Литература -->  Катафорез - движение частиц 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 [ 81 ] 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152

Переработка сырого бензола. Сырой бензол (состав его см. выше) обычно промьшает-ся едкой щелочью и серной к-той, а затем подвергается разгонке, причем получаются: сероуглеродная фракция; различные фракции, служащие в качестве растворителей и для других технич. целей; моторный бензол; чистые продукты (бензол, толуол, ксилолы); из него же получаются кумароновые смолы. Схема ректификации бензола на различных з-дах различна. В одних случаях от сырого бензола отгоняют фракцию, кипящую примерно до 150°, и подвергают ее промывке щелочью и серной к-той, а затем перегонке в ректификационпом аппарате. В других случаях сырой бензол предварительно разгоняют на отдельные фракции, соответственно намеченным чистым продуктам, а эти фракции промывают и перегоняют еще раз. Наконец в нек-рых случаях промывке подвергается весь сырой бензол. Последний метод наименее экономичен; самым рациональным является второй способ.

При предварительной перегонке сырого бензола обычно отбирают фракцию, кипящую до 150°. Эта граница °км . может изменяться в зависимости от требующихся окончательных продуктов. При разгонке сырого бензола на отдельные фракции с целью получения в дальнейшем чистых бензола, толуола и ксилола-отбирают фракции: 1) до 95°, 2) 95-120° и 3) 120-155°. Перегнанные фракции для выделения пиридиновых оснований промываются при энергичном перемешивании 30%-ной серной к-той, взятой в количестве 1-2% от объема промываемой фракции. Промывка продолжается 20-30 мин., после чего следует отстаивание в течение 30 мин. и удаление сернокислых солей пиридиновых оснований.Затем следуют: вторая промывка крепкой серной кислотой (1 % от объема фракции), уд. в. 1,84, в течение V4-отстаивание в течение 10-15 м., промывка водой, промывка 20%-ным раствором едкого натра, взятым в количестве 1%, и опять промывка водой. Более целесообразным является такой порядок промывки: слабой кислотой, щечочью, крепкой к-той, щелочью, водой. Промывка осуществляется периодически в обычного типа мешалках с конич. дном, причем промывку к-той и щелочью желательно вести в различных промывателях. Вопрос о непрерывной промывке не нашел еще надлежащего разрешения. На фиг. 4 изображен аппарат для промывки бензола в парообразной фазе. После промышси предварительные фракции подвергаются ректификации из куба с колонной, соединенной с мощным дефлегматором. При получении чистого бензола t° воды в дефлегматоре поддерлсивается при 45°, для толуола-при 100°; для ксилола почти вся вода из дефлегматора спускается. Отбор различных фракций ведут на основании контрольных лабораторных разгонок. Для чистого бензола перегонка должна начинаться не нилсе 78,5° и кончаться не выше 80,5°, причем не менее 98 % его должно отгоняться в пределах 1,4°. Для чистого толуола-начало разгонки не выше 109,5°, причем 98% его долясно переходить в преде.яах 109,5- 111,0°. Для ксилола-98% должно отгонять-


Фиг. 4.

ся в пределах 136,5-141,5° (все t° приведены к нормальному барометрическому давлению). Ректифи1сацион-ные аппараты состоят из кубов горизонтального или вертикального типа, которые снаблсены колонками с сетками или тарелками. Разгонка ведется при помощи острого или глухого перегретого пара, а иногда и голым огнем в кубе, снаблсенном колонкой с 18-22 тарелками или сетками, или с насадкой из колеи Рашига.

Переработка каменноугольной смолы. Каменноугольная смола, или каменноугольный деготь, представляет собою вязкую жидкость уд. в. 1,1-1,2, получаемую при коксовании каменного уг.чя в количестве 2,2-3% от веса угля; в ее состав входит очень большое количество отдельных химич. индивидуумов, в большинстве представляющих соединения ароматич. ряда. Главнейшие из них следующие:

Табл. 12. - Химические индивидуумы входящие в сост ав каменноугольной смол ы, и и X Х а р а к т е ]) TI с т и к и.

Название

Бензол ......

Гомологи бензола (от монометил- до тетраме-тилбензола) . .

Инден и его гомологи ......

Нафталин ....

а-Метилнафталин

/З-Метилнафталин

Аценафтен ....

Дифенил .....

Флуорен.....

Антрацен ....

Фепантрен . . .

Пирен ......

