Спосіб отримання нафталіну технічного

1. Спосіб отримання нафталіну технічного, що включає розподіл на три продукти підігрітого до потрібної температури початкової нафталінвмісної сировини на двох взаємозв'язаних установках з розділовими колонами, з верху колони першої розділової установки відбирають легкий погон, а з низу першої розділової колони відбирають первинний залишок, який підігрівають до необхідної температури і подають як сировину в низ розділової колони другої установки, з верху другої розділової колони відбирають другий основний нафталінвмісний продукт, який направляють на відстоювання в сепаратор, а з низу вказаної другої колони отримують третій висококиплячий продукт у вигляді кубового залишку, який відрізняється тим, що спочатку здійснюють знефенолювання початкової нафталінвмісної сировини, розділення здійснюють шляхом нагріву початкової нафталінвмісної сировини до вибраної температури із наступною азеотропною дистиляцією з використанням води як розділяючого агента, відділенням дистиляту від води сепарацією в кожній з установок з отриманням чистого водного конденсату, направленням підібраних кількостей води в циркуляційні контури обох установок двома потоками, один потік у вигляді рефлюксу для зрошування з верху кожної колони, а інший потік разом з продуктами через підігрівач в низ кожної з колон, первинний розподіл початкової сировини здійснюють в першій по ходу процесу установці шляхом відділення як першого продукту широкої фракції, умовно названої як легкий погон, при температурі, нижчій за температуру кипіння нафталіну, 2 (19) 1 3 Корисна модель належить до області коксохімічної промисловості, конкретно до технології переробки кам'яновугільної смоли для отримання різноманітних цільових продуктів на базі ароматичних вуглеводнів, переважно нафталінового ряду. Нафталін має важливе значення як початкова речовина для отримання великого числа органічних напівпродуктів, головним чином фталевого ангідриду, барвників, змочувачів, диспергаторів і інш. (див. Д.Д. Зиков, Б.М. Пац. Нафталін коксохімічний. - М.: Металургія, 1981 [1]; Довідник коксохіміка, т. III. - М.: Металургія, 1966 [2]; Хімічна енциклопедія, т. 3, Науч. Изд "Больш. рос. энциклопедия". - Москва, 1992 [3]. Засадничі відомості по нафталіну кам'яновугільному наведені в монографії [1]. У Україні коксохімічна промисловість продовжує залишатися основним постачальником нафталіну з отримуваної в процесі коксування вугілля кам'яновугільної смоли. Нафталін по кількості є одним з головних компонентів кам'яновугільної смоли. Проте, в нафталіні, який виходить з коксохімічної сировини, знаходиться велика кількість домішок, що вимагає значних зусиль і витрат із його подальшого глибокого очищення. Розподіл кам'яновугільної смоли на фракції, як правило, здійснюють найбільш поширеним в хімії універсальним процесом розподілу - безперервною ректифікацією. Ректифікація - метод розподілу рідких багатокомпонентних сумішей на фракції, що відрізняються температурами, кипіння шляхом багатократних випарів рідини і конденсації пари. Для ректифікації кам'яновугільної смоли набули поширення атмосферні установки з одноразовим випаром, обладнані однією або двома колонами ректифікацій з отриманням нафталінового концентрату - нафталіновій фракції, концентрація нафталіну в якій має бути не менше 73 % ваги (див. [1], стор. 1-14). Відомі різні схеми отримання нафталіну ректифікацією при використанні двох, трьох або чотирьох колон ректифікацій. Устаткування ректифікації безперервної дії за кордоном було побудоване, в основному після війни, за проектами французької фірми "ПРОАБД". Найширше фірмою поставлялося двоколонне устаткування ректифікації безперервної дії (див. [2] стор. 267-269; [1] стор. 150151). Проведений з даної проблеми отримання нафталіну патентний-інформаційний пошук за період останніх 20-30 років показав, що основні зусилля були спрямовані на удосконалення методів очищення нафталіну від домішок, зокрема каталітичним окисленням, гідроочищенням, каталітичною екстрактною ректифікацією і так далі (див. напр., а.