Процес отримання високотемпературного коксохімічного теплоносія із кам’яновугільної смоли

1. Процес отримання високотемпературного коксохімічного теплоносія із кам'яновугільної смоли, коли в процесі її ректифікації відбирають поглинальну фракцію, яка містить в своєму складі дифеніл і дифеніленоксид, очищають їх, який відрізняється тим, що в процесі розгоняння кам'яновугільної смоли відбирається розширена фракція з температурою кипіння 230-320°С, куди входять поглинальна фракція з температурою кипіння 230270°С, аценафтенова фракція з температурою U 2 (19) 1 3 12668 4 легкі фракції алкілнафталіну. Важку фракцію викоділенням поглинальної фракції заданого складу в ристовують в якості теплоносія, але перед самим процесі ректифікації кам'яновугільної смоли і посїї використанням проводять обробку каталізатолідуючої її переробки. ром. Для цього в цеолітвмісний каталізатор добаДо недоліків процесу отримання компоненту вляють окис кремнію при пониженому тискові і дифенільної суміші відносяться - багатоетапність підвищеній температурі, обезгажують, нагрівають процесів ректифікації уже отриманої поглинальної до 200-230°С і витримують деякий час. Проведефракції, виділення фракції заданого складу, посліний процес алкілування з каталізатором знижує дуюча очистка фракції шляхом кристалізації. До процеси смолоутворення в теплоносії, що, в свою того ж необхідно одержати другий компонент дичергу, подовжує час експлуатації теплоносія. Але фенілової суміші - дифенілоксид - каталітичною описаний процес отримання високотемпературнореакцією фенолят з хлорбензолом [Краткая химиго теплоносія досить трудомісткий, так як спочатку ческая энциклопедия, т. 1, 1961, с.1165], провести треба отримати нафталінову фракцію, очистити її, його очистку і приготувати суміш. отримати нафталін, провести його алкілування в В основу корисної моделі поставлена задача присутності спеціально підготовленого каталізатоспрощення і здешевлення технологічного процесу ра, провести ректифікацію, виділити важку фракотримання високотемпературного органічного тецію, знову обробити з каталізатором, а температуплоносія з кам'яновугільної смоли шляхом відбору ра використання буде не вищою за 250°С. не тільки поглинальної фракції, а й більш широкої Відомий процес отримання високотемператуфракції, її очистки від домішок шляхом обезфенорного теплоносія, що має назву "Ароматизованого лення, термічної обробки з видаленням осаду та масла-теплоносія АМТ-300, ТУ 38.101537-75" , із кристалів. сірчаної нафти шляхом багатоступеневого роздіПоставлена задача вирішується тим, що пролення в рухомому шарі адсорбента під вакуумом. цес отримання високотемпературного коксохіміч[Н.П.Долинин «Установки с высокотемпературныного теплоносія із кам'яновугільної смоли, коли в ми теплоносителями», изд-ние 2е, переработанпроцесі її ректифікації відбирають поглинальну ное и дополненное, М., Машиностроение, 1973, фракцію, яка містить в своєму складі дифеніл і с.54-59]. До недоліків цього процесу відносяться дифеніленоксид, очищають ЇХ згідно з винаходом його складність та висока ціна, в результаті чого в процесі розгонки кам'яновугільної смоли відбина сьогодні 1т ароматизованого масла, котре вирають розширену фракцію з температурою кипіння робляється в Росії в AT "Уфанафтохім", коштує 230-320°С, куди входять вся поглинальна фракція 5870грн./т без податку на додану вартість. До того з температурою кипіння 230-270°С, аценафтенова ж всі процеси отримання, транспортування і викофракція з температурою кипіння 270-280°С та виристання ароматичного масла ведуться без доссококиплячий залишок з температурою кипіння тупу повітря, що значно ускладнює процеси його 280-320°С, яку очищають від фенолу, піддають отримання. транспортування та експлуатації. термообробці при температурі 120-200°С протягом Найбільш відомий в наш час високотемпера1-10 діб, відстоюють, охолоджують, відділяють турний органічний теплоносій у вигляді дифенільсмолистий осад з кристалами, котрий повертають ної суміші, що являє собою евтектичну суміш диу кам'яновугільну смолу, інгибують шляхом його фенілу (26,5% вагових) та дифенілоксиду (73,5% змішування з амінофеном або алкілфенолом в вагових) [Н.П.Долинин «Установки для нагрева кількості 0,005-0,5% вагових. До того ж, в якості химической аппаратуры высокотемпературными сировини для отримання високотемпературного органическими теплоносителями», Машгиз, 1963, коксохімічного теплоносія може використовуватись с.148-154]. Процес отримання цього теплоносія і одна поглинальна фракція відібрана по темперавибраний в якості прототипу для запропонованого турі кипіння в 230-270°С, суміш поглинальної фрапроцесу. Так компонент цього високотемпературкції з антраценовою у співвідношенні (9-1):1. ного органічного теплоносія - дифеніл - в НімеччиВідбір розширеної фракції порівнянне з поглині отримують з поглинальної фракції, яку, в свою нальною фракцією в процесі ректифікації кам'яночергу, отримують при ректифікації кам'яновугільної вугільної смоли, куди входять поглинальна фраксмоли [Т.