Бөліп алу және тазалаудың принципиалды схемасы

1 – кристаллизаторлар; 2 – I-сатының центрифугасы; 3 – II-сатының центрифугасы; 4 – толуолды ІІ-сатының «маточный» ерітіндісінен бөлуге арналған ректификациялық бағана; 5 – толуолды дуролдан бөлуге арналған ректификациялық бағана;

а – шикізат; б – ІІ-сатының «маточный» ерітіндісімен суытылған шикізат қоспасы; в – І-сатының тұнбасы; г – II-сатының кристалдану шикізаты;

д – І-сатының «маточный» ерітіндісі; е – ІІ-сатының тұнбасы;

ж – ІІ-сатының «маточный» ерітіндісі; з – толуол; и – толуолды бөліп алғаннан кейінгі ІІ-сатының «маточный» ерітіндісі; к – дурол.

І-сатының «маточный» ерітіндісінің құрамында көп мөлшерде изодурол болады. Оны дурол өндіру үшін изомерлеуге немесе еріткіш ретінде қолдануға болады. Еріткішті бөліп алғаннан кейінгі ІІ-сатының «маточный» ерітіндісі кристалданудың І-сатысына қайта оралады. Кристалданудың ІІ-сатысының қатты өнімі балқытылады және сұйық күйінде ректификацияға беріледі. Бұл жерде таза дуролдан еріткіштің қалдығы айдалады.

Тауарлық дуролдың сапасы жоғары: кристалдану температурасы 78,8⁰С, құрамындағы негізгі заттың мөлшері 90% және одан жоғары. Кристалдануға түсетін дуролдың шығымы 89%-ға жетеді. Дуролдың шығымы І-сатының «маточный» ерітіндісін изомерлегенде артатындығы байқалды.

Мұнай мен көмірді өңдеудің өндірістік процестерінен дуролды бөліп алумен қатар оны синтездеу әдістері де жасалды. Шикізат ретінде қол жетімді ресурстары айтарлықтай жоғары екі- және үшметилбензолдар қолданылады. Дуролды синтездеу технологиясының ішінде ксилолдар немесе үшметилбензолдарды метилдеу, сонымен қатар псевдокумолды формальдегидпен конденсациялау арқылы дипсевдокумилметан алып, оны әрі қарай псевдокумол мен дуролға гидрокрекинглеу процестері жақсы зерттелген.

Нафталин – фталь ангидридін алуда қолданылатын дәстүрлі шикізат. Нафталинді тас көмір шайырынан бөліп алады. Техникалық коксхимиялық нафталиннің негізгі қоспасы – тионафтен. Өндірістің көптеген салаларына құрамында 1%-дан төмен күкіртті қосылыстар бар нафталин қажет. Көптеген жағдайларда бұл талаптарды каталитикалық риформинг дистиллятын гидрогенизациялық деалкилдеу жолымен алынған мұнай нафталині қанағаттандырады. Ол тионафтен мен басқа да күкіртті қосылыстардан босатылған және химиялық таза нафталин. Бірақ, мұнай нафталинінің бағасы коксхимиялық нафталин бағасымен салыстырғанда анағұрлым жоғары.

Тас көмір шайырын ректификациялау арқылы мынадай фракцияларды бөліп алады: «шикі» бензолмен бірге өңделетін жеңіл май (80-160⁰С) фракциясы; фенол фракциясы (165-210⁰С); нафталин фракциясы (216-230⁰С); сіңіргіш фракция (235-300⁰С); антрацен фракциялары: біріншісі (280-360⁰С) және одан жоғары температурада қайнайтын екінші фракция.

Нафталин фракциясында оның тас көмір шайырындағы ресурстарына қарағанда 80-85% нафталин концентрленеді.

Техникалық нафталинді нафталин фракциясынан престеу немесе дистилдеу сияқты кристалдау әдістерімен бөліп алады.

Нафталинді тионафтеннен тазалаудың екі бағыты бар: нафталиннен бос тионафтенді бөліп алып, оны әрі қарай пайдалану немесе тионафтенді нафталиннен физикалық қасиеттері бойынша ерекшеленетін және одан оңай бөлінетін қосылысқа айналдыру.

Техникалық нафталинді тазалаудың кең тараған әдістерінің бірі әр түрлі нұсқада күкірт қышқылымен тазалау әдісі. Процестердің химизмін мынадай схема түрінде бейнелеуге болады:

Сульфирлеу, алкилдеу және нафталинді формальдегидпен конденсациялау сияқты реакциялар қатар жүруі мүмкін.

