книги из ГПНТБ / Чистяков, А. Н. Технология коксохимического производства в вопросах и задачах учебное пособие

схема, по которой производится непрерывный отбор головной (сероуглеродной) фракции (рис. 6—1 ), чистых бензола и то­ луола на специальных агрегатах непрерывного действия.

Франция НТК Sхранилище

Рис. 6—1. Отбор сероуглеродной (головной) фракции из пер­ вого (легкого) бензола по схеме Гипрококса:

На агрегате периодического действия (рис. 6—2) перера­ батывают остатки и тяжелую фракцию сырого бензола (тя­ желый бензол). После химической обработки концентриро-

ванной серной кислотой и нейтрализации фракция БТКС под­ вергается отпарке на отпарной установке (рис. 6—3).

При получении бензола для синтеза требуется повторная обработка уже чистого бензола 98—100%-ной серной кисло­ той, после чего мытый нейтрализованный бензол вновь ректи­ фицируют. Непредельные соединения тяжелого бензола явля­ ются исходным сырьем для получения инден-кумароновых смол, нашедших широкое применение во многих отраслях промышленности (электротехнической, резиновой, бумажной

При непрерывной схеме переработки сырого бензола не­ обходимы большие объемы по сырью. В будущем предусмат­ ривается внедрение централизованной переработки сырого бензола с доведением мощности цехов до 200—250 тыс. т/год.

При переработке высокосернистых бензолов (заводы юга

СССР) будут применяться процессы высокотемпературной гидрогенизации и экстрактивная ректификация гидрогенизата. Это дает возможность получать глубокоочищенный бен­ зол для синтеза.

При переработке малосернистых бензолов (заводы во­ стока СССР) получит дальнейшее развитие метод сернокис­ лой очистки, в том числе с присадками непредельных соеди­ нений в сочетании с экстрактивной ректификацией или дру­ гими эффективными методами доочистки.

Сернокислотная очистка сырого бензола или его фракций производится либо в аппаратах периодического действия (мо­ ечные аппараты), либо в шаровых сместителях непрерывного действия.

Каталитическая гидроочистка сырого.бензола внедряется в промышленность. Сырой бензол освобождается при этом от примесей сернистых, непредельных, азот- и кислородосодер­ жащих соединений в результате процессов деструктивной гид­ рогенизации. Реакция происходит при температуре 380— 420° С, давлений водорода 20—25 ати в присутствии катали­ затора.

Рис. 6—4. Технологическая схема производства инден-кумароновых смол:

/ — куб; 2 — ректификационная колонна; 3 — дефлегматор; 4 — сепаратор флегмы; 5 — конденсатор-холодильник; 6 — сепаратор отбираемой фракции; 7 — контрольный

При применении коксового газа вместо водорода давление должно быть 40—50 ати.

Сырьем для гидроочистки служит фракция БТК, что дает возможность выделить, и использовать циклопентадиен, серо­ углерод и смолообразующие соединения тяжелого бензола.

В последние годы стали уделять внимание получению в коксохимической промышленности полиметилбензолов — псевдокумола, мезитилена, дурола, являющихся сырьем для про­

84

изводства соответственно тримеллитового ангидрида, тримезиновой кислоты и пиромеллитового диангидрида, имеющих большое значение в промышленности органического синтеза.

Вопросы

1. На рис. 6—5 показано графическое изображение обра­ зования ароматических углеводородов. Обоснуйте сущест­ вующие теории, мнения, взгляды на образование ароматиче­ ских углеводородов.

2.Напишите реакции, происходящие при сернокислотной

икаталитической гидроочистке сырого бензола.

3.Почему требуется тщатель­

кумола, дурола и мезитилена при получении тримеллитовой, пиромеллитового диангидрида и тримезиновой кислот.

6.2.Переработка каменноугольной смолы

ВСССР вырабатывается более 3 млн. т смолы в год. Выход, состав и физико-химические свойства смолы зави­

сят от состава шихты и условий коксования.