с. СРСР № 210847, С07С, бюл. № 7, 1968, №365358, С07Д63/20, бюл. № 6, 1973; № 394349, С07С15/24, бюл. № 34, 1973; № 403659, С0715/24, бюл. № 43, 1973; № 979313, № 1146301 і інш.) Тому проблема глибокої переробки нафталінвмісної сировини для отримання максимально можливого виходу нафталіну продовжує залишатися актуальною. Особливо гостро ця проблема встала нині в Україні, оскільки значно зменшена 65696 4 кількість коксохімічної сировини. В умовах підвищеного попиту на нафталін знову стає актуальним завдання як збільшення виробництва технічних сортів нафталіну пресованого, дистильованого і ректифікованого, так і подальшого удосконалення очищення його від домішок. Відомий опис винаходу до патенту України №45850А, МПК С07С 15/24 "Спосіб отримання нафталіну коксохімічного" [4], у якому вирішувалося завдання удосконалення відомого способу отримання технічного нафталіну, що застосовувався на Донецькому фенольному заводі, в якому за рахунок особливостей підготовки початкової нафталінвмісної сировини для подальшої його переробки методом безперервної ректифікації досягається підвищений вихід нафталіну і безвідходний процес переробки. Однією з невирішених проблем при отриманні нафталіну технічного відомим методом пресування є завдання використання отримуваної при цьому рідкої фази у вигляді пресових відтоків з малим вмістом нафталіну. По вказаному патенту України № 45850А пропонувалося пресові відтоки розбавляти іншими нафталінвмісними маслами з отриманням суміші у вигляді шихти заданого постійного складу з допустимою домішкою тіонафтену при вмісті в ній нафталіну не менше 55-60 % по вазі. як нафталінвмісне масло використовують нафталінове масло, сольвент-нафту і фенольне масло. Переробка значних об'ємів сировини планувалася на так званому відділенні централізованої підготовки нафталінових фракцій (ЦПНФ), де нафталінова фракція і нафталінові масла зберігаються в роздільних сховищах і переробляються окремо, у міру накопичення необхідної кількості сировини. Переробка здійснюється на двох пов'язаних між собою взаємозамінних колонах ректифікації, причому на першій колоні по ходу процесу відбирається основна частина легкого погону, а первинний донний залишок з низу колони надходить на другу колону, де з нього відбирають нафталінову фракцію, вторинний донний залишок, метилнафталінову фракцію і довідбирається легкий погон. До недоліків вказаного рішення слід віднести можливість його реалізації тільки в умовах великого спеціалізованого заводу, яким є Донецький фенольний завод. Крім того, для початку процесу переробки потрібне завантаження колон ректифікації великим об'ємом заздалегідь накопиченої початкової нафталінвмісної сировини. Відомий патент України на корисну модель №29407, С07С 15/24 "Процес переробки ректифікації нафталінвмісної сировини", в якому на базі використання ЦПНФ вирішується завдання виготовлення і додаткового випуску не менше чотирьох ринкових товарних позицій, для чого первинний донний залишок з першої колони переробляється на режимах, що забезпечують отримання компонентів із заздалегідь заданими характеристиками. Переробку первинного донного залишку здійснюють з отриманням метилнафталінової фракції двох видів - метилнафталінової фракції легкої (МНФЛ), як початкової сировини для приготування пластифікуючої добавки в рецептури отримання 5 65696 6 фталевого ангідриду (марки Б) і різних пластифітого, при нагріві сировини, що закристалізовувакаторів для бетону, для отримання хінолінової лася, розплав, що утворюється, збагачується наффракції, і метилнафталінової фракції важкої таліном поступово, у міру розчинення останнього в (МНФВ) для отримання компонента флотореагенрозплаві. При швидкому відділенні розплаву неріту для збагачення вугілля і шпалопросоченого вномірна концентрація нафталіну в ньому буде масла. нижча за рівноважну концентрацію для цієї темпеПереробку ведуть на устаткуванні за двокоратури, отже, вихід збагаченого нафталіну підвилонною схемою ректифікації із забезпеченням щиться. Важливою умовою є саме повне і швидке заздалегідь заданих показників складів МНФЛ і відділення рідкої фази від твердого кристалічного МНФВ, для чого регулюють відбір головної фракції залишку. При вирішенні практичних питань необі відбір вторинного донного залишку. хідно враховувати розчинність нафталіну в аромаТехнічний результат полягає в раціональнітичних вуглеводнях і в таких складних продуктах, шому використанні сировинного ресурсу, зниженні як кам'яновугільні масла. кількості донного залишку, який зазвичай прямує Також відомо, що органічні сполуки, які вхона спалювання, а також в поліпшенні екологічних і дять до складу багатокомпонентних нафталінових економічних показників роботи фенольного завофракцій, створюють два типи систем: евтектики і ду. тверді розчини. При простій кристалізації в один До недоліків вказаного рішення слід віднести ступінь не можна виділити з фракції нафталін, вінаступні: льний від домішок, які створюють з ним тверді ро1. Високі температури підігрівання