Глава 2
Выбор объектов и методов для проведения исследований
2.1. Характеристика нафталинсодержащего сырья коксохимических заводов Украины и
выбор объектов для проведения исследования
В коксохимической промышленности для получения нафталина как целевого продукта
используются нафталиновые фракции, получаемые при ректификации каменноугольной
смолы.
Ниже представлен состав нафталиновой фракции заводов Украины, % масс. [22, 26,
79, 83]:
Нафталин
79,5-85,0
Бензотиофен
3,1-4,8
Инден
0,7-1,5
Метилинден
1,3-1,8
Другие нейтральные углеводороды
1,4-2,2
Фенол
Крезолы
0,15-0,30
0,9-2,3
Ксиленолы
0,9-3,0
Индол
0,15-0,20
Бензонитрил
0,10-0,67
1-Метилнафталин
1,4-3,0
2-Метилнафталин
2,5-4,0
Основания:
производные пиридина
хинолин и его производные
0,2-0,3
1,1-1,7
высококипящие основания
0,16-0,18
Количественное содержание перечисленных выше соединений определяется составом
исходной смолы и условиями ее ректификации (фракционирования) [1,22].
В настоящее время производителями нафталиновой фракции являются
смолоперерабатывающие цеха: ОАО «Запорожкокс», ОАО «Авдеевский коксохимический
завод», ОАО «Макеевский коксохимический завод», ОАО «Смолоперерабатывающий
завод» (г.Горловка), ОАО «Днепродзержинский коксохимический завод», ОАО
«Енакиевский коксохимический завод», Стахановский коксохимический завод.
Для нафталинсодержащего сырья коксохимпредприятий Украины характерно высокое
содержание серусодержащих компонентов, в частности, бензотиофена. Его массовая
доля в нафталиновых фракциях отечественного производства колеблется в пределах
3-5 %.
В процессах очистки нафталина основное значение имеют свойства системы
нафталин-бензотиофен.
В табл. 2.1 дано сопоставление физических свойств бензотиофена и нафталина.
Таблица 2.1
Физические свойства бензотиофена и нафталина [22]
Свойства
Бензотиофен
Нафталин
Молекулярная масса
Температура плавления, оС
Температура кипения при атмосферном давлении, оС
Плотность твердой фазы, кг/м3
134,20
31,34
219,9
1165 (20оС)
128,16
80,27
217,96
1179 (24оС)
Плотность жидкой фазы, кг/м3
Показатель преломления (ntД)
Теплота плавления, кДж/моль
Энтропия, Дж/(моль • оС)
Удельная теплоемкость, кДж/(кг•оС)
Поверхностное натяжение, мН/м
Парахор:
экспериментальная величина
вычисленная
Коэффициент кинематической вязкости (99оС), м2/с
Температура воспламенения, оС
1148,4 (32,2оС)
1,6332 (32,2оС)
11,84
223,2 (31,5оС)
1,47 (56,5оС)
42,6 (35оС)
286
196,6
0,85.10-4
101,5
976,9 (82оС)
1,5898 (85оС)
18,8
167 (28оС)
1,775 (90оС)
32,97 (82оС)
312,5
313,0
0,78.10-4 (99,8оС)
87,8
Физические свойства бензотиофена близки к свойствам нафталина, что затрудняет
их разделение известными способами, основанными на массообмене. Химические
свойства бензотиофена и нафталина также близки, так как они являются
электронными аналогами.
Бензотиофен кристаллизуется в виде листочков и обладает характерным запахом
нафталина. Легко растворим в обычных растворителях. Бензотиофену присущи и
характерные реакции. Так, в концентрированной серной кислоте он растворяется с
появлением вишнево-красного цвета, исчезающего при нагревании. При кипячении с
ацетатом ртути в уксуснокислом или спиртовом растворе образует
труднорастворимый кристаллический осадок. Перекись водорода окисляет
бензотиофен при нагревании в растворе уксусной кислоты до диоксипроизводного
соединения, растворимого в кипящей воде.
Бензотиофен относится к наиболее стойким из содержащих серу соединений и не
удаляется из нафталина даже при действии таких обессеривающих агентов, как
расплавленная щелочь при температуре кипения нафталина.
В табл.2.2 представлен средний состав нафталинсодержащего сырья
коксохимпредприятий Украины, выпускаемого в последние годы.
Таблица 2.2
Состав нафталинсодержащего сырья коксохимических
предприятий Украины
Наименование
компонентов
Содержание, % масс., в нафталинсодержащем сырье
Нафтали-новая фракция
Технический нафталин
кристал-лизации-плавления
ректифи-цирован-ный*)
прессован-ный
1,2,4-Триметилбензол (псевдокумол)
0,1-0,2
0,07
(сумма веществ, выкипающих до нафталина)
0,01-0,02
Гидринден
0,2-0,3
0,04-0,05
Инден
0,4-2,8
0,08
0,08-0,40
Бензонитрил
0,1-0,2
Метилинден
0,5-3,8
0,03-0,05
Продолжение табл. 2.2
1,2,3,4-Тетраметилбен-зол (пренитол)
0,2-0,5
Нафталин
80,8-87,1
98,20
94,30
96,16-97,37
Бензотиофен
3,4-4,8
1,60
3,96
1,96-2,90
б- + в-Метилнафталины
2,9-3,5
0,13
0,33
0,10-0,30
Фенолы
3,5-5,8
0,72
0,10-0,20
Органические основания (в пересчете на хинолин)
1,9-2,3
0,61
0,10-0,20
*)Состав ректифицированного нафталина представлен для продукта, полученного на
установке Фенольного завода по схеме централизованной переработки нафталиновой
фракции
Как отмечалось выше, получение высокоочищенных сортов нафталина из нафталиновой
фракции является многостадийным процессом, включающим в себя обязательную
стадию получения технического нафталина. Дальнейшая химическая очистка сводится
к обработке реагентом фактически бинарной смеси нафталин-бензотиофен.
Исследований по разделению этой смеси непосредственно в нафталиновой фракции не
проводилось. Поэтому данное направление представляет научный интерес для
изучения и определения возможности получения очищенного нафталина из фракции
каталитическим методом без применения реагентов. С учетом того, что
нафталиновая фракция является сложной многокомпонентной системой, включающей в
свой состав различные по строению и химическим свойствам вещества,
- Київ+380960830922