3.2. Антраценовая фракция
Из всего ассортимента полициклических углеводородов, которые со» держатся в высококипящих фракциях каменноугольной смолы, только ан-грацен нашел значительное промышленное применение. Хотя антраценовая фракция является исходным сырьем для выделения и фенантрена с карбазолом, основным направлением ее переработки является получение чистого антрацена и различных смесевых продуктов. В зависимости oт схемы переработки каменноугольной смолы получают одну, две или три антраценовые фракции. Вторую и третью используют для приготовления дорожного дегтя, в производстве технического углерода и котельных топлив. Из первой антраценовой или общей антраценовой фракции кристаллизацией с последующим центрифугированием выделяют сырой антрацен, который используется, главным образом, для получения чистого и 40 %-ного антрацена, а также для других технических целей [70-72]. Выделение сырого антрацена - важный этап переработки антраценовой фракции, решение которого имеет несколько альтернативных вариантов.
ГЛABA 3. Высококипящие фракции каменноугольной смолы как сырьевая база для получения полициклических ароматических соединений
Рис. 3.8 Технологическая схема получения сырого антрацена: 1 - сборник 1-ой антраценовой фракции; 2 - насосы; 3 - кристаллизатор; 4-мешалка центрифуги; 5 - автоматическая центрифуга; 6 - сборник поглотительного масла; 7 - сборник антраценового масла; 8 - скребковый |ранспортер; 9 - бункер сырого антрацена
3.2.1. Получение сырого антрацена
Выделение сырого антрацена из антраценовой фракции методом кристаллизации и последующего центрифугирования нашло широкое применение вследствие своей простоты и относительной дешевизны.
В соответствии с технологической схемой (рис. 3.8) 1-я антраценовая фракция охлаждается и кристаллизуется естественным путем в механических кристаллизаторах. Закристаллизованная фракция из механически кристаллизаторов направляется на автоматическую центрифугу, где происходит выделение сырого антрацена (твердой фазы) и фильтрата (жидкой фазы). В зависимости от технологических факторов (содержания антрацена в антраценовой фракции, температуры кристаллизации, типа кристалла затора, разделительного фактора и времени центрифугирования) содержание антрацена в сыром антрацене может колебаться в пределах 25-35 %. Для получения 40 %-ного антрацена сырой антрацен непосредственно на сетке центрифуги промывается горячим каменноугольным маслом [73, 741].
Такой периодический способ выделения сырого антрацена в механических кристаллизаторах достаточно длителен. Низкая эффективность стадии охлаждения антраценовой фракции через стенку приводит к громоздкости технологического оборудования.
Непрерывный процесс кристаллизации антраценовой фракции реализован на ряде коксохимических заводов за рубежом. Еще в 60-е годы в бывшей Чехословакии на коксохимическом заводе им. Уркса кристаллизация антраценовой фракции проводилась в непрерывном процессе в горизонтальных кристаллизаторах [75]. По этой схеме кристаллизация осуществлялась в ванне, разделенной десятью полыми дисками, внутри которых протекала вода. Кристаллы с поверхности дисков снимались скребками - лопастями, вращаюшимися со скоростью 16 об/мин.
Кристаллизация антраценовой фракции на химическом комбинате в Бляховне (Польша) осуществлялась в непрерывном процессе на установке из пяти последовательно соединенных кристаллизаторов, расположенных на разных уровнях. Конструкция кристаллизаторов аналогична аппаратам завода им. Уркса.
В Украине на Авдеевском коксохимическом заводе был испытан опытный образец непрерывно действующего дискового кристаллизатора непосредственно в технологической схеме переработки антраценовой фракции. Опытный кристаллизатор представлял собой вертикальный цилиндр, разделенный на отдельные секции полыми дисковыми перегородками. Горячая антраценовая фракция непрерывно поступала и верхнюю часть
- 102-
-103-
Е. Т. КОВАЛЕВ. Научные основы и технология переработки высококипящих фракций каменноугольной смолы с получением полициклических углеводородов
кристаллизатора, последовательно проходила дисковые секции и вы-водилась в виде охлажденной суспензии из нижней части аппарата черв запорное устройство. Для охлаждения фракции предусматривалась противоточная подача технической воды в полые дисковые перегородки. Закристаллизованная корка снималась с охлаждающей поверхности скребками. Испытание этого кристаллизатора показало неудовлетворительную работу разгрузочного устройства и частую забивку переточных линий.
Анализ этого примера показывает, что, если для кристаллизации антраценовой фракции, как в периодическом, так и в непрерывном процессе используются аппараты, в которых отвод тепла производится естественным путем или охлаждающей водой через стенку аппаратов, процесс кристаллизации осложняется инкрустацией теплопередающей поверхности. Это приводит к снижению производительности аппаратов или к их полной остановке.
Специальными исследованиями в УХИНе было установлено, что кри-сталлизацию антраценовой фракции можно осуществлять непосредствен-ным контактом с жидким и газообразным (воздушным) хладоагентами [76]. В качестве жидкого хладоагента использовался водный раствор хлористого кальция. Благодаря разности плотностей антраценовой фракции и хладоагента процесс охлаждения и кристаллизации осуществлялся противотоком в непрерывном процессе. Исследования показали, что образующиеся при охлаждении фракции кристаллы сырого антрацена обволакиваются пленкой раствора хлористого кальция, что не позволяет отделить сырой антрацен от фильтрата при центрифугировании. Вода или водный раствор хлористого кальция, оставаясь в значительных количествах в сыром антрацене, затрудняли получение кондиционного продукта по содержание масла, воды и золы.
Альтернативным жидкому хладоагенту является воздух, который ши-роко применяется в промышленности при кристаллизации различных рас-творов. Типовыми кристаллизаторами непрерывного действия являются вращающиеся барабаны. Каждый аппарат этого типа представляет собой наклонный вращающийся цилиндр, через который противотоком пропускают кристаллизуемый раствор. При прохождении по трубе раствор кристаллизуется, полученные кристаллы в виде суспензии отводятся из кристаллизатора для отделения маточного раствора. Примерами такого типа кристаллизаторов являются вращающийся и рукавный кристаллизаторы Цана [77], в которых в качестве хладоагента используется воздух. В этих кристаллизаторах воздух, нагнетаемый вентилятором, поступает навстречу стекающему раствору, а образующаяся кристаллическая суспензия отводится из аппарата с температурой, близкой к температуре окружающей среды.