Глава 3. Высококипящие фракции каменноугольной смолы как сырьевая база для получения полициклических ароматических соединений

В общем виде коэффициент массопередачи является кинетической характеристикой, зависящей от свойств контактирующих фаз и геометрических факторов, которые определяются конструкцией массообменного аппарата.

Достижение равновесной концентрации бензольных углеводородов в поглотительном масле при прочих равных условиях определяется вязкостными характеристиками масла. Именно этим объясняется тот факт, что при улавливании сырого бензола поглотительным маслом с большой вязкостью и при низких температурах равновесная концентрация бензольных углеводородов в масле и газе практически не достигается. Эти факты объясняются следующими положениями.

Абсорбируя на своей поверхности бензольные углеводороды, поглотительное масло как система уменьшает свою свободную энергию и приобретает более устойчивое состояние. Внедрение бензольных углеводородов в абсорбент сопровождается не только заполнением свободного объема между молекулами абсорбента, но и переходом их в новое равновесное состояние. Увеличение вязкости поглотительного масла затрудняет процесс диффузии абсорбата (бензольных углеводородов) через пограничный спой в ядро потока абсорбента (поглотительного масла).

При равном диффузионном сопротивлении газовой фазы эффективность процесса массопередачи будет определяться значением коэффициента массоотдачи от поверхности контакта фаз к ядру потока абсорбента. Коэффициент массоотдачи р_ж определяется величиной критерия Нуссельта Nu:

где:

5 - толщина пограничного слоя раздела фаз;

D_ж - коэффициент диффузии.

Поскольку толщина пограничного слоя раздела фаз увеличивается при повышении вязкости абсорбента, то из приведенного выражения видно, что при {Nu, D_ж} = const увеличение толщины пограничного слоя раздела фаз и неизбежно приводит к снижению значения коэффициента массоотдачи р_ж, т.е. к снижению эффективности процесса диффузии в жидкой фазе. Следовательно, при равнозначных геометрических факторах (для одного и того же абсорбера) и одинаковом диффузионном сопротивлении газовой фазы (для параметрически постоянного потока прямого коксового газа) интенсификация процесса абсорбции бензольных углеводородов может быть достигнута увеличением коэффициента массоотдачи путем направленного изменения физических свойств применяемого абсорбента и, прежде всего - уменьшением и стабилизацией вязкости поглотительного масла.

-92-

-93-

Е. Т. КОВАЛЕВ. Научные основы и технология переработки высококипящих фракций каменноугольной смолы с получением полициклических углеводородов

Вследствие того, что каменноугольное поглотительное масло являет сложной полиэвтектической системой, исследование зависимости абсорбционной способности и вязкости масла от концентрации монометилнафта-линов и высококипящих компонентов было проведено не только на искусственных смесях компонентов, но и на реальном поглотительном масле, которому в определенном соотношении добавляли смесь монометилна-талинов. Результаты этих исследований сведены в табл. 3.7.

Таблица

Плотность, вязкость и компонентный состав поглотительных масел

Показатели качества масел*	Образцы масел**
	1	2	3	4	5
Плотность при 20 °С, г/см3	1,056	1,052	1,046	1,038	1,035
Вязкость при 20°С, 10-4Пас	65	60	58	53	52
Относительная абсорбционная способность, мл/г	718	732	739	740	740
Компонентный состав:
легкие углеводороды	2,19	1,98	1,72	1,46	1,19
нафталин	19,70	17,85	15,47	13,09	10,71
тионафтен	1,21	1,10	0,95	0,80	0,66
α + β-метилнафталины	17,22	25,00	35,00	45,00	55,00
дифенил	7,12	6,45	5,59	4,73	3,87
диметилнафталины	10,20	9,24	8,01	6,78	5,55
аценафтен	15,70	14,23	12,33	10,43	8,54
дифениленоксид	12,28	11,13	9,64	8,16	6,68
флуорен	6,82	6,18	5,36	4,53	3,71
индол и гомологи	2,35	2,13	1,85	1,56	1,28
хинолин и гомологи	3,20	2,90	2.51	2,12	1,74
метилфлуорены	1,00	0,91	0,78	0,66	0,52
антрацен	0,85	0,75	0,67	0,57	0,46
неидентифицированные	0,16	0.15	0,12	0,11	0.09