Хризен.....

Фенол ......

Крезолы (о-, jh-и п-)......

Нафтолы (а- и /9-)

Кумарон. ...

Дифениленоксид

Тиофен .....

Тионафтен ....

Пиридин (и его гомологи) . . .

Хинолин.....

Изохинолин . . .

Акридин .....

Карбазол ....

1\л.

Состав

80 j

СвНв

Ш-196

C7H8-C10H14

СвНе

CioHg

240-243

<-36

СцНю

241-242

32,5

СцНю

С12Н10

70,5

(СвНв)2

293-294

С13Н10

216,6

С14Н10

с14н10

>360

CieHio

C18H1.2

СвНбОК

191-201

4- 37

GU,OH

278-286

96-122

CioHjOH

<-18

CgHeO

Gi гНвО

C4H4S

221-222

CsHeS

115,5

C5H5N

-22,6

C9H,N

240,5

24-25

C9H7N

345-346

ClsHgN

354-355

C12H9N

Данные о количественном составе смо-.чы крайне скудны. По ана..тизам Вейсса и Даупса (Downs) [в], состав каменноугольной смолы м. б. выралсен данными табл. 13. Анализы донецких смол, вообще очень мало исследованных, показывают меньшее содержание нафта.чина, антрацена, карбазола, фенолов, оснований и нек-рых других соединений, но относительный состав этих смол приблизительно соответствует приведенному выше.

Одной из основных технич. характеристик каменноугольной смолы является ее разгонка. В среднем при разгонке получаются фракции, приведенные в табл. 14.



Табл. i 3.-К о л и ч е с т в е и н ыi состав к ям е н н о у г о л ь п о й смол ы (по Вейссу и Даунсу).

%-ное со- j

Фракции j держание {

в смоле I

I. Легкое масло:

Сырой бензол и толуол.........

Кумарон, инден и др...........

Ксилолы и другие гомологи бензола .

II. Среднее и тяжелое масла:

Нафталин................

Неидентифицированные масла нафталинового ряда ..............

а-Метилнафталин ............

/З-Метилнафталин............

Диметплнафталины...........

Аценафтен ................

Неидентифицированные масла аценаф-тенового ряда .............

Флуорен.................

Неидентифицированные масла флуоре-нового ряда ..............

III. А н т р а ц е н о в о е масло:

Фенантрен ................

Антрацен .................

Карбазол и другие неосновные азотсодержащие соединения .........

Неидентифицированные масла антраценового ряда............

IV. Д р у г и е составные смолы:

Фенол..................

Крезолы, ксиленолы и другие фенолы Основания (пиридин, хинолин, акридин

и их гомологи)............

Пек...................

Прочие масла и смолы........

0,3 0,6 1,1

10,9

1,7 1,0 1,5 3,4 1,4

1.0 1,6

4,0 1,1

0,7 1,5

2,3 44,7 12,3

Табл. 14.- X а р а It т е р и с т и к а ф р а к ц и ii, т( о л у ч а ю щ и X с я при 1 а з г о н н е с м о л ы.

Фракции

% ОТ смолы

Уд. в.

Легкое масло . .

до 170

2- 3

0,91-0,95

Среднее . ,

170-230°

10-12

1,01-1,02

Тяжелое . .

230-270°

8-10

1,04-1,06

Антраценовое

масло .....

270-350°

18-25

1,1И выше

Пек.......

>350°

55-50

Кроме того смола всегда содерлсит нек-рое количество воды (в среднем 5%). Перера-(5отку смолы начинают с ее обезвоживания. Сырую смолу подогревают при помощи глухого пара, причем вода отслаивается и при сливании смолы остается в отстойном резервуаре. Полное обезволсивание достигается только при более энергичном подогреве смолы в отдельных дистилляцион-ных кубах причем вода отгоняется. В настоящее время обезвоживание смолы ведут преимутцественно непрерывным способом. Для этой цели служит обычного типа ди-стилляцпонный куб, снабженный колонкой, состоящей из 3 звеньев по 3 тарелки в калсдом. При начале работы в куб загрулеают смолу и нагревают до 200°; когда вся вода будет удалена, через колонку навстречу поднимающимся парам пускают сырую смолу, которая, нагреваясь, отдает свою воду. Пары из колонки попадают в конденсатор, а обезвоженная смола из куба отводится не-пперывно через сифон. По способу Вилтона (Wilton) сырая смола обогревается сперва отходящей уже обезволеенной смолой, затем поступает под давлением 2-2,5 atm в змеевик, обогреваемый голым огнем; здесь она нагревается до 140°; из змеевика смола попадает в резервуар, в котором давление