Нафталинді тиофеннен және басқа да күкіртті қосылыстардан тазалаудың ең жақсы әдісі – каталитикалық гидротазалау. Гидрогенизациялық тазалау әдісінің жүру жағдайларын таңдағанда негізгі өнімнің шығынын арттыратын нафталиннің жартылай гидрогенденуі қауіпті екенін ескеру қажет.

Көптеген шет елдік қолдырғыларда нафталинді каталитикалық гидротазалау үшін "Юнион Файнинг" процесі қолданылады. Бұл процестің нәтижесінде 95%-тік техникалық өнімнен 98%-тік нафталин алады, әрі тионафтеннің мөлшері 3,5-тен 0,04%-ке дейін кемиді.

Тазалығы 95-97% болатын нафталинді ректификация арқылы бөліп алудың болашағы зор, бірақ тионафтен-нафталин негізгі екі компоненттің салыстырмалы ұшқыштық коэффициенті жоғары емес болғандықтан (α =1,09) жоғары флегма саны 15-31 жағдайында тиімділігі 55 теориялық тарелка болатын бағана қажет.

Сонымен қатар нафталинді тиофен мен басқа да қоспалардан селективті еріткіштер қолданып тазалау процестерінің болашағы зор. Бұл процестер: экстрактілі кристалдау, экстракция, экстрактілі және азеотропты ректификация.

Полициклді ароматты көмірсутектердің ішінде антрацен, фенантрен және аценафтеннің өндірістік мәні жоғары.

Әдетте полициклді ароматты көмірсутектерді жоғары температуралы тас көмір шайырынан алады. Бұл шикізат полициклді ароматты көмірсутектерді бөліп алу үшін ең керемет шикізат көзі болып есептеледі. Іс жүзінде барлық әдістер осы шикізатты қолдануға негізделген.

Антраценнің әлемдік өндірісі 30 мың тоннаны құрайды. Ол көбінесе бағалы бояғыштар жасауға жұмсалатын антрахинон өндіруде қолданылады.

Тас көмір шайырын тура ректификациялау арқылы полициклді ароматты көмірсутектермен байытылған санаулы фракциялар алу мүмкін емес. Сондықтан мұндай фракцияларды бөліп алу үшін шайырдың күрделі фракцияларын (антраценді, сіңіргіш, пек дистилляттары) алдымен ректификациялайды. Осындай жолмен алынған бір немесе бірнеше байытылған фракцияларды әрі қарай өңдейді. Таза өнімдерді бөліп алу үшін физикалық та, химиялық та әдістер қолданылады.

Тас көмір шайырының бірінші антрацен фракциясынан кристалдау әдісі арқылы бөлініп алынған шикі антраценнің құрамында 25-33% (мас.) аралығында негізгі зат болады. Сонымен қатар, шикі антраценнің құрамында 14-16% (мас.) фенантрен, 24-25% (мас.) карбазол бар.

Экстрактілі кристалдау арқылы ацетоннан әрі қарай құрамында 93-96% (мас.) негізгі зат бар байытылған антрацен алады.

Негізгі әдебиет 2[80-83; 277-285; 300-316], 3[281-312]

Қосымша әдебиет 1[326-335]

Бақылау сұрақтары:

1. С₉-С₁₀ моноциклді арендерді бөліп шығару және алу.

2. Дуролды бөліп алу және тазалау.

3. Нафталинді бөліп алу және тазалау.

4. Антраценді бөліп алу және тазалау.

Дәріс №11. Арендер мен олардың маңызды туындылары өндірісінің өнеркәсіптік процестерінің принципиалды технологиялық схемалары.

Бензол, ксилолдар, полиметилбензолдар және басқа да негізгі ароматты көмірсутектер өндірісінің технологиялық процестері алдыңғы дәрістерде толық баяндалған.

Бұл дәрісте маңызды ароматты көмірсутектерді өңдеудің кейбір өндірістік процестерімен танысамыз.

Химиялық өнеркәсіпте қолданылатын барлық ароматты көмірсутектердің 50% мөлшері бензолдың үлесіне тиесілі. Бензолдың 80%-дан артық мөлшері этилбензол, изопропилбензол (кумол) және циклогексан өндірісіне жұмсалады. Бензолды анилин мен малеин ангидриді өндірісіне тұтынудың жылдам өсуі байқалып отыр. Бензолды қолданудың негізгі бағыттары 16-суретте көрсетілген. Суреттен көріп отырғанымыздай, бензолдың көп мөлшері пластикалық массалар, жасанды талшықтар және жасанды каучук компоненттері өндірісіне жұмсалады.