Спосіб очищення нафталіну

Способ очистки нафталина, предусматривающий обработку сырья окислителем и выделение конечного продукта дистилляцией, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве окислителя используют элементарную серу в количестве 1-6 молей на моль примесей, причем процесс окисления осуществляют при температуре 120380°С в течение 0,3-20 ч при давлении 1 21 атм. ON Предлагаемое изобретение относится к способам очистки нафталина и может найти применение в коксохимической промышленности для выделения чистого нафталина, пригодного, например, для производства фталевого ангидрида, нафтолов и других химических продуктов. Известен способ очистки нафталина, включающий отделение фенолов и оснований последовательной промывкой щелочью и кислотой, обработку окислителем - водным раствором серной кислоты, содержащим перекись водорода, и выделение целевого продукта перегонкой. К недостаткам способа относится необходимость использования специального оборудования на стадии предвари тельной отмывки нафталин содержащего сырья растворами щелочи и кислоты, что усложняет способ, делает его более энергоемким и приводит к образованию отходов в виде сточных вод, требующих дополнительной очистки перед сбросом в водоемы, что снижает эффективность процесса и ухудшает экологию. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать способ очистки нафталина путем выбора нового окислителя, условий осуществления процесса окисления нафталинсодержащего сырья этим окислителем, обеспечивающих получение нафталина при высоких выходе и качестве более простым, менее энергоемким и экологически чистым путем с од о 26511 повременным переводом примесей в сырьевые компоненты, пригодные без дополнительной переработки использоваться для получения других целевых продуктов. Поставленная задача решается тем, что в способе очистки нафталина, предусматривающем обработку сырья окислителем и выделение конечного продукта дистилляцией, в качестве окислителя используют элементарную серу в количеству 1-6 молей на моль примесей, причем процесс окисления осуществляют при температуре 120~380°С в течение 0,3-20 ч при давлении 1-21 атм. Использование в качестве простого вещества для обработки исходного нафталинсодержащего сырья сыры позволяет перевести примеси (непредельные соединения, фенолы, индол, основания и прочие) в нелетучие смолистые продукта за счет образования S-x мостиков с получением сырья, пригодного для приготовления целевых продуктов, например, пленкообразующих, что повышает эффективность процесса. Введение серы в определенном соотношении к примесям, и ведение процесса при заданной температуре, давлении и времени обеспечивают высокую эффективность процесса за счет осуществления его в гомогенной среде {так как сера при повышенной температуре плавится и растворяется в нафталине), позволяет отказаться от специального оборудования, обеспечивающего в том числе и контакт сырья с реагентом, что упрощает способ очистки при получении целевого продукта высокой степени чистоты и большом выходе его от ресурса в исходном сырье, делает его менее энергоемким, а также не требует предварительной отмывки сырья, не приводит к образованию сточных вод и повышает его экологическую ценность. Предлагаемый способ осуществляется следующим образом: нафталинсодержащее сырье (состав представлен в табл. 1) помещают в реактор, снабженный холодильником, термометром, рубашкой для обогрева и мешалкой, расплавляют, подогревают до 120°С и вводят необходимое количество серы (использована сера коллоидная, коксохимическая по ГОСТу 558156, содержание основного вещества в пересчете на безводную массу - 97%, содержание воды - не более 30%). Смесь перемешивают до полного расплавления серы и получения гомогенной массы, подогревают до заданной температуры и выдерживают при определенном давлении при перемешивании заданное время. По окончании выдержки наф талин выделяют ректификацией по известному способу, оставляя в кубовом остатке примеси в виде смолистых нелетучих соединений. 5 П р и м е р і . В реактор, снабженный термометром, обратным холодильником, рубашкой для обогрева и мешалкой помещали 100 г нафталинового сырья, подогревали до полного его расплавления 10 при перемешивании и добавляли элемен• тарную серу в количествах 0,5-7 г-молей/ г-моль примесей. Реакционную массу при постоянном перемешивании подогревали до 210°С и выдерживали при этой тем15 пературе в течение часа при давлении 1 атм. Полученную массу ректифицировали на колонне, имеющей 15 теоретических тарелок, при остаточном давлении 500 мм рт.