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

Кристаллизаторы с воздушным охлаждением конструктивно просты, быстро запускаются и останавливаются и легко регулируются. Без учета энергии, затрачиваемой на воздуходувку, эксплуатационные расходы на осуществление процесса невелики.

Учитывая достоинства кристаллизаторов с воздушным охлаждением, автор в своих исследованиях также принял общие посылки этого направления. При этом предполагалось, что кристаллизацию антраценовой фракции, как и любого раствора или расплава, можно разделить на три самостоятельных этапа [78,79]:

• индукционный, на протяжении, которого концентрация раствора практически не изменяется;

• собственно кристаллизация, когда идет интенсивное образование кристаллов в массе кристаллизуемого раствора, в результате чего концент­рация раствора быстро изменяется во времени;

• конец процесса кристаллизации, когда идет медленное изменение концентрации за счет укрупнения мелких кристаллов.

Было уточнено влияние ряда технологических параметров на выход и состав сырого антрацена: температуры, скорости охлаждения фракции и времени выдержки суспензии перед центрифугированием [71]. В качестве объекта исследования была выбрана 1-я антраценовая фракция со следующей характеристикой:

	Образец 1	Образец 2
Плотность, кг/м	1125	1105
Отгон до 300 °С, %	15	38
Температура:
95 % отгона	360	336
появления кристаллов	92	86
Содержание, %:
антрацена	9,1	7,9
фенантрена	37,4	28,4
карбазола	12.5	10,3

Результаты этого исследования представлены в табл. 3.9.

Как видно из табл. 3.9, сырой антрацен, выделенный из фракции при температуре 55 °С, характеризуется низким выходом, но достаточно высоким содержанием основного вещества. Кристаллизация фракции при температуре 35 °С обеспечивает высокий выход твердой фазы (сырого антрацена) при невысоком содержании в ней антрацена: понижение температуры окончания кристаллизации фракции существенно понижает растворимость фенантрена в антраценовом масле, что приводит к его переходу в кристаллическую фазу.

- 104-

-105-

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

Таблица .3.9

Влияние температуры кристаллизации фракции на процесс выделения сырого антрацена

Отсутствие заметного влияния температуры окончания кристаллизации антраценовой фракции на содержание в сыром антрацене карбазола объясняется свойством последнего образовывать твердые растворы с антраценом: чем выше содержание антрацена в сыром антрацене, тем больше карбазола (по массе) удерживается кристаллической решеткой твердого раствора замещения. Если бы такого удерживания не было, снижение содержания карбазола в сыром антрацене при повышении температуры кристаллизации фракции было бы более значительным.

Температура выпадения кристаллов в фильтрате растет синхронно со снижением коэффициента извлечения антрацена (выхода сырого антрацена), что приводит к соответствующему повышению концентрации всех компонентов в фильтрате.

Исследованиями было также установлено, что быстрое охлаждение кристаллизуемой фракции приводит к получению мелкокристаллического продукта, о чем свидетельствует высокое содержание масла в сыром ант-рацене (более 38 %). Изотермическая выдержка откристаллизованной антраценовой фракции перед центрифугированием в течение более 30 мин также нецелесообразна, т.к. процесс перекристаллизации основных веществ заканчивается па протяжении этого времени.

На специально сооруженной стендовой установке исследовался про-цесс контактной кристаллизации антраценовой фракции воздушным хла-