падает до атмосферного,причем из смолы выделяются пары легких масел и воды. Смола CTeicaer в упомянутый выше теплообменник (куб с К0.Л0НК0Й), а пары отводятся в конденсатор ; полученная в нем смесь легкого масла и воды разделяется по уд. весу в сепараторе. По Чемберсу и Гаммонду, обезвон-гивание смолы производится в кубах, в верхней части к-рых расположены ступенеобразно несколько (обычно 7) противней. Сырая смола поступает на верхний противень, протекает каскадом по остальным противням и попадает в куб, обогреваемый голым огнем. Выделяющиеся вследствие нагрева куба пары смолы обогревают противни, на к-рых из стекающей вниз смолы и выделяются пары воды л легкого масла. В нек-рых случаях обезвоживание производят за счет теплоты паров дистиллата, отходящих из куба, в котором ведется уже полная разгонка смолы.

Обезвоженная смола подвергается д и-с т и л л я ц и и в >-станопках периодическ.


Фиг. 5.

ИЛИ непрерывного действия. Разделение смолы на фракции (масла) ведут или по количеству собранного дистил.7тата на основании предварительной лабораторной дистилляции, или по уд. в., или по f°i, ..

Перегонная установка периодического действия состоит из вертикального или (в настоящее время чаще) горизонтального куба, обогреваемого голым огнем, из конденсатора, сепараторов и приемников. Емкость кубов-от 20 до 50 т. Отгонка антраценового масла ведется с острым паром. Расход топлива составляет в среднем 8% от веса переработанной смолы. Согласно подсчетам М. И. Сладкова теоретич. расход топлива (7 ООО Cal), с учетом потерь тепла с дымовыми газами (Г 400°), составляет 3,35% от веса нормалгш. смолы (влалшость 3%, выход пека 55%).

Непрерывные способы дистил.ля-ции смолы были предложены в значительном числе вариантов, но из них нашли распространение лишь немногие. Главнейшие применяемые способы-Бормана, Рашига, Аб-дергальдена и Хирда.

В основе способа Бормана лежит фракционированная конденсация паров смолы. Установка (ф14г. 5) состоит из печи, в к-рой распололеено три змеевика(J и II-для нагрева смолы, III-для перегрева водяных паров), пять колонн А, В, С, D, Е, в к-рых происходит выделение воды и отдельн. фракций смолы, четырех насосов и иескольк. конденсаторов, сепараторов и приемников. Сырая смола насосом Pjy подается из хранили-



ща Z в дефлегматор, установлен, на колонке С, где она и нагревается за счет теплоты отходящих из этой колонки паров. Нагретая смола стекает в ящик Rjj, откуда насосом Pjjj прогоняется через обогреваемый отходящими продуктами горения змеевик I в резервуар А, в котором пары воды и легкого масла отделяются от остальной смолы, стекающей в ящик Rj. Пары воды и легкого масла отводятся в конденсатор Р; вытекающие из него вода и легкое масло разделяются в сепараторе О, причем вода отводится через сифон 6, а легкое масло направляется на дополнительную дистилляцию в колонку D или непосредственно отводится в приемник через сифон 8. Обезвоженная смола из ящика насосом Pj прогоняется через змеевик II, в к-ром она нагревается до 300°, в колонку В, куда снизу вдувается водяной пар, перегретый в змеевике III. При помощи этого пара от смолы отгоняют все летучие масла; остающийся пек отводится через сифон S и трубу 1 в пековый приемник ( парк ), а пары масел и воды отводятся в колонку С, снабженную дефлегматором, охлаждаемым сырой смолой и горячей водой, циркулирующей в системе G,N,x,y. В нижней части этой колонки конденсируется антраценовое масло, к-рое через мерник Н отводится по трубе 5. В верхней части колонки С конденсируется тяжелое масло и отводится через J и 3. В следующей колонке, охлаждаемой водой, конденсируются среднее масло и часть воды, к-рые отводятся через мерник К и сепаратор L: среднее масло по трубе 4, а вода по трубе 7. Пары легкого масла и остатки паров воды конденсируются в колонке Е; пройдя через сепаратор М, легкое масло отводится по трубе 5, а вода-по трубе 7. Одновременно в змеевиках находится всего 100-150 л смолы. При дистилляции смолы уд. веса 1,1-1,2 получаются следующие количества фракций: аммиачная вода 1-5%, легкое масло (перегоняющееся до 180°) 2- 2,5%, среднее масло (перегоняющееся при 170-240°) 10-15%, тяжелое масло (перегоняющееся при 200-300°) 12-15%, антраценовое масло (перегоняющееся при 270- 350°) 20%, пек (t° размягч. 75°) 40-45%. На установке Бормана м. б. получен пек с темп-рой размягчения до 120°. Расход тепла на дистилляцию 1 т смолы равен 250 ООО- 300 ООО Cal, т. е. в пересчете на условное топливо 3,5-4%; расход пара 10-20%, расход охлаждающей воды 3 лг.

