Файл: Автоматизация переработки каменноугольной смолы..pdf

димый для преодоления давления газов в реакторе, оп­ ределяется из уравнения

у — удельный вес пека;

hr— необходимый столб пека над уровнем его в ре­ акторе, уравновешивающий давление газов.

Максимальный расход пека при истечении по трубе, опущенной в реактор

над уровнем пека в реакторе должна быть больше сум­ мы напоров, определенных выше

Например, при максимальном расходе пека, посту­ пающего в реактор, 15 т/ч, удельном весе 1120 кгс/м3, диаметре трубы 0,076 м и максимальном давлении газов в реакторе 0,2 кгс/см2 величина /іг=1,79 м и кс=0,09м. Откуда высота установки расходомера должна быть не менее

Ла > 1,79 + 0 , 0 9 = 1,88 м.

Обычно чіа практике рассчитанную высоту установки расходомера увеличивают на 0,5 м. Таким образом, Іг2 = = 1,88+0,5=2,38 м.

Так как высота hi (рис. 108) для первого реактора технологической цепи равна 1,05 м, высота установки

235

щелевого расходомера над верхом реактора равна 2,38—1,05=1,33 м.

Щелевые расходомеры применяют также для изме­ рений расходов нагретой пековой смолы и высокотемпе­ ратурного пека.

ДАТЧИКИ КАЧЕСТВА КАМ ЕН Н О УГО ЛЬН О ГО ПЕКА

с раковистым изломом. При переходе из твердого состо­ яния в жидкое наблюдается определенный интервал размягчения. Химический состав каменноугольных пеков до настоящего времени еще мало изучен. Ряд авто­ ров полагают, что пек в основном состоит из многоколь­ чатых конденсированных ароматических соединений [59—62].

Вследствие сложности химического состава пеки ха­ рактеризуют групповым составом, определяемым мето­ дом разделения растворителями на отдельные фракции. Наиболее распространенный метод определения группо­ вого состава состоит в том, что сначала обрабатывают

К применяемым показателям качества пека относят­

родного кокса, но она целиком определяется только зольностью исходного сырья и не зависит от технологи­ ческого режима производства высокотемпературного пека.

Между показателями качества и групповым соста­ вом существует следующая зависимость: с повышением температуры размягчения пека выход летучих веществ сокращается, а групповой состав его изменяется в сто­ рону увеличения выхода веществ, нерастворимых в бен­ золе. По сравнению со среднетемпературным высоко­

236

температурный пек содержит более конденсированные ароматические соединения [44, 63]. Выход фракций при определении группового состава зависит не только от свойств пека, но и от методов его получения [61, 64].

При одном и том лее количестве веществ, нераствори­ мых в бензоле, температура размягчения пеков может быть различной. Это объясняется следующими причи­ нами:

1) для среднетемпературных пеков, полученных при фракционировании каменноугольной смолы и являю­ щихся исходным сырьем для производства высокотемпе­ ратурного пека, — непостоянством качества каменно­ угольной смолы и режима ее фракционирования (темпе­ ратуры нагрева, давления, продолжительности терми­ ческого воздействия). Чем ниже температура нагрева и меньше термическое воздействие, тем меньше образу­ ется в пеке продуктов уплотнения;

2) для пеков, полученных обработкой воздухом в ре­

воздуха и продолжительности обработки в реакторах). Однако несмотря на отсутствие точной зависимости наблюдается явно выраженная тенденция роста темпе­ ратуры размягчения с увеличением в пеке продуктов уплотнения, которая может быть выражена следующи­

что между температурой размягчения пека и количест­ вом a -фракции имеется довольно тесная связь. Анализ коэффициентов регрессии (1,75 и 3,05) в приведенных уравнениях говорит о том, что рост температуры раз­ мягчения зависит от природы исходного сырья. Для пе­

237

ковой смолы рост температуры размягчения с увеличе­ нием в ней содержания продуктов уплотнения почти в два раза меньше, чем для средиетемпературиого пека.

Таким образом, в процессе обработки исходного сырья до получения высокотемпературного пека группо­ вой состав меняется в сторону увеличения содержания продуктов уплотнения, при этом температура размягче­ ния пека также увеличивается, а выход летучих веществ сокращается. Величина изменений этих показателей ка­ чества пека зависит от свойств исходного сырья и режи­ ма его обработки.

Если групповой состав пеков и выход летучих ве­ ществ можно считать более явными характеристиками качества пека как сырья для коксования, то температу­ ра размягчения является косвенным показателем. Ис­ пользование температуры размягчения как показателя качества пека объясняется, по-видимому, тем, что из всех рассмотренных анализов последний является наи­ менее трудоемким. Однако для непрерывного контроля качества пека в потоке ни один из этих показателей ие пригоден.

К параметру автоматического измерения качества предъявляют в основном два требования: а) чтобы он достаточно полно характеризовал качество пека и б) был удобен для разработки на его основе простой и надежной конструкции датчика.

Выше показано, что производство высокотемпера­ турного пека в основном базируется на процессе кон­ денсации — полимеризации исходного сырья, связанно­ го со структурированием и повышением молекулярной массы находящихся в пеке продуктов. Из физических показателей наилучшими характеристиками для таких процессов служат вязкость, плотность и электропровод­ ность или удельное сопротивление производимых про­ дуктов [66].

Ниже рассмотрена возможность использования этих физических параметров для автоматического контроля качества пека.

Вязкость пека. Вязкость каменноугольного пека за­ висит от его температуры нагрева и свойств, особенно от температуры размягчения и группового состава [38]. С увеличением температуры размягчения пека и коли­ чества продуктов уплотнения в нем вязкость пека повы­ шается. Однако в еще большей степени она зависит от

238

температуры нагрева пека. Изменение вязкости от темпёратуры нагрева имеет гиперболический характер. Рез­ кое ее падение происходит в области температур, превы­ шающих температуру размягчения на 100 град. В диа­ пазоне рабочих температур 300—370° С значения вязкости пеков с различной температурой размягчения очень близки и отличаются при этих температурах для разных пеков настолько незначительно, что оказывают­ ся сравнимыми с ошибками приборов. Это обстоятель­ ство и является одной из основных причин, препятству­ ющих построению датчика качества на принципе изме­ рения его вязкости.

Плотность каменноугольного пека. Плотность камен­ ноугольных пеков при 20° С находится в пределах 1250—1370 кгс/м3. Так же, как и вязкость, она зависит от температуры нагрева пека и показателей качества. Зависимость плотности от температуры нагрева имеет линейный характер. С повышением температуры она понижается. При изменении качества пека линейный ха­ рактер зависимости плотности от температуры не нару­ шается. Однако температурный коэффициент изменения плотности для высокотемпературных пеков несколько ниже. Если для среднетемпературных пеков он состав­ ляет в среднем 0,53 кгс/(м3-град), то для высокотемпе­ ратурных он равен 0,48 кгс/(м3-град). Это объясняет­ ся, по-видимому, большим количеством в высокотемпе­ ратурном пеке продуктов уплотнения, имеющих более низкий коэффициент термического расширения.

На основании исследования каменноугольных пеков установлено, что плотность пека очень тесно связана с изменениями его показателей качества. Характер этих зависимостей описывается следующими уравнениями связи между плотностью и показателями качества пека при температуре нагрева 370° С:

239