Введение
Глава 1. Состояние и перспективы анализа и производства электродного пека и каменноугольной смолы и методы управления его качеством 21
1.1. Методы определения содержания а и а]-фракций в смолах и пеках 22
1.1.1. Определение содержания а-фракции в каменноугольных пеках 22
1.1.2. Электрофизическое определение содержания сц-фракции в каменноугольном пеке 23
1.1.3. Электрофизическое определение содержания агфракции и влаги в смоле 23
1.2. Методы оценки адгезионной способности твёрдых материалов и связующих 25
1.3. Строение и свойства каменноугольной смолы и методы её очистки 28
1.3.1. Существующие способы очистки каменноугольной смолы 30
1.3.1.1. Применение растворителей и центрифугирования 32
1.3.1.2. Электрофизические методы 35
1.3.1.3. Комплексные методы очистки смолы с применением поверхностно-активных веществ (ПАВ) 36
1.4. Структура и свойства а и а і -фракций пека и методы регулирования его качества 39
1.5. Предпосылки для использования комплексообразования 44
1.6. Возможные методы для определения и расчёта свойств комплексов 51
1.7. Физико-химические свойства комплексов ароматических соединений у, р и сь-фракций пеков и смол в жидкой и твёрдой фазах 55
1.8. Обоснование и выбор направления исследования 59
Глава 2. Разработка методик определения содержания а и агфракций в смолах и пеках и физико-химическое изучение их свойств и строения 65
2.1. Объекты исследования и методика эксперимента 66
2.1.1. Методика оценки смачивающей способности а и а]-фракций пеков 68
2.1.2. Методика микроскопических измерений 69
2.1.3. Разработка экспресс-методики определения плотности а и агфрак ций 70
2.1.4. Разработка экспрессных методик определения содержания а и щ фракций в каменноугольных смолах и пеках 72
2.1.4.1. Определение содержания а-фракции в смолах фотометрическим методом 72
2.1.4.2. Определение содержания а-фракции в смолах с высокой степенью пиролизованности 75
2.1.4.3. Разработка электрофизической методики определения содержания агфракции в каменноугольном пеке 77
2.2. Свойства и строение а и оц-фракций смол и пеков 86
2.2.1. Изучение состава и плотности а и сц-фракций смол и пеков 86
2.2.2. Изучение смачивающей способности электродных пеков 88
2.2.3. Изучение свойств и строений арфракций смол и пеков методами электронной и оптической микроскопии 92
2.3. Влияние степени пиролизованности пека на эксплуатационные характеристики обожжённых анодов 103
2.3.1. О взаимосвязи параметров качества пеков и технических характеристик обожжённых анодов 106
Выводы 113
Глава 3. Физико-химическое изучение строения и свойств комплексов ароматических соединений у, (3 и а2-фракций каменноугольной смолы и пека с кислотами Льюиса и разработка донорно акцепторной модели структуры смол и пека 116
3.1. Объекты исследования и методика эксперимента 118
3.1.1. Разработка методики спектроскопического определения констант устойчивости комплексов ароматических соединений у, Р и а2-фрак-ций каменноугольной смолы и пека 119
3.1.2. Разработка калориметрической методики определения тепловых эффектов образования комплексов 122
3.1.3. Разработка дериватографической и хроматографической методик определения термодинамических параметров комплексов 122
3.1.4. Расчёт доноров (ароматических соединений у, Р и а2-фракций каменноугольной смолы и пека) и акцепторов по методу молекулярных орбиталей 124
3.2. Изучение свойств комплексов ароматических соединений у, Р и а2 фракций каменноугольной смолы и пека в жидкой фазе 127
3.2.1. Взаимосвязь электронного строения доноров, акцепторов и свойств комплексов в жидкой фазе 131
3.3. Изучение свойств комплексов в твёрдой фазе 135
3.3.1. Комплексы с ангидридами ароматических кислот 135
3.3.2. Комплексы с нитробензойными кислотами 145
3.3.3. Взаимосвязь электронного строения доноров и акцепторов со свойствами комплексов в твёрдой фазе 146
3.3.4. О структуре и свойствах комплексов ароматических соединений в жидкой и твёрдой фазах 149
