Источник: Кокс и химия. 1984 - №9, с. 27-29.
В настоящей работе приведены результаты исследований, выполненных с целью определения состава малосернистой каменноугольной смолы и фактических характеристик процесса ректификации ее в коксохимическом производстве Новолипецкого металлургического комбината.
Ректификацию смолы в цехе осуществляют на двух одноколонных трубчатых агрегатах непрерывного действия. Фракции, получаемые при ректификации смолы, выводят из колонны со следующих тарелок (счет тарелок в колонне снизу вверх): легкой с 54-й, фенольной с 44-й, нафталиновой с 26-й, поглотительной с 12-й, I антраценовой с 6-й и 8-й тарелок (соответственно с 1-го и 2-го агрегатов); II антраценовую фракцию отбирают снизу колонны.
Смола, поступающая на II ступень нагрева трубчатой печи, имела следующую характеристику: плотность при 20°С 1,191 г/см3; содержание, % (по массе): нафталина 9,2; воды 0,3. Расход ее на 1-м и 2-м агрегатах был равен соответственно 11,4 и 12,3 м3/ч.
Технологические (среднесменные) показатели процесса ректификации смолы приведены далее табл.1.
| Агрегат №1 | Агрегат №2 | |
| Температура, °С | ||
| смолы после I ступени трубчатой печи | 130 | 134 |
| паров после испарителя I ступени | 100 | 100 |
| смолы после II ступени трубчатой печи | 409 | 398 |
| паров после испарителя II ступени | 357 | 365 |
| паров вверху колонны | 110 | 110 |
| Фракции на выходе из колонны: | ||
| фенольной | 175 | 172 |
| нафталиновой | 209 | 209 |
| поглотительной | 245 | 247 |
| I антраценовой | 289 | 303 |
| II антраценовой | 303 | Не опр. |
| Расход рефлюкса, м3/ч | 3,5-4,0 | 2,1-2,5 |
Характеристика полученных фракций показана в табл. 2.
| Фракции | Выход от смолы, % (по массе) | Плотность при 20 °С, г/см3 | Содержание нафталина *, % |
| Легкая | 0,3 | 0,920 | Не опр./4,8 |
| Фенольная | 1,6 | 1,017 | 22,2/26,5 |
| Нафталиновая | 8,8 | 1,024 | 82,2/83,5 |
| Поглотительная | 6,7 | 1,067 | 15,4/16,9 |
| Антраценовая (общая) | 19,0 | 1,170 | Не опр./3,0 |
| Пек + потери (по разности) | 63,6 | Не определяли | |
| * В числителе приведены данные криоскопичесокго анализа, в знаменателе - хроматографического. | |||
При 9,2 %-ном содержании нафталина в смоле степень извлечения его в нафталиновую фракцию от ресурсов в смоле на стадии ее ректификации составила 78,63 % (по результатам криоскопического анализа смолы и фракции).
Фракции, полученные при ректификации смолы, анализировали на хроматографе ЛХМ-8МД. Расчет хроматограмм проводили методом внутренней нормализации. С учетом состава фракций и их выхода от смолы определяли компонентный состав смолы, поступающей на разделение во фракционную колонну смолопе-рерабатывающих агрегатов. Состав ее был следующий, % (по массе): бензол 0,17; толуол 0,06; ксилолы 0,12; триметилбензолы + пиколины 0,05; индан 0,27; коллидины 0,03; инден 0,3; бен-зонитрил 0,13; нафталин 9,45; тионафтен 0,26; (b-метилнафталин 1,52; а-метилнафталин 0,48; фенол + крезолы 0,90; основания 0,69; дифенил 0,70; диметилнафталины 0,30; ксиленолы 0,15; аценафтен 1,55; дифениленоксид 0,91; индол 0,10; флуорен 1,56; 2- и 3-метилфлуорены 0,57; антрацен+фенантрен 4,3; карбазол 1,2; флуо-рантен 0,46; неидентифицированные соединения 2,45; неиспаряющийся остаток (от антраценовой фракции) 7,6. Распределение компонентов по фракциям от их ресурсов в смоле приведено в табл. 2.
Анализ данных о распределении тионафтена по фракциям при ректификации малосернистой смолы (содержание тионафтена 0,26%) и смолы с повышенной его концентрацией (0,43%) показал 2, что с уменьшением содержания тионафтена в смоле увеличивается степень его сосредоточения в нафталиновую фракцию от ресурсов в смоле. Так, при ректификации малосернистой смолы Новолипецкого металлургического комбината она достигает 84 % против 62 % у смолы с повышенной сернистостью Горловского коксохимического завода при ректификации смолы в обоих случаях на одноколонных трубчатых агрегатах.
Вследствие близости температур кипения тионафтена (220 °С) и нафталина (218°С), а также свойства тионафтена образовывать азеотропную смесь с нафталином (Пат. 3649708 (США), 1972) тионафтен при ректификации смолы сосредоточивается в основном в нафталиновой фракции. Поскольку, однако, тионафтен образует азеотропы и с другими соединениями смолы, то он присутствует и в других фракциях. Уменьшение концентрации тионафтена в смоле, по-видимому, вызывает изменение в составе азеотропов его с этими соединениями без снижения степени его азеотропии с нафталином, что и приводит к наибольшему сосредоточению тионафтена в нафталиновой фракции при ректификации малосернистой смолы по сравнению с показателями его распределения при ректификации сернистой смолы.
Таким образом, на основании проведенных исследований определены ресурсы основных компонентов в малосернистой каменноугольной смоле с повышенной плотностью, выход и качество фракций в процессе ее ректификации. Показано, что степень сосредоточения нафталина в нафталиновую фракцию достигает ~78% от ресурсов его в смоле при ее ректификации, а потери нафталина с другими фракциями составляют: 11,9% с поглотительной, 6,0% с антраценовой, 4,4 % с фенольной. Установлена обратная зависимость сосредоточения тионафтена в нафталиновой фракции от концентрации его в смоле при ее ректификации.