ст. Отбирали около 5% головного пого20 на, 84-93% очищенного нафталина, остальное составило кубовый остаток. Содержание примесей в исходных нафталинах (г-моль)/100 г: В нафталиновой 25 фракции 0,093 В нафталине прессованном 0,016 Результаты по очистке нафталиновой фракции и нафталина прессованного 30 представлены в табл.2 и 3 соответственно. Очевидно, что оптимальным соотношением сера : примеси (г-моль : г-моль) является (1-6):1. Уменьшение расхода серы приводит к снижению эффективности 35 очистки, увеличение расхода приводит к снижению выхода целевого продукта при незначительном увеличении степени очистки. П р и м е р 2. Очистку нафталинового 40 сырья осуществляли в условиях примера 1 при соотношении г-моль серы * г-моль . примесей = 3:1 при времени очистки 1 ч. Температура процесса варьировалась в интервале 110-400°С. 45 Результаты по очистке представлены в табл. 4. Как следует из приведенных данных, оптимальным температурным интервалом является 120-380°С. Уменьшение темпе50 ратуры снижает эффективность очистки, увеличение температуры приводит к снижению выхода, очевидно, из-за обугливания продукта. П р и м е р з . Очистку нафталинового 55 сырья проводили в условиях примера 1 при мольном соотношении сера : примеси = 3:1, температура 210°С при различной продолжительности процесса, давление 1 атм. Результаты по очистке представлены в табл.5. 26511 Как следует из приведенных данных, оптимальным диапазоном изменения продолжительности процесса является 0,320,0 ч. Уменьшение времени снижает эффективность очистки, а увеличение приводит к уменьшению выхода и повышению энергозатрат. П р и м е р 4. В реактор емкостью 250 куб.см загружали 75 г нафталинсодержащего сырья и добавляли элементарную серу из расчета мольного соотношения сера : примеси = 3:1. Реакционную массу подогревали и выдерживали при заданной температуре 1 ч. Температуру варьировали в пределах 218-380°С. Давление изменяли от 1 до 21 атм (101,32127,3 кПа). Затем полученную массу дистиллировали при остаточном давлении 500 мм рт.ст. (66,6 кПа), после чего отбирали очищенный нафталин и кубовый остаток. Свойства очищенного нафталина при этом изменяются следующим образом: по мере увеличения температуры процесса от 5 220 до 380°С температура кристаллизации нафталина возрастает на (0,9+0,01)°С, а содержание тионафтена снижается. В табл.6 приведены состав и свойства полученного очищенного нафталина и 10 примесей. Как следует из данных, приведенных в табл.6, предлагаемый способ позволяет получать очищенный нафталин с высокой температурой кристаллизации при высо15 ком выходе и, кроме того, позволяет одновременно с получением очищенного нафталина перевести примеси в сырье, пригодное без сложной специальной обработки для получения других целевых 20 продуктов. Т а б л и ц а Характеристика нафталинсодєржащего сырья, подвергаемого очистке Компоненты Гидринден (индан) Инден Бензонитрил Нафталин Тио нафтен Метилнафталины Фенолы Основания (пиридин) Индол Молекулярный вес 1 Нафталин прессованный ТУ 14-7-97-89 Нафталиновая фракция % г-моль/100г % г-моль/100г 118,20 116,16 103,13 128,17 134,20 142,20 94,12 0,33 0.40 0,20 89,0 1,80 5.06 1.89 0,0027 0,0034 0,0019 0,6940 0,0130 0,0360 0,0200 0.05 0.20 0,0004 0,0017 97,95 1,00 0.32 0,06 0,7640 0,0070 0.0020 0,0006 79,11 117,15 1,02 0,30 0,0130 0,0030 0,07 0,35 0,0008 0,0030 Т а б л и ц а 2 Очистка нафталиновой фракции. ± Содержанио примесей в 100 г исходного продукта - 0,093 г-моль • 4 Соотношение сера : примеси Количество серы, г Характеристика очищен, нафталина г-моль : моль технической 100%-ной температура кристаллиз., °С выход, % 0.5: 1 1 :1 3: 1 6: 1 7: 1 2,18 4,37 13,12 26,2 30,5 1,48 2,97 8,91 17,82 20,79 74,20 77,30 78,30 78,40 78,45 94,6 92,0 91,73 90,19 85,04 8 26511 Т а б л и ц а Очистка нафталина прессованного (ТУ 14-7-97-89). Содержание примесей в 100 г исходного продукта - 0,016 г-моль Соотношение сера : примеси Количество серы, г 3 Характеристика очищен, нафталина г-моль: моль технической 100%-ной температура кристалл из., °С выход, % 0.5: 1 1:1 3: 1 6:1 7: 1 0,38 0,75 2,25 4,50 5.27 0.256 0.512 1,530 3.060 3.580 79,0 79.30 79,71 79,82 79.82 94.8 94,5 94,2 92,7 90,3 Т а б л и ц а 4 Свойства очищенного нафталина из: Температура процесса очистки, °С 110 120 270 360 380 400 нафталиновой фракции. нафталина прессованного температура кристал., °С выход, % температура кристал., °С выход, % 74,2 74,6 78.9 79,0 79,0 78,6 94,6 94,0 91,7 91.6 91,0 85.1 79 79.1 79.8 79,85 79.85 79,4 94.8 94,6 94.2 94,2 90,3 87,0 Т а б л и ц а Свойства очищенного нафталина из: Продолжительность процесса, ч 0,2 0.3 1,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 нафталиновой фракции нафталина прессованного температура кристал,, °С выход, % температура кристал., °С выход, % 74,2 77,5 78.3 78.35 78,45 78.50 78,60 78.40 94.6 92.3 91,73 91.7 91.6 91,6 91.4 89,0 79,0 79,3 79,7 79,75 79,8 79,85 79,9 79.75 94,8 94,5 94,2 94,2 94,0 94,0 93,9 92.8 5 9 26511 10 Т а б л и ц а 6 Характеристика очищенного нафталина (состав и свойства), получаемого из различного нафталинового сырья Нафталин очищенный,-полученный из: Показатели нафталиновой фракции нафталина прессованного 95,13-97,2 1,4-1,8 98,45-99,45 1,0-0,55 До 100 77,5-79,0 До 100 79,3-79,9 : 50-70 20-30 До 100 50-70 20-30 До 100 ! і І Состав основного продукта нафталин тио нафтен метилнафталин и гидринден температура кристал. °С Состав кубического остатка смолистые серосодержащие продукты нафталин метилнафталин Упорядник Техред М. Келемеш Коректор О. Обручар Замовлення 513 Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Киів-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 s