Смола представляет собой маслянистую вязкую жидкость черного цвета с резким запахом. Плотность смолы колеблется в пределах 1,12—1,22. По химическому составу смола явля­

85

ется сложной смесью ароматических, в основном, конденси­ рованных соединений, преимущественно углеводородов. Со­ держание гетероциклических соединений в ней определяется содержанием гетероатомов (серы, азота, кислорода) в шихте. Химический состав высокотемпературной каменноугольной смолы, особенно легких фракций, изучен хорошо (табл. 6—2)

В последней обзорной работе * по составу каменноуголь­ ной смолы сообщается, что количество идентифицированных

соединений составляет 485. В работе приводятся ссылки на первоисточники, что очень важно, и указываются физические свойства этих соединений.

Данные по содержанию основных компонентов высокотем­ пературной смолы приведены в табл. 6—3.

На рис. 6—5 показана наиболее благоприятная темпера­ турная зона образования ароматических углеводородов.

Переработка каменноугольной смолы состоит в разделе­ нии ее на фракции путем ректификации с последующей кри­ сталлизацией, экстракцией и повторной ректификацией полу­ ченных фракций. Выход, состав фракций и их характеристика представлены в табл. 6—4. В результате переработки смолы и ее фракций получают технические продукты (шпалопропи­ точное масло, поглотительное масло, сырье для сажевой про­ мышленности и др.) и индивидуальные соединения (нафталин, антрацен и др.).

Таблица 6—4

Выход и характеристика фракций, полученных при ректификации каменноугольной смолы

Ассортимент продуктов переработки смолы составляет приблизительно 50 наименований, однако, основное значение имеют такие продукты, как каменноугольный пек, каменно­ угольные масла и нафталин.

87

00

На длительный прогнозируемый период (до 1990 г.)* кок­ сохимическая промышленность остается единственным по­ ставщиком пека-связующего для производства электродов. Общая потребность в электродном коксе для цветной метал­ лургии (пековом и нефтяном) из года в год растет. Коксохи­ мическая промышленность не может восполнить этот рост, поэтому пековый кокс предпочтительно будет использоваться для особо ответственных целей.

Основными потребителями каменноугольных масел оста­ нется и в будущем производство сажи и антисептирование древесины, а также получение поглотителя для улавливания бензола.

Ректификация каменноугольной смолы осуществляется на установках непрерывного действия, работающих по принципу однократного испарения и фракционной конденсации. Подо­ грев' смолы производится в трубчатых печах высокой произ­ водительности (100—200 тыс. т в год). В коксохимической промышленности нашли применение печи двух типов: с огне­ вым и беспламенным нагревами смолы. Последние являются более производительными и имеют ряд преимуществ, хотя и не лишены недостатков.

Технологические схемы работающих трубчатых смолопере­ гонных установок различаются лишь количеством колонн и называются двухколонный (рис. 6—6), либо — одноколонный агрегат (рис. 6—7).

В табл. 6—5 приведены показатели работы агрегатов смо­ лоперерабатывающего цеха с беспламенной печью Авдеев­ ского коксохимического завода, а в табл. 6—6 — качество и выходы фракций.

Фракции, полученные при ректификации каменноугольной смолы, подвергаются дальнейшей переработке. Каменноуголь­ ный пек либо является товарным продуктом, либо далее пере­ рабатывается в электордный пековый кокс (глава 7).

Легкая фракция по составу близка к сырому бензолу, по­ этому ее перерабатывают вместе с последним.

Фенольная фракция содержит около 40% фенолов, до 20% нафталина, более 30% гомологов бензола, до 3% оснований и других соединений. После экстракции фенолов и оснований нейтральную часть подвергают ректификации с присоедине­ нием соответствующих фракций (к нафталиновой — на произ­ водство нафталина и к тяжелому сольвенту — на производство инден-кумароновых смол, сольвента или лаков).

* «Кокс и химия», 1974, № 4, с. 46.

30