Курсовая работа по дисциплине: «Физика и химия горючих ископаемых» На тему: «Переработка каменноугольной смолы, полученной при коксовании»

4.4 Поглотительная фракция

В табл. 6 представлен состав поглотительной фракции Нижне-Тагильского металлургического комбината [4].

Таблица 6 - Состав поглотительной фракции

Компоненты	Содержание компонентов во фракции, %	Компоненты	Содержание компонентов во фракции, %
Бензольные углеводороды Инден и др. непред. углеводороды Индол Диметилнафталин Основания Фенолы 1-метилнафталин 2-метилнафталин	0,5 3,0 5,0 8,0 5,0 2,0 6,0 8,0	Нафталин Дифенил Аценафтен Флуорен Дифениленоксид Фенантрен Антрацен Карбазол	12,0 2,5 14,5 6,0 4,5 1,0 1,0 0,5

Поглотительная фракция (тяжелая фракция) преимущественно используется для приготовления поглотительного масла, которое получают после отмывки фракции от фенолов. Поглотительное масло используют в основном в качестве поглотителя бензольных углеводородов из коксового газа, а также для приготовления технических масел и других технических продуктов. Поглотительная фракция применяется также как сырье для получения высококипящих фенолов и тяжелых пиридиновых оснований - хинолина, изо- хинолина и их гомологов.

4.5 Антраценовая фракция и ее компоненты

Антраценовая фракция каменноугольной смолы имеет широкий температурный предел выкипания (начало кипения 240-280 ºС, отгон до 360- 410 ºС составляет 90 %). Кроме основных компонентов, антрацена, карбазола и фенантрена, в антраценовой фракции содержится большое количество и других углеводородов, которые при дальнейшей ее переработке в целях выделения основных компонентов мешают их концентрированию, образуя системы со сложными структурами фазовых диаграмм жидкость-пар и жидкость-твердое. Присутствие смолистых веществ увеличивает вязкость антраценовой фракции и затрудняет ее кристаллизацию.

Состав 1-й антраценовой фракции приведен в табл. 7. В 1-й антраценовой фракции сосредотачиваются до 90 % от ресурсов антрацена, фенантрена и карбазола. За счет снижения верхнего температурного предела отбора фракций по сравнению с общей антраценовой фракцией количество высококипящих компонентов в 1-й антраценовой фракции уменьшается, и это приводит к снижению ее вязкости.
В настоящее время в коксохимической промышленности широко применяют кристаллизацию 1-й антраценовой фракции в целях выделения сырого антрацена и антраценового масла и дальнейшей их переработки. В сырой антрацен переходит до 80 % антрацена, 50 % карбазола и 30 % фенантрена, а также до 10 % дифениленсульфида, дифениленоксида и флуорена от ресурсов во фракции. Рядовой сырой антрацен на 70 % состоит из фенантрена, антрацена и карбазола. Состав сырых антраценов разных групп заводов представлен ниже (в %):
Заводы Донбасса Заводы Востока России
Антрацен 16 - 25 21 - 25
Фенантрен 19 - 25 19 - 29
Карбазол 16 - 26 22 - 30

Таблица 7 - Состав 1-й антраценовой фракции

Компоненты	Содержание компонентов во фракции, %
Нафталин Метилнафталины Аценафтен Флуорен Дифениленоксид Антрацен Фенантрен Карбазол Пирен Другие многоядерные углеводороды Сернистые соединения Ксиленолы Нафтолы и другие высококипящие фенолы Хинолин и гомологи Другие высококипящие основания	3,6 3,6 2,0 2,4 1,2 5,0 21,2 5,6 5,4 39,1 5,4 0,3 2,5 0,3 2,4

Выход сырого антрацена в зависимости от условий кристаллизации может составлять от 10 до 30 % от антраценовой фракции [7].