сировини зчини, в першу чергу, тіонафтени. Для розподілу до 260-28 °C, що вимагає застосування металоємтаких систем потрібна багаторазова кристалізація. них трубчастих печей, що мають низький ККД і Навіть у разі, коли багатокомпонентна система високу енергоємність. складається тільки з евтектик, одноразовою крис2. Необхідність чіткого ведення процесу ректалізацією також неможливо розділити фази, оскітифікації, а також додаткового введення тепла в льки різними шляхами відбувається захоплення колони, для чого використовується циркуляція кристалами маточного розплаву. Експериментаважких фракцій низу колони з постійною роботою льно встановлено, що повільне охолодження задвох печей. При цьому у важких фракціях з'являбезпечує більш рівномірну кристалізацію розплаються смолянисті речовини по масі до 5 % від сиву, а на вихід нафталіну значною мірою впливає ровини, що переробляється. його концентрація в початковій нафталіновій фра3. Внаслідок цього відбувається забивання кції. Причому концентрована нафталінова фракція труб і змійовика смолянистими з'єднаннями, і відвимагає інших умов кристалізації, чим нафталіноповідно, погіршення теплопередачі, отже, виникає ва фракція з пониженим вмістом нафталіну. необхідність періодичного їх чищення. Тому усі відомі способи виділення нафталіну 4. Поява стічних вод. кристалізацією і апарати для їх здійснення умовно 5. У кінцевому вигляді - складність і неможлиоб'єднують в дві групи, які розрізняються якістю вість отримання продуктів вищої якості з мінімалькінцевого продукту. До першої найбільш численної ним вмістом домішок. групи відносять способи отримання технічного Відомі також способи отримання і очищення нафталіну, а до другої групи - способи, які забезнафталіну, засновані на явищі кристалізації, оснопечують отримання очищених сортів нафталіну вні положення яких повно представлені в цитова(кристалізаційна ректифікація, плівкова ректифіканій монографії [1], стор. 101-135. ція). При виробництві кам'яновугільного нафталіну Відомі апаратно оформлені кристалізатори з процес кристалізації нафталінової фракції є проохолодженням розплаву через стінку, які викорисміжним між ректифікацією смоли і розподілом відтовуються для виділення нафталіну кристалізацікристалізованої фракції, що йде за ним, на тверду єю з сировини зі зниженою його концентрацією і рідку фази. Між цими трьома процесами існує або для затвердіння розплавів при високій конценпевний зв'язок і кожен з них впливає на оформтрації. лення процесу кристалізації. На практиці вимагаУ монографії [1], стор. 128-134, також розгляються особливі умови для зростання кристалів в нуті комбіновані методи отримання технічного начасі, щоб забезпечити надалі отримання необхідфталіну. них показників якості продукції при наступних опеБезперечні переваги методу кристалізації раціях розподілу рідкої і твердої фаз. Так, для розплавлення в частині простоти апаратного оформподілу фаз в відкристалізованих продуктах лення і енергозбереження - експериментально шляхом центрифугування вимагається вирощувапідтверджені при отриманні коксохімічного нафтати більші кристали нафталіну, чим для операції ліну, наприклад, по патенту України на корисні пресування. Кінетика кристалізації визначає тримоделі: № 2696, С07С15/24, № 3587 С0715/24. валість процесу і міру переохолодження системи, До основних недоліків цього способу слід віддомішки, що містяться в нафталінових фракціях нести наступне: значна тривалість проведення мають істотно нижчі температури плавлення, ніж операції охолодження - нагрівання, неможливість нафталін. Цей факт зумовлює можливість успішпереробки нафталінових фракцій з пониженим ного застосування кристалізаційних методів для вмістом нафталіну менше 50 ваг. %; очищення і збагачення нафталінових фракцій. Одним з порівняно маловикористовуваних, Причому, при будь-якій температурі кристалізації але багатотоннажних сировинних джерел нафта(плавлення) концентрація домішки в твердій фазі ліну є сольвент-нафта. Це широка фракція сирого нижче за концентрацію домішки в рідкій фазі. Крім бензолу, що містить від 50 до 70 і більше відсотків 7 65696 8 нафталіну, википає при температурі вище 180 °C. отримати конкретну речовину з високою мірою В процесі отримання бензолу для обліку його виочищення від небажаних домішок. роблення, а також визначення змісту так званих Через особливості електронної будови атомів чистих продуктів (бензол, толуол, ксилол) приймаароматичних з'єднань взаємодія їх електронів з ється тільки відгін (90-95 % за об'ємом) до 180 °C. полярними