсодержание сажи в пасте составило 14 % масс.Однако, формование образцов подсушенных паст показало, что придатьустойчивую форму можно только тем пастам, которые были высушены в токевоздуха и содержали 14 % масс. твердой фазы.Полученный результат может быть объяснен тем, что при проведениисушки паст повышается не только содержание сажи в пасте, но и плотностьжидкойфазы.Последнеенизкомолекулярныхсоединений.веществ,Следуетпроисходиттакотметить,какврезультатедистилляциииобразованиякислородсодержащихчтообразованиекислородсодержащихсоединений было отмечено только при проведении процесса сушки в воздушнойсреде (таблица 3.4).Таблица 3.4 – Влияние продолжительности сушки в среде воздуха притемпературе 130 С на изменение группового углеводородного состава жидкойфазы пасты ПЭ1Групповой углеводородныйВремя сушки, чсостав, %масс.0147Алканы23,620,112,410,1Арены69,167,367,762,7Алкены4,23,51,90,5Кислородсодержащие0,05,915,123,7Не идентифицированные3,13,22,93,0В связи с тем, что для получения формованной пасты ее сушка в инертнойсреде показала свою неэффективность, то изучение влияния температуры сушкина формуемость паст проводили в среде воздуха.
Результаты исследованийпредставлены в таблице 3.5.130Таблица 3.5 – Влияние температуры сушки паст на их формуемостьКонцентрацияТемпература,Время обработки,°Счтвердой фазы,Формуемость% масс.Паста ПЭ1110111,0Нет110713,1Нет1101213,2Нет130111,5Нет130313,2Нет130714,0Есть140116,7Есть140720,1Есть150126,0НетПаста ПЭ2260110,8Нет260712,8Нет280111,1Нет280312,9Нет280714,0Есть290116,4Есть290720,0Есть300126,0НетИз представленных в таблице данных видно, что при температуре сушки110 С для ПЭ1 и 260 С для ПЭ2 концентрация сажи в образующихся пастах131меньше 14 % масс. Формование паст показало, что придать им устойчивую формуне возможно.При температуре проведения процесса 140 С для ПЭ1 и 290 С для ПЭ2были получены пасты содержание сажи в которых варьировалось от 16,4 % масс.до 20,1 % масс.
Формование этих паст показало, что придать им устойчивуюформу возможно. Следует отметить, что увеличение температуры сушки со 130С до 140 С для ПЭ1 и с 280 С до 290 С для ПЭ2 позволило снизить время закоторое содержание сажи в пастах возросло и достигло значения позволяющегопровести формование паст.Дальнейшее повышение температуры сушки до 150 С для ПЭ1 и 300 Сдля ПЭ2 приводит к образованию паст концентрация сажи в которых достигает 26% масс. Получение паст с такой концентрацией сажи не целесообразно, т.к. этоприводит к изменению агрегатного состояния пасты и невозможности ееформования.Повысить содержание твердой фазы в пастах можно за счет введения в ихсостав технического углерода. Так, в пасты ПЭ1 и ПЭ2 был добавлен техническийуглерод марок П324, П514 и П803 в количестве от 0,5 до 16 % масс.
Формованиеполученных паст показало, что предать им устойчивую форму не представлялосьвозможным.Таким образом, для повышения содержания сажи в пасте с целью приданияей устойчивой формы, необходимо подвергать пасту сушке в токе воздуха додостижения содержания сажи в пасте в диапазоне от 14 до 26 % масс.3.2.3.2 Коксование сажесодержащей пасты электрокрекингаТемпературный диапазон коксования паст был определен по зависимостиизменения массы паст от температуры нагрева (рисунок 3.5).1321009080Потеря массы, %7060504030201000200400600800оТемпература С-- - паста марки ПЭ1; -■- - паста марки ПЭ2.Рисунок 3.5 – Зависимость потери массы паст от температурыВидно, что повышение температуры до 450 °С сопровождаетсяуменьшением массы образцов.