Я.Гоголева, В.И.Шустиков "Химия и техція з температурою кипіння 230-270°С, нология переработки каменноугольной смолы», аценафтенова фракція з температурою кипіння М., Металлургия, 1992г., с.228-229]. 270-280°С, висококиплячий залишок з температуВ Німеччині для отримання дифенілу при рекрою кипіння 280-320°С, тобто відбирається фрактифікації кам'яновугільної смоли відбирають погція кам'яновугільної смоли зі значно вищою темлинальну фракцію з температурою кипіння 200пературою кипіння в більшому об'ємі без 280°С, далі її дворазове ректифікують з виділенпостійного контролю складу компонентів, що значням дифенільної фракції з вмістом дифенілу більно спрощує процес відбору фракції для майбутше 60%, очищають шляхом кристалізації з віддінього теплоносія і збільшує кількість самого тепленням дифенілу у вигляді твердої кристалічної лоносія. Крім того, така фракція збагачена речовини. В Німеччині відомий також процес дифеніленоксидом - висококиплячим термостійким отримання дифенілу шляхом ректифікації погликомпонентом (для порівняння його температура нальної фракції з виділенням вузької дифенілкипіння 287°С, а дифенілоксиду - 259°С). До того індольної фракції, яка потім екстрактивне дистиж, компоненти фракцій в суміші утворюють евтеклюється з використанням диетиленгліколю та петики, температура кипіння яких завжди вище за рекристалізації. температури кипіння компонентів фракцій, що підЯк бачимо, процес отримання компонента дивищує робочу температуру отриманого теплонофенільної суміші пов'язаний, в першу чергу, з висія. Тобто, відбір при ректифікації кам'яновугільної 5 12668 6 смоли розширеної фракції з температурою кипіння отримання його значно простіший, дешевший за 230-320°С без контролю їх складу спрощує сам процеси отримання двох компонентів теплоносія процес відбору фракції, збільшується об'єм відібдефинилоксиду в рідкому стані та дифенілу в твераного матеріалу, відповідно, і об'єм отриманого рдому стані у вигляді кристалів ,бо відсутній кататеплоносія, підвищується його робоча темпералітичний процес одержання дифенілоксиду і багатура. тоступеневі ректифікації поглинальної фракції для Для поліпшення якості теплоносія відібрану одержання другого компоненту теплоносія - дифефракцію, яка містить у своєму складі багато домінілу, відсутні процеси дистиляції з заданим вихошок, котрі різко знижують якість теплоносія за радом продуктів, зі значно меншими енергетичними і хунок відділення летючих речовин та полімерізації, людськими затратами. тобто утворення при високих температурах смоЗаявлений процес здійснюється таким чином. листих речовин, обезфенолюють та термічно обРозігріта в трубчатій печі кам'яновугільна сморобляють. В процесі обезфенолення відібраної ла подається в колону на ректифікацію. В процесі фракції лужними розчинами видаляють феноли, в ректифікації із кам'яновугільної смоли відбираєтьпроцесі термічної обробки протягом 1-10 діб при ся розширена, порівняно з поглинальною фракцітемпературі 120-200°С видаляють термічно неєю, фракція з температурою кипіння 230-320°С. стійкі речовини у вигляді газів та утворені смолисті Відібрана фракція обезфенолюється шляхом зміречовини, які при охолоджені разом з кристалами шування з лужним розчином (наприклад, з лужним осаджуються. Очистка обезфеноленої фракції розчином фенолят), відстоюється в ємності з санішляхом термічної обробки та охолодження різко тарним вакуумом близько 300мм вод. ст. при темпокращує якість коксохімічного теплоносія, розшипературі 70-100°С протягом 2-6 годин до утворенрює його робочий температурний діапазон та збіня водяного шару і його видалення. Далі льшує термін його експлуатації. При цьому він є проводиться термообробку обезфеноленої фракзначно простішим та дешевшим, ніж для компонеції, для чого підігріваємо її до 200°С і витримуємо нти дифенільної суміші, так як видаляються тільки в ємності протягом 1 доби під санітарним вакууті домішки, котрі впливають на якість теплоносія. В мом близько 300мм вод.