частками створює умови для утворенВідомий винахід по авт. св. СРСР № 1536812, ня азеотропних систем з цілим рядом речовин. C10G71/00, С07С15/24 з пріоритетом від 8.02.1988 Багато вуглеводнів утворюють гетероазеотропні "Спосіб утилізації кам'яновугільної сольвент-нафти суміші з водою, метанолом, етиловим спиртом та сирого бензолу коксохімічних виробництв", видане ін., киплячих при температурі, меншій температури на ім'я Новолипецького металургійного комбінату і кипіння кожного компонента. Липецького політехнічного інституту, як удосконаПерспективним методом розподілу ароматичлення більш раннього авт. св. СРСР № 1171450, них з'єднань і насичених вуглеводнів є фракціонуС07С 15/24, 1984. вання у присутності розділяючого агента - третьоВирішується завдання отримання з сольвентго компонента, так звана азеотропна або нафти технічного нафталіну шляхом використання екстрактна ректифікація. як розчинник 2-пропанолу для витягання з охолоЯк розділяючий агент випробувано багато редженої сольвент-нафти основної маси супутніх човин - метанол, ацетон, диметилформамід та ін. речовин, отримуючи таким чином на першому стуНаприклад: суміш 91 ваг. % бензолу або цикпені технологічного процесу збагачений нафталілогексану з 9 ваг. % води кипить при температурі ном продукт. Процес на цій стадії ведуть при ма69,2 °C, тобто нижче, ніж температура кипіння бесовому співвідношенні 2-пропанолу і сировини 0,8нзолу (80,2 °C) або циклогексану (81 °C). Суміш 80 1-1,2-1 при температурі 20-30 °C. Потім проводять мас. % толуолу і 20 мас. % води кипить при темкристалізацію іншої частини нафталіну з фільтрату пературі 84 °C, тоді як температура кипіння толуопершого ступеня в умовах знижених температур з лу 111 °C. Чим вище температура кипіння вуглевитяганням збагаченого продукту другого ступеня. водню, тим вище температура кипіння його Після чого зненафталінову рідку фазу (фільтрат азеотропної суміші з водою і тим вище вміст пари другого ступеня) пропускають через підігрівач і води в азеотропі. Наприклад, вуглеводні висококипіддають ректифікації, внаслідок чого вона роздіплячого солярового масла утворюють з водою ляється на початковий розчинник, знову повертаазеотропні суміші з температурою кипіння 87-97 °C ний в технологічний цикл, і на той, що містить не при концентрації води в азеотропі від 40-80 ваг. %. більше 0,9-1,1 мас. % нафталіну кубовий залишок, Відома також велика кількість наукововикористовуваний як продукт як поглинювальне технічних публікацій і технічних рішень з тематики масло для уловлювання бензолових вуглеводнів. вказаної проблеми, захищених патентами провідОхолодження маточного розчину з метою кристаних країн. Наприклад, патент СРСР № 560519, лізації з нього розчиненої частини нафталіну проВ01Д300, 1974, заявник німецька фірма "ХехстАГ", водять при температурах порядку (- 5) - (-15 °C) з виданий на спосіб азеотропної дистиляції органічвитримкою не менше 2-10 годин. них багатокомпонентних систем, вживаний для Як технічний результат вказується спрощення виділення води з органічних багатокомпонентних процесу, а також відсутність проміжних продуктів сумішей, що містять мінімум один компонент, що переробки, повертаних в цикл на збагачення. частково змішується з водою. Спосіб здійснюють Істотним недоліком вказаного способу є те, що шляхом дистиляції сировинної суміші, що містить промислова застосовність його доводиться на осокрім води органічний азеотропоутворювач, що нові результатів тільки лабораторних випробувань вводиться в нижню частину дистиляційної колони, при одночасному завантаженні всього 0,5 кг сироз великим числом тарілок, розподіли дистиляту на вини у вигляді сольвент-нафти із вмістом 51мас. % фракції і рециркуляції органічного азеотропоутвонафталіну. рювача назад в колону. Відмінністю способу є те, Відоме застосування методу перегонки (дисщо перед рециркуляцією органічний азеотропоуттиляції) для розподілу бінарних і багатокомпоненворювач розділяють на два потоки, один з яких тних сумішей вуглеводнів і іншої органіки, виділенвводять у верхню частину колони, а інший - в місня з них по черзі компонентів речовин з це введення сировинної суміші або нижче за ньоодночасним первинним очищенням отримуваних го. При одній і тій же витраті енергії в цьому випапродуктів від домішок. дку можна отримати води на 30 % більше, ніж без Метод перегонки заснований на розподілі пооперації розподілу сировинної суміші. чаткової сировини на різні компоненти, звані фраПо патенту РФ № 2000312, С10С21/14 відомий кціями. За рахунок різниці температур