Magdalena Majka

Magdalena Majka
Politechnika Śląska
[email protected]
Analiza technologii przetwórstwa smół koksowniczych w warunkach nadkrytycznych
w kierunku wytwarzania olejów bogatych w związki aromatyczne typu BTK
Jedynym realizowanym w Polsce w skali wielkoprzemysłowej procesem chemicznego
przetwórstwa węgla jest jego wysokotemperaturowe koksowanie. Otrzymywana w tym
procesie smoła koksownicza z wydajnością 3-4% pod względem składu chemicznego stanowi
mieszaninę nawet 10 tysięcy związków, spośród których 10 występuje w stężeniu powyżej
1% w przeliczeniu na smołę bezwodną. Właściwości smoły koksowniczej zależą przede
wszystkim od warunków prowadzenia procesu, w wyniku którego powstała, a ilość
otrzymywanej smoły koksowniczej jest ściśle powiązana z ilością produkowanego koksu.
Zdolności produkcyjne koksu w Polsce pozwalają wytwarzać ponad 450 Gg smoły
koksowniczej rocznie, przy czym należy wspomnieć, że ponad połowa smoły produkowana
jest przez koksownie znajdujące się na terenie Województwa Śląskiego: Koksownia Przyjaźń
Sp. z o. o. w Dąbrowie Górniczej, KK „Zabrze” S.A., w skład którego wchodzą koksownie
Radlin, Dębieńsko i Jadwiga, Koksownia Częstochowa Nowa Sp. z o. o. oraz CARBO KOKS
Sp. z o. o. w Bytomiu.
Smoła
koksownicza,
która
coraz
częściej
traktowana
jest
jako
niemożliwy do
wyeliminowania w warunkach typowej koksowni kłopotliwy produkt, może być ponownie
źródłem wielu cennych związków chemicznych o ogromnym znaczeniu gospodarczym.
Mimo to od 2008 roku po wyłączeniu ostatniej działającej instalacji przerobu smoły
koksowniczej w dawnych Zakładach Chemicznych „Blachownia” w Kędzierzynie-Koźlu
smoły w Polsce nie przerabia się, jest ona w całości eksportowana głownie do Czech,
Niemiec i Hiszpanii. Nie można wykluczyć, że przy aktualnej sytuacji na rynku smoły lista
europejskich przetwórców smoły ulegnie skróceniu, a śląskie koksownie staną wtedy wobec
realnej groźby braku zbytu smoły - bez względu na jej cenę. Biorąc pod uwagę wszystkie te
czynniki istnieje pilna potrzeba poszukiwania nowych, opłacalnych w dzisiejszych realiach
technologicznych schematów jej przerobu w kierunku otrzymania produktów o dużym
znaczeniu gospodarczym, najkorzystniej BTK (benzen, toluen, ksylen) bądź olejów
opałowych.
Powszechnie znane są mechanizmy przemian składników smoły koksowniczej w procesach
hydrokonwersji prowadzonej w konwencjonalny sposób, tj. z użyciem gazowego wodoru.
Z kolei stosunkowo niewiele jest opublikowanych wyników badań, które pozwoliłyby
zaproponować mechanizm rozpadu tego typu związków, w tym wielopierścieniowych
węglowodorów aromatycznych, w procesach z użyciem rozpuszczalnika H-donorowego
w dodatku w warunkach pod- i nadkrytycznych. Dlatego też zaplanowano badania mające na
celu określenie mechanizmu procesów krakingu termicznego (KT), krakingu katalitycznego
(KK)
i hydrokrakingu
(HK)
surowej
smoły
koksowniczej
wobec
wybranych
rozpuszczalników H-donorowych w warunkach pod- i nadkrytycznych oraz analizę wpływu
parametrów prowadzenia procesów (rozpuszczalnik, temperatura, ciśnienie, obecność
katalizatora) na jakość otrzymanych produktów finalnych.
Ponieważ nieliczne podane w najnowszej literaturze modele przemian w ww. warunkach
dotyczą z reguły pojedynczych komponentów, istotnym zagadnieniem będzie sprawdzenie
adekwatności tych modeli w odniesieniu do mieszaniny wieloskładnikowej. Przewiduje się,
że zastosowanie rozpuszczalników takich jak hydrogenizat smołowy, cykloheksan, metanol
i woda oraz prowadzenie procesów KT, KK oraz HK w warunkach pod- i nadkrytycznych
doprowadzą do powstania produktów zbliżonych do tych otrzymywanych podczas procesu
hydrokonwersji prowadzonej w sposób konwencjonalny, tj. lekkich węglowodorów
aromatycznych szczególnie pożądanej frakcji BTK zawierających związki o mniejszej masie
cząsteczkowej i mniejszym stopniu aromatyczności niż te w surowcu wyjściowym.
Wyniki planowanych badań dostarczą również nowych informacji na temat zasadności
wprowadzenia katalizatora do procesów prowadzonych w warunkach pod- i nadkrytycznych
oraz pozwolą odpowiedzieć na pytanie czy niewielki dodatek wodoru gazowego odpowiednio
zwiększa wydajność destrukcji. Dowiemy się który z wytypowanych rozpuszczalników jest
w przewidzianych warunkach najodpowiedniejszy. Na podstawie wyników zostaną również
zweryfikowane dotychczas zbadane mechanizmy termodestrukcji tego typu związków
chemicznych.
Informacje te mogą służyć w przyszłości do opracowania innowacyjnej metody przerobu
smoły koksowniczej alternatywnej do stosowanego aktualnie przerobu destylacyjnego, dzięki
czemu śląskie koksownie nie będą musiały martwić się o rynek zbytu dla smoły
koksowniczej.