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 ....

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.

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