ст. За цей час з ємності цілому, чим повніше видаляються домішки, тим відсмоктуються леткі газові компоненти та проходовший термін працює теплоносій без заміни. дять процеси полімерізації, далі охолоджуємо Введення інгібіторів також подовжує термін фракцію до 60°С, витримуємо протягом доби і відвикористання теплоносія, так як уповільнюються діляємо смолистий залишок з кристалами. Отрипроцеси полімерізації та розкладення на компонеманий продукт і є високотемпературним коксохімінти самого теплоносія. чним теплоносієм, який отримано в ВАТ Використання сумішей поглинальної і антра"Авдіївський коксохімічний завод", який на цьому ж ценової фракцій розширює сировинну базу для заводі і використано для нагріву та охолодження створення коксохімічних теплоносіїв, оскільки це конденсаторів наморожування фталевого ангідрифракції одного походження і взаємно розчинні, а ду. Інтервал температур використання в вищезгатакож розширює інтервал температур використанданому цеху становить 50-210°С. ня теплоносія в області більш високих температур. В Таблиці 1 наведені порівняльні характерисВ результаті запропонованого процесу отритики відомого теплоносія з дифенільної суміші та маний теплоносій схожий на теплоносій із дифенізапропонованого. льної суміші, але об'єм його більше, сам процес Таблиця 1 Найменування показника і розмірність Дифенільна суміш [1] Запропонований теплоносій (інтервали в залежності від складу) [2] 12 258 0...30 265...300* 0,25 0,62 2,58 825 0,66 63 0,15...0,26 0.40...0.66 1,70...2,24 1040...1110 0,47...0,53 66,7-76,5 Температура, °С - плавлення - кипіння Тиск пару, кг/см2 - при 200°С - при 250°С - при 300°С Густина, кг/м3 Теплоємність рідини, ккал/кг град Теплота пароутворення, ккал/кг * Середня температура [1] Краткая химическая энциклопедия. - М.: СЭ. 1967. - С. 68-70. [2] Я.А.Брон, С.Я.Сатановский. Трубчатые агрегаты для перегонки каменноугольной смолы. - Харьков: Металлургиздат. 1961. - С. 24-46; 134;144. Кожен тиждень контролюється вміст полімерів в теплоносії, котрий знаходиться в роботі. Коли він досяг контрольної величини (пройшло більше мі сяця безперервного використання теплоносія), його злили з теплообмінної системи і заповнили свіжим теплоносієм. Злитий теплоносій повернули 7 12668 8 в смолопереробний цех, змішали з кам'яновугільохолодження конденсаторів наморожування фтаною смолою для подачі на ректифікацію. левого ангідриду. Інтервал температур викорисДалі можливі варіанти. тання теплоносія у цеху 50-210°С. Варіант 1 Кожен тиждень контролюють вміст речовин, По температурі кипіння в 230-270°С відбиращо полімерізуються. При їх накопиченні більш 10ється поглинальна фракція, яка обезфенолюється 15% теплоносій зливають із теплообмінної систеза звичайної схеми. Одержане поглинальне масло ми і заливають свіжий. Злитий теплоносій повервитримують у ємності під санітарним вакуумом тають в смолопереробний цех того ж підприємст(300мм вод.ст.) при 200°С одну добу, знижують ва, де його змішують з кам'яновугільною смолою, температуру до 50-60°С і відстоюють ще одну дояка подається на ректифікацію. бу, видаляють смолистий осад з кристалами. У Таблиці 2 наведено порівняльні характерисОтримують теплоносій, який передають для тики свіжого і відпрацьованого теплоносія через 2 використання у цеху фталевого ангідриду ОАО місяці перед заміною теплоносія на свіжий. „Авдіївський коксохімічний завод" для нагріву і Таблиця 2 Показники і розмірність Свіжий теплоносій В'язкість при 20°С, сСт (ДСТУ ГОСТ 33-2003) Кислотне число (ГОСТ 5985-79) Густина, кг/м3 (ГОСТ 3900-85) Вміст полімерів (речовини, не розчинні в толуолі)*, % Контроль параметрів проводили згідно Л.Д.Глузман, И.И.Эдельман. "Лабораторный контроль коксохимического производства." - М.: Металлургия. 1968. - С. 351-352. Потім в свіжий теплоносій добавили інгибітор алкілфенол в кількості 0,15% вагових. Як результат, термін використання теплоносія зріс до 4 місяців. Варіант 2 Відібрані в процесі ректифікації кам'яновугільної смоли поглинальна та антраценова фракції змішували в співвідношенні 5:1, обезфенолювали, піддавали термообробці, але смолистий осад з кристалами видаляли за допомогою відстойної центрифуги. Де проходив розподіл суміші на суміш Комп’ютерна верстка Н. Лисенко 3,1 0,1 1061 0,4 Відпрацьований теплоносій 12,5 0,4 1115 10,2 кристалів і смоли, які повертались на у кам'яновугільну смолу на переробку, та рідину, яка і була високотемпературним коксохімічним теплоносієм. Після інгибування термін використання теплоносія збільшився до 5 місяців. Використання свого високотемпературного коксохімічного теплоносія у ВАТ "Авдіївський КХЗ" значно зменшило затрати на отримання цього теплоносія, так як 1 тонна його коштує 500грн., а ароматизоване масло АМТ-300, яке використовували раніше і купували в Росіїбез затрат на транспортування коштувало 5870 грн./т. До того ж були проблеми з відпрацьованим теплоносієм, який ніхто не приймав на переробку. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601