В установке Рашига дисти.тляция ведется под вакуумом; обогрев-производится глухим паром и перегретой водой (фиг. 6). Сырая смета из резервуара 1 насосом 2 подается в напорный бак 3, из которого, пройдя через теплообменник 4 и нагревшись до 90° отходящим пеком, поступает в дистилляционную реторту 5, в к-рой нагревается глухим паром (8-15 atm) до 145-175°; при этом из смолы выделяются вода и легкое масло. Обезволсенная смола стекает в барометрич. регулятор б (высота 8 ж), из к-рого она засасывается в реторту 7 благодаря поддерживаемому в ней вакууму (710 мм Hg). Эта реторта также обогревается глухим паром и t° смолы в ней равна

140-170°, но благодаря вакууму здесь от-

гоняется фракция с t°

170-230°. Остаю-

щаяся смола стекает во второй барометрич. регулятор 8, из к-рого засасывается в реторту 9, снабженную змеевиком для водяного пара, перегретого до 350°. Смола нагревается до 280°, причем выделяется фракция 230- 350° (вакуум в реторте730 мм Hg). Пек охлаждается в теплообменнике 4 до 150° и направляется в ящики 26. Пары воды и .тегкого масла из реторты 5 проходят через конденсатор 10; после сжижения вода и легкое масло разделяются в сепараторе 11, причем легкое масло собирается в резервуаре



Фиг. 6.

12. Вертикальная сливная труба имеет длину 10 м. Пары фракции 170-230° проходят через колонку 13, в к-рой более высококи-пящая фракция (200--230°) конденсируется и отводится через сифон 14 по трубкам 15 в ящики 16, а остальные конденсируются в конденсаторе 17 и отводятся через сифон 18 в резервуар 19. Подобным же образом в колонке 20 происходит разделение фракции 230 - 350° на две подфракции, кипящие в пределах 230-300° и 300-350° (23- конденсатор, 21 и 24-сифоны, 22-ящики и 25-резервуар). Вакуум в ретортах 7 и 9 поддерлшвается вакуум-насосом 28; обогревающая вода, находящаяся под давлением ~ 200 atm, перегревается в печи 27. При дистилляции смолы на установке Рашига получаются, например, следующие фракции:

Аммиачная вода . . 2,5%

Легкое .масло . . . 2,5% (77,5%-до 200°)

Карболовое масло . 7% (iO%-до 105°; 85%-до 250°)

Нафталиновое масло ........ 8% (10%-до 210°; 8[.%-до 250°)

Поглотительное масло ........15% (11.%-до 218°; 44,5%-до 235°;

9с.%-Д0 296°)

Антраценовое масло 35% (io%-до 306°; 70% до 360°) Пек (t° размягч. 60°) 5>%

Расход на 1 m смолы: пара 150 7сг, кокса (для перегрева воды) 15 кг.

В установке Абдергальдена отгонка производится нри помощи перегретого водяного пара (фиг. 7). Сырая смола из напорного ящика 1, пройдя через фильтр 2, попадает в отстойник 5, в котором происходит отделение воды. Обезволсенная смола направляется в конденсатор 7, в котором она служит охлаждающей лсидкостыо для паров дистиллатов и нагревается до- .100°. Отсюда но трубе 11 смола попадает на верхние тарелки ксяопки 4 и стекает по тарелкам в куб 5, обогреваемый голым огнем; сюда же вводится перегретый до 250° водяной нар. Выделяющиеся в кубе смоляные пары совместно с водяными проходят через колонку 4 навстречу стекающей смоле и отводятся в



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 [ 81 ] 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152