Это связано с тем, что в этом температурномдиапазоне, интенсивно протекают процессы дистилляции жидкой фазы паст.Увеличение температуры выше 550 °С также приводит к снижению значениямассы образцов. Однако, в этом случае, это обусловлено преимущественнымпротеканием реакций деструкции углеводородов жидкой фазы. В интервалетемператур от 450 до 550 °С изменения массы паст минимальны. Именно приэтих температурах происходит образование углеродного материала. Исходя извышеизложенного, дальнейшие исследования, проводили в этом температурномдиапазоне.133В таблицах 3.6 и 3.7 представлены результаты исследований влияниятемпературы на выход продуктов коксования исходной и формованной пастыПЭ1.Таблица 3.6 – Влияние температуры на выход продуктов коксованияисходной пасты ПЭ1Выход продуктов коксования, %масс.Температура, ˚СТвердыеЖидкиеГазообразные45018,970,210,947520,465,314,350021,860,317,952519,158,422,555017,955,826,3Таблица 3.7 – Влияние температуры на выход продуктов коксованияформованной пасты ПЭ1Выход продуктов коксования, %масс.Температура, ˚СТвердыеЖидкиеГазообразные45030,248,221,647531,442,825,850031,839,029,252531,135,033,955029,533,337,2Видно, что в температурном диапазоне 450-550 С выход углеродногоостатка изменяется по экстремальной зависимости с максимумом при 500 С.Сопоставлениеполученныхрезультатовкоксованияисходнойиформованной паст, не целесообразно, т.к.
коксованию подвергались образцы сразличными содержаниями углерода. Если исключить из расчета выхода кокса134сажу, изначально содержащуюся в пасте, то это позволит сравнить полученныерезультаты (таблица 3.8).Таблица 3.8 – Выход твердого остатка коксования пасты ПЭ1Выход углеродного остатка, % масс.Температура, ˚Сисходная пастаформованная паста4509,918,947511,520,250013,120,752510,119,95508,818,0Видно, что выход углеродного остатка образовавшегося при коксованииформованных паст на 7-10 % выше выхода углеродного остатка полученного прикоксовании исходных паст.Поскольку, представленные в таблице 3.8 результаты показывают, чтонаибольшее количество углеродного остатка образуется при 500 °С и при этойтемпературе на графике, представленном на рисунке 3.5, изменение массыобразцов от температуры было минимальным, то дальнейшие исследованияпроцесса коксования паст проводились при этой температуре.Принимая во внимание, что при получении паст содержание сажи в нихможет варьироваться, необходимо более подробно рассмотреть влияние данногопоказателя (концентрация сажи в пасте) на выход углеродного остатка.Исследования проводили с использованием модельных паст, которые былиполучены в результате добавления в исходную пасту ПЭ1 технического углеродамарок П324, П514 и П803.
Характеристики технического углерода представлены втаблице 3.9. Использование различных марок технического углерода обусловленотем, что характеристики образующейся в процессе электрокрекинга сырья сажизависят от степени разложения сырья. Результаты коксования модельных пастпредставлены в таблице 3.10.135Таблица 3.9 - Характеристики технического углеродаТехнический углерод маркиНаименование показателяП324П514П803Удельная адсорбционная поверхность, м2/г844015Средний диаметр частиц, нм3467221Эквивалентный диаметр поры, нм52,7140,7839,8Диаметр входного отверстия в пору, нм27,270,5368,3Таблица 3.10 – Влияние концентрации твердой фазы в модельных пастах навыход (% масс.) углеродного остаткаКонцентрация твердой фазы вМарка технического углеродамодельной пасте, % масс.П324П514П80310,0 (исходная паста)13,113,113,110,515,518,225,211,018,025,135,812,020,035,045,015,020,035,045,020,020,035,045,0Видно, что выход углеродного остатка возрастает по мере увеличениясодержания сажи в пасте и стабилизируется при достижении концентрациитвердой фазы в пасте равной 12 % масс.
При этом, увеличение выходауглеродного остатка зависит не только от количества сажи содержащейся в пасте,но и от ее характеристик. Так, например, выход углеродного остатка коксованияпаст содержащих 12 % масс. сажи составил 20 % масс. и 45 % масс. для паст сдобавлением технического углерода марок П324 и П803, соответственно.Полученные результаты позволяют сформулировать следуюшую гипотезувлияния дисперсного углерода на выход и характеристики кокса:сажа, содержащаяся в пасте, представляет собой частички, которыесоединяясь в цепи или гроздья, образуют агломераты. Для такой структурыхарактерно наличие пористого пространства, объем которого зависит от размеров136сажевых частичек.
Если каждую из пор рассматривать как микрореактор процессакоксообразования, то вполне очевидно, что увеличение суммарного объема такихреакторов и свободный доступ к ним жидкой фазы пасты за счет возрастающегодиаметра входного отверстия поры, будет повышать производительность, т.е.увеличивать выход образующегося углеродного остатка.Следует отметить, что не только характеристики сажи и ее содержание впасте влияет на выход углеродного остатка.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