кипіння спосіб деасфальтизації нафти і важких нафтових компонентів однієї речовини можна отримати незалишків при температурі кипіння азеотропної суобхідний продукт з цієї речовини. Для цього початміші, за допомогою нероздільнокиплячий суміші кову сировину нагрівають до певної температури, вуглеводневого розчинника і води - азеотропної воно починає кипіти і випаровуватися, внаслідок суміші, ваг. %, що містить, : бензин 91, вода 9. чого утворюються пари, які потім конденсують, Утворення азеотропу з бензину і води відбуватобто перетворюють пару на рідину. ється, досягши температури кипіння, при цьому Основними показниками якості фракцій, що суміш набуває нових властивостей - тимчасове і виділяються, є концентрація і чистота продукту, а регульоване поліпшення показника процесу деастакож вихід фракцій. Проте, вказаним методом фальтизації на 10-15 %. досягається грубий розподіл, оскільки складно По патенту РФ № 2125077, С10С7/00, 7/04, 33/04, видр. 20.01.1999, заявлений спосіб первин 9 65696 10 ної переробки сирої нафти, що включає знесолювої колони відбирають первинний залишок, який вання, обезводнення і розподіл на фракції за допідігрівають до необхідної температури і подають помогою перегонки у присутності водяної пари, як сировину в низ розділової колони другої устадля чого одну і більш за фракції перегонки відбиновки, рають у вигляді азеотропної суміші пари вуглевод- з верху другої розділової колони відбирають нів і води. другий основний нафталінвмісний продукт, який У патенті України № 44026, С07С37/00, направляють на відстоювання в сепаратор, а з С07С39/04, 06.02.2001, на спосіб виділення широнизу вказаної другої колони отримують третій викої фракції одноатомних фенолів вказане завдансококиплячий продукт у вигляді кубового залишку. ня вирішується авторами методом безперервної В основу корисної моделі, що заявляється, подистиляції при атмосферному тиску шляхом підставлено задачу удосконалення способу отриманбору температурного режиму і азеотропу з водяня нафталіну технічного, без застосування ректиною парою. За рахунок цього забезпечується істофікації шляхом переробки як початкової тне зниження кількості нейтральних масел та ін. нафталінвмісної сировини сольвент-нафти на роздомішок в початковій сировині. Дистиляцію ведуть ділових установках, що забезпечує розподіл сиропри температурі 230-240 °C, залежно від кількісновини з отриманням трьох продуктів і поліпшеними го вмісту нейтральних масел в сировину підбирахарактеристиками отримуваних перших двох проють кількість води, що подається, а розподіл пародуктів. вої і рідкої фаз проводять у присутності водяної Поставлена задача вирішується тим, що в пари при вагомому відношенні дистилят - вода 1способі отримання нафталіну технічного, що 0,08-1-0,3. включає: У патенті України на корисну модель № 51947 розподіл на три продукти підігрітої до потрібної "Спосіб виділення фракцій з багатокомпонентних температури початкової нафталінвмісної сировини сумішей органіки" авторами було заявлено комбіна двох взаємозв'язаних установках з розділовими наційне рішення, коли гомогенність азеотропної колонами, суміші пари органіки і води, що виділяється, досяз верху колони першої розділової установки гається поза розділовою колоною шляхом поетапвідбирають легкий погон, а з низу першої розділоного диспергування безпосередньо в процесі руху вої колони відбирають первинний залишок, який рідин спочатку в насосі, трубопроводах, змішувапідігрівають до необхідної температури і подають чах, а потім в основному циркуляційному контурі у як сировину в низ розділової колони другої устаскладі циркуляційного куба, підігрівача, при кипінні новки, суміші в підігріванні, при рециркуляції конденсату. з верху другої розділової колони відбирають Досягається технологічність і спрощення способу, другий основний нафталінвмісний продукт, який а також цілий ряд інших технічних результатів. направляють на відстоювання в сепаратор, а з Поліпшення диспергування пари органіки і суміші низу вказаної другої колони отримують третій видозволяє також використовувати як розділову косококиплячий продукт у вигляді кубового залишку, лону випарну колону зі зниженою металоємністю, згідно з корисною моделлю, з меншими габаритними розмірами, зі зниженими спочатку здійснюють знефенолювання початенергетичними витратами. Успішно вирішується і кової нафталінвмісної сировини, екологічна проблема. розподіл здійснюють шляхом нагріву початкоЗ урахуванням представленого огляду сучасвої нафталінвмісної сировини до вибраної темпеного стану