3.4. Молекулярная донорно-акцепторная модель структуры каменно угольных пеков и смол 155
Выводы 160
Глава 4. Разработка технологических основ управления качеством каменноугольной смолы и пека методом комплексообразования 163
4.1. Характеристика исходных объектов, методики их получения и исследования 164
4.1.1. Методика серийного испытания комплексообразователей для смол и пеков 165
4.1.2. Методики пластификации, исследования и термообработка смол и пеков в системе с комплексообразователями и их испытание 165
4.1.3. Схемы лабораторных установок и методики термоокисления пеков .168
4.2. Выбор и испытание комплексообразователей для получения пека с повышенным содержанием а-фракции 169
4.2.1. Некоторые закономерности формирования а-фракции в смоле и пеке в присутствии комплексообразователей 170
4.3. Управление качеством пека методом пластификации в системе с ком плексообразователем 175
4.3.1. Сравнение качества электродных пеков, полученных разными способами 180
4.3.2. Влияние условий пластификации на качество пека 180
4.3.3. Реологические исследования каменноугольных пеков 184
4.3.4. Технологическая схема 186
4.4. Управление качеством пека путём его термообработки в присутствии комплексообразователей 188
4.4.1. Термообработка мягкого пека 189
4.4.2. Термообработка среднетемпературного пека 195
4.4.3. Кубовая перегонка смолы с гексахлорбензолом 202
4.4.4. Исследование взаимодействия пека с комплексообразователями 203
4.4.5. Разработка технологии получения модифицированных пеков 205
4.5. Управление качеством пека методом термоокисления 208
4.6. Управление качеством пека путём его термоокисления в присутствии комплексообразователей (пластифицирующих добавок) 214
4.6.1. Окисление пека в присутствии и при отсутствии комплексообразователей 214
4.6.2. Определение условий получения пека заданного качества 219
4.6.3. Получение опытных партий пеков 222
4.6.4. Технологические испытания пеков 223
4.6.5. Принципиальная технологическая схема получения пеков 225
Выводы 227
Глава 5. Исследование путей управления качеством пека в рамках существующих технологий и разработка новых технических приёмов 230
5.1. Зависимости между свойствами каменноугольных смол, технологическими параметрами их переработки и свойствами полученных пеков 230
5.1.1. Статистический анализ 234
5.1.2. Взаимосвязь показателей качества пека 237
5.1.3. Зависимости показателей качества пека от качества смолы и технологических параметров её переработки 239
5.2. Исследование влияния технологических факторов на качество пека при его получении на установках непрерывной дистилляции смолы 240
5.3. Исследование влияния технологических факторов на качество пека на установке периодической дистилляции смолы 252
5.3.1. Лабораторные исследования 252
5.3.2. Промышленные исследования 255
5.4. Исследование свойств высокопиролизованных смол заводов и получения из них кондиционных пеков методом центрифугирования в системе с комплексообразователями 260
5.4.1. Методика эксперимента 260
5.4.2. Результаты лабораторных исследований центрифугирования тяжёлых смол Магнитогорского металлургического комбината в присутствии комплексообразователей 261
5.4.3. Исследование возможности получения кондиционных пеков из высокопиролизованных смол и их фугатов 265
5.5. Опытно-промышленные испытания процесса центрифугирования смолы в присутствии комплексообразователей (пластификаторов) 267
5.5.1. Описание технологической схемы подготовки смолы к переработке 268
5.5.2. Методика эксперимента 270
5.5.3. Результаты опытно-промышленных испытаний центрифугирования смолы в присутствии комплексообразователей 273
5.5.4. Получение пека из фугатов смесей тяжёлых смол с комплексооб-разователями на установке непрерывной дистилляции смолы 280
5.5.5. Предложения по использованию результатов опытно-промышленных испытаний 283
5.6. Разработка и внедрение мероприятий по улучшению качества каменноугольной смолы коксовых батарей №№ 7,8-бис 286
Выводы 292
Заключение 295
Литература 303
Приложения 325