Основные ресурсы фенантрена сосредоточены в антраценовом масле, поэтому из него может быть выделен фенантрен. Антраценовое масло является одним из лучших антисептиков древесины, поэтому используется для приготовления шпалопропиточного масла.
На сегодняшний день единственным продуктом переработки антраценовой фракции в промышленном масштабе в Росси и Украине является антрацен, который получают из сырого антрацена; попутно могут быть также выделены некоторые количества карбазола и фенантрена.
Кроме того, сырой антрацен без переработки применяют в дорожном строительстве и как компонент низкосортных топлив.
Сырой антрацен под названием «Антрацен технический каменноугольный» является товарным продуктом. Он применяется в производстве синтетических дубителей, красителей, сажи (вместе с антраценовой фракцией) и для энергетических целей.
Выход сырого антрацена от каменноугольной смолы составляет 2-2,2%.
В последнее время значительные количества антраценовой фракции (без кристаллизации) начали использовать в качестве сырья для получения технического углерода.
Сырьем для получения антрацена, карбазола и фенантрена служит сырой антрацен, полученный при кристаллизации I антраценовой фракции. Он представляет собой смесь антрацена, карбазола, фенатрена, их гомологов и других высококипящих ароматических соединений. Такая смесь не может быть использована как сырье для органического синтеза. Главные компоненты сырого антрацена имеют вполне определенную ценность для промышленности органического синтеза.
Сырой антрацен - это твердый маслянистый продукт, содержащий, % (по массе): антрацена 18-26, карбазола до 30, фенантрена около 30, каменноугольных масел и высококипящих продуктов 25-50.
Содержащиеся в сыром антрацене примеси - многоядерные соединения (выкипающие выше 360°С) - затрудняют процессы получения антрацена и других компонентов особо глубокой степени очистки.
Антрацен представляет собой моноклинические бесцветные листочки. Он хорошо растворяется при температуре 50-100°С в сольвенте, тяжелом бензоле, в легких и тяжелых пиридиновых основаниях. Очищенный антрацен используется в основном для производства антрахинона, который применяют для синтеза особо прочных протравных, кислотных и кубовых красителей для крашения синтетических волокон. Алкилированием антрацена получают масла специального назначения.
Карбазол (дибензопиррол) представляет собой бесцветные листочки, хорошо растворимые в тяжелых пиридиновых основаниях при температуре 80-100°С, в ацетоне и других растворителях.
Карбазол в отличие от антрацена и фенантрена проявляет кислые и основные свойства и при определенных условиях вступает в реакцию с кислотами и щелочами, склонен к реакциям сополимеризации с ненасыщенными соединениями и реагирует с альдегидами.
На этих свойствах карбозола основываются те методы разделения сырого антрацена, по которым либо сначала удаляют фенантрен (растворителями), а затем разделяют антрацен и корбазол, либо сначала удаляют корбазол (химическим способом), а затем разделяют антрацен и фенантрен.
Карбазол используется для производства красителей, некоторых инсектицидов (пирозан) и пластасс, карбазол-формальдегидных смол и сополимерных карбазол-инден-кумароновых смол. Фенантрен представляет собой бесцветные моноклинические лепесточки. Он значительно лучше антрацена и карбазола растворим в бензоле, толуоле, сольвентах I и II, в тяжелом бензоле, легких и тяжелых пиридиновых основаниях. Фенантрен является исходным сырьем для получения дифеновой кислоты, фенантрен-формальдегидных смол, фенантрахинона и других веществ.
Выделение из сырого антрацена индивидуальных компонентов основано на их различии в растворимости или отношении к реагентам и к процессу ректификации.
Известен ряд методов разделения сырого антрацена, которые предусматривают либо комплексное использование компонентов (антрацена, карбазола, фенантрена), либо выделение только антрацена и использование остатка в производстве сажи, дорожных дегтей и т.д.
Последние методы можно разделить на группы:
) обработка антрацена селективными растворителями;
) разделение антрацена химическим путем;
) выделение компонентов из сырого антрацена с помощью ректификации при нормальном и пониженном давлении.
Практическое применение получили методы, основанные на выделении компонентов путем кристаллизации из растворителей и калиплавление.
Из других методов получения технического антрацена известны очистка жидкой сернистой кислотой, жидким аммиаком, оксидами азота, каталитическим окислением.