рівня техніки з проблеми отримання ратури із наступною азеотропною дистиляцією з технічного нафталіну витікає, що існує тільки два використанням води як розділяючого агента, відпромислово відпрацьованих способу переробки діленням дистиляту від води сепарацією в кожній з нафталінвмісної сировини для отримання технічустановок з отриманням чистого водного конденного нафталіну з температурою кристалізації 78,8сату, направленням підібраних кількостей води в 79 °C: метод ректифікації і метод кристалізації циркуляційні контури обох установок двома потоплавлення, причому кожен з яких має ряд переваг ками, один потік у вигляді рефлюксу для зрошуі ряд недоліків, викладених вище. вання з верху кожної колони, а інший потік разом з Як прототип, співпадаючий з корисною моделпродуктами через підігрівач в низ кожної з колон, лю, що заявляється, за призначенням, по ряду первинний розподіл початкової сировини здійознак і за принципом двоколонної переробки почаснюють в першій по ходу процесу установці шляткової нафталінвмісної сировини, з розподілом хом відділення як перший продукт широкої фракйого для отримання ряду продуктів, прийнятий ції, умовно названої як легкий погон, при раніше проаналізований патент України № 29407, температурі, нижчій за температуру кипіння нафС07 С15/24, з вказівкою властивих йому істотних таліну, недоліків. другий продукт у вигляді нафталінової фракції Загальними ознаками за способом отримання або нафталіну технічного відбирають з верху друнафталіну технічного згідно з прототипом і корисгої розділової колони, ною моделлю, що заявляється, є: підтримку оптимальних значень температур - розподіл на три продукти підігрітої до потрібверху і низу колон в межах вибраних діапазонів їх ної температури нафталінвмісної сировини на зміни здійснюють підбором кількості водидвох взаємозв'язаних установках з розділовими конденсату що подається на зрошування, і її темколонами, ператури в перший потік рециркуляції, а також в - з верху колони першої розділової установки другий потік рециркуляції через підігрівач разом з відбирають легкий погон, а з низу першої розділопродуктом. 11 65696 12 Конкретна відмінність полягає в тому, що кільбі отримання нафталіну, що заявляється, технічкість домішок у вигляді легких фракцій в первинного полягає в наступному. ному донному залишку з низу першої колони регуВідмітною особливістю способу отримання люють підбором подачі потрібної кількості води у нафталіну технічного, що заявляється, є нова вигляді рефлюксу на зрошування і підбором її текомбінація нарізно відомих операцій як з області мператури після підігрівача з низу установки. переробки ректифікації нафталінвмісної сировини Інша конкретна відмінність полягає в тому, що за двоколонною схемою з розподілом його на три кількість нафталіну в легкому погоні у вигляді докінцеві продукти, так і із способів азеотропної дисмішок регулюють підбором кількості води - кондентиляції (перегонки), екстрактивної ректифікації сату, що подається у вигляді рефлюксу на зрошурізних видів ароматичної сировини з використанвання. ням розділових агентів, широко вживаних у світі в Наступна конкретна відмінність полягає в топеріод шестидесятих - восьмидесятих років минуму, що відділення легкого погону як першого пролого століття. Таких, як, наприклад, метанол, дидукту, здійснюють подачею підібраної кількості метилформамід та ін. для отримання чистого бенводи через підігрівач до досягнення температури золу, у тому числі з використанням добавки води, на виході з нього в діапазоні 105-150 °C з відбором див., наприклад, патент США № 4168209, легкого погону з верху першої розділової колони В01Д3/36, С07С 7/06, С07С7/08, опубл. при температурі 98-150 °C. 18.09.1979. Наступна конкретна відмінність полягає в тоВідомо, що не менше 76 азеотропних бінарних му, що первинний донний залишок з низу першої систем можуть утворюватися при ректифікації карозділової колони подають в низ другої колони з м'яновугільної смоли, у тому числі не менше 31 підібраною кількістю води через підігрівач з нагріазеотропу з фенолів і основ, не менше 21 - за учавом вказаної суміші до температури 120-190 °C. стю нафталіну і його метилгомологів, не менше 20 Наступна конкретна відмінність полягає в то- на основі фенолів з гетероциклічним і іншими му, що збагачену нафталінову фракцію або нафкарбоциклічними з'єднаннями смоли. талін технічний разом з підібраною кількістю води Азеотропні суміші багатокомпонентної кам'явідбирають з верху другої розділової колони при новугільноїсмоли розглянуті в розділі 2.3 кн. Хімія температурі 115-150 °C у вигляді бінарних гетероі технологія переробки кам'яновугільної смоли, азеотропів з водою. Гоголева Т. Я., Шустиков В. И., М.: Металургія, Інша конкретна відмінність полягає в тому, що 1992, стор. 50-59 [5]. Так в таблиці. 10-13 наведені кількість нафталіну у вигляді домішок в легкій характеристики відомих бінарних азеотропов, фракції регулюють підбором кількості води, що утворених з'єднаннями кам'яновугільної смоли. У подається у вигляді рефлюксу на зрошування друтаблиці 13 наведені азеотропи, в яких другим комгої розділової колони. понентом є вода (гетероазеотропи). Зокрема, нижПричинно-слідчий зв'язок між сукупністю ознак че в таблиці 1 наведені характеристики водних і технічним результатом, що досягається, в спосогетероазеотропів для фенолу, нафталіну, бензолу. Таблиця 1 Компонент Фенол Нафталін Бензол Т кипіння, °C 181,42 218,0 80,1 Масова частка води в гетероазеотропі, % 90,79 84,0 8,83 Отже, в межах температур кипіння гетероазеотропів бензолу і нафталіну може відганятися легкий погон за способом, що заявляється. При ректифікації сировини, в якій масова частка фенолів і основ складає 0,1-0,2 %, відсутні утруднення у відділенні нафталіну від неграничних з'єднань, поліметилбензолів, бензонітрилу, індолу. Проте реально в кам'яновугільній смолі і її фракціях знаходиться у багато разів більше фенолів і основ, що посилює вплив азеотропії на процес ректифікації. Утворення азеотропних сумішей при ректифікації смоли викликає зміни тиску пари ряду з'єднань, що призводить до зміни розподілу з'єднань смоли по фракціях. У легкій фракції небажаними домішками є нафталін і феноли. У фенольній фракції - нафталін, неграничні (інден, індол, бензонітрил), в нафталіновій фракції - сірковмісні, тіонафтен та ін. Нафталін і феноли присутні в усіх фракціях із-за різноманіття утворюваних ними азеотропних систем з різними з'єднаннями смоли. кипіння, °C гетероазеотропу 99,52 98,8 69,25 Внаслідок близькості температур кипіння тионафтена (219,9 °C) і нафталіну (218 °C), а також ізза властивості тіонафтену утворювати азеотропну суміш з нафталіном, тіонафтен при ректифікації смоли скупчується в основному в нафталіновій фракції. Проте тіонафтен присутній і в легкій, і у фенольній і в ін. фракціях. Утворення азеотропів і відхилення, що викликається ними, від ідеальності системи не є непереборною перешкодою на шляху ефективного розподілу компонентів смоли, оскільки відхилення від ідеальності закону Рауля зростають тільки при наближенні до азеотропного складу. При високому відносному вмісті компонентів, наприклад, нафталіну в нафталіновій фракції, відхиленням від ідеальності можна нехтувати. До отриманих технічних результатів можна віднести наступне. По-перше, одноразовий нагрів початкової багатокомпонентної нафталінвмистної сировини, яким є сольвент - нафта, здійснюється при порівняно низьких температурах, в даному випадку при 13 65696 14 добавці води з формуванням азеотропів, що не початкової сировини, сполучену за допомогою перевищують на 20-30 °C температуру отримання насоса до входу підігрівача, вихід якого сполучебензолу з кам'яновугільної смоли, тобто темпераний з низом розділової колони заввишки не більше тури кипіння ширшої фракції в нашому випадку як 2-5 м. продукту №1, умовно названою як легкий погон. Вихід з верху колони сполучений послідовно з Пароводяна суміш поступає в низ розділової конденсатором, потім сепаратором для розподілу колони і її температура ще знижується у міру її відстоюванням відбираної фракції і води у вигляді руху вгору по колоні. чистого конденсату. Відбирана з верху сепаратора По-друге, здійснюється управління температуфракція або продукт виводиться в ємність для рою низу колони, температурою верху колони позберігання, а з низу відповідно до першої колони чатковим підбором кількості води в нафталінвміспершого модуля виводиться первинний донний ної суміші, яка переробляється, а потім і води, що залишок або в ємність для зберігання, або безпоподається з низу сепаратора окремо на верх колосередньо в безперервному процесі в низ другої ни у вигляді зрошування і в низ колони через підігколони як початкова нафталінвмісна сировина для рівач. другого продукту - нафталіну технічного, а з низу По-третє, не вимагається обов'язкова у відодругої колони - третього продукту у вигляді кубовомих способах операція по попередньому обезводго залишку. Наведені результати хіманалізів по ненню початкової нафталінвмісної суміші, оскільки трьох продуктах - № 1 - легкий погон (легкі компонавпаки вимагається додавання потрібної кількості ненти) умовно не вище за температуру кипіння води для формування азеотропів. нафталіну, № 2 - нафталін + тионафтен, № 3 У четвертих, за рахунок азеотропної переробметилнафталін і висококиплячі. ки сольвент-нафти за способом, що заявляється, Відбір легкого погона з 100 % ваг. початкової можливе удосконалення такої характеристики техсольвент-нафти складає 18 % мас. У 82-х відсотнічного нафталіну, як понижений вміст такої сіркоках первинного донного продукту, що є початковмісної домішки як тіонафтен. вою сировиною, для отримання в колоні № 2 нафВідомості, що підтверджують можливість здійталінових фракції міститься - 86,7 % нафталіну і снення рішення, що заявляється, були отримані в 1,39 % тіонафтену, у вигляді домішок 1,27 % легрезультаті великого числа експериментів по переких компонентів і збільшений відсотковий вміст робці сольвент-нафти способом, що заявлявся, як метилнафталіну і висококиплячих фракцій. для первинного отримання з неї нафталіновій У другій установці відбувається основний відфракції з вмістом нафталіну не менше 84бір 86 % від початкового завантаження первинного 85мас. %, так і для отримання на її основі нафтадонного залишку, у тому числі з вмістом 96,4 % ліну технічного з вмістом нафталіна не менше 94нафталіну при зменшеному вмісті тионафтену до 95 % на досить простій дослідній установці, розра0,97 % і значному процентному зменшенні вмісту хованій на продуктивність по сировині, що перерометилнафталіну і висококиплячих. бляється, близько 1500 т/міс. Вторинний кубовий залишок в розділовій коУстановка виконана у вигляді двох взаємозв'ялонне 2 (продукт №3) складає 14 % від початковозаних модулів - розділових установок, сполучених го завантаження, тобто - 10 % сольвент-нафти з між собою трубопроводами і запірною апаратувмістом нафталіну - 20 % і підвищеним вмістом рою. метилнафталінів і висококиплячих. Кожна розділова установка включає приймальну місткість для зберігання сольвент-нафти або Таблиця 2 № 1. 2. 3. Легкі компоненНафталін, % Тіонафтен, % ти, % 17,0 З'єднання, що Початкова си- мають темпераровина Соль- туру кипіння 72,82 1,3 вент-нафта менше темпераКолона № 1 тури кипіння нафталіну (218 °C) Відбір легкого погону (18 % від початкової си88,66 10,03 0,91 ровини) Продукт № 1 Первинний донний залишок (після відбору 1,27 86,68 1,39 легкої фракції) Остаток 82 % Вид сировини Метилнафталін Висококиплячі, % 5,21 3,67 0,3 0,1 6,34 4,32 15 65696 16 Таблиця 3 № Вид сировини Легкі компоненти, % Нафталін, % Тіонафтен, % Метилнафталін, % Висококиплячі, % 1,27 86,68 1,39 6,34 4,32 1,47 96,4 0,97 0,70 0,46 0,1 27,0 4,0 41,0 27,9 Початкова сировина Первинний донний залишок після від1. ділення легкого погону Колона № 2 Відбір нафталінової фракції Продукт № 2. 2 (86 % від початкового завантаження) Вторинний кубовий 3. залишок Продукт № 3 У таблиці 4 наведені результати експериментів по виміру розподілу компонентів при відділенні легкого погону з початкової сольвент-нафти з вмістом нафталіну 59,27 % залежно від температури низу колони № 1 в діапазоні її зміни від 112 °C до 145 °C. Показова відсутність тіонафтена за даними хіманалізу в діапазоні температур 112-133 °C. Таблиця 4 № Температура Проба, Легкі комнизу коло№ поненти, % ни, °C 1 початкова Колонна 1 сировина 2 112 3 113 4 120 5 122 6 133 7 145 Нафталін, % 29,2 №1 №2 №3 №4 №5 №6 59,27 71,85 77,14 80,34 67,68 69,2 68,0 28,09 22,76 19,56 31,71 30,19 30,04 Результати проведених експериментальних робіт підтверджують можливість отримання способом, що заявляється, на базі маломатеріаломістких, економічних, простих розділових установок технічний нафталін з відсотковим вмістом 94-96 %, причому з пониженим вмістом тіонафтену до - 1 % замість допустимого значення 2 % по нормативних вимогах. За даними, наведеними в таблицях 2, 3 з початкових 1000 кг 72,8 % сольвент-нафти, тобто з Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Тіонафтен, Метилнафталін, Висококиплячі, % % % 2,03 ні ні ні ні ні 4,38 5,12 0,6 0,06 0,1 0,1 0,61 0,61 1,01 ні ні ні ні ні 0,35 початкового ресурсу 728 кг нафталіну можна отримати -585 кг 94-96 % технічного нафталіну, тобто близько 80 % від початкового його ресурсу. Отриманий технічний нафталін потім легко може бути перероблений в нафталін підвищеної якості методом кристалізації. З урахуванням наведених даних можна судити, що рішення, що заявляється, відповідає нормативним вимогам, пред'явленим до корисної моделі по новизні і промисловій застосовності. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601