Способ выделения кислородсодержащих соединений из сланцевых смол

 

№ 145554.

Класс 12q, 14щ

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Подписная группа Л> 52

И. P. Клесмент

СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ КИСЛОРОДОСОДЕРЖАЩИХ

СОЕДИНЕНИЙ ИЗ СЛАНЦЕВОЙ СМОЛЫ

Заявлено 3 июля 1961 r. за К 736831/23-5 в Комитет ио делам изобретений и открытий ири Совете Министров СССР

Олубликовано в «Бюллетене изобретений» Xo G за 1962 r.

В процессе полукоксования прибалтийских горючих сланцев получают смолу, весьма богатую кислородосодержащими соединениями.

Фракции этих смол, кипящие в пределах от 200 до 300, содержат

15 — 20>/а фенолов, 0,7 — 1,:. /0 карбоновых кислот, 30 — 35 нейтральных кислородных соединений и 40 — 45% углеводородов.

Известные спо:обы выделения фенолов из эти; и пм подобным смол, как, например, применяемый в промышленности метод щелочной экстракции, метод экстракции фенолов из сланцевой смолы при помощи метилового спирта и другие методы селективного разделения средних фракций смол полукоксования прибалтийских горючих сланцев, обладают рядом существенных недостатков. А именно: фенолы, выделяемые указанными методами, содержат много нейтральных масел; фенолы получаются обводненными, и для отгонки воды из таких фенолов расходуются большие количества тепла; экстрактные и рафинатные фазы обладают близкими удельными весами, что затрудняет работу экстракционных установок; на одном экстракционном аппарате возможно разделение исходного материала только на две фракции, и промышленные экстр акционные колонны малоэффективны. Поэтому большинство известных способов выделения кислородосодержащих соединений из сланцевой смолы не нашло промышленного применения.

Предложен новый, свободный от вышеуказанных недостатков способ выделения фенолов и других кислородосодержащих соединений из сланцевых смол путем экстракции в колонне заключается в том, чго в колонну, заполненную силикагелем, сначала подают безводный метанол, а затем какой-либо малополярный или неполярный растворитель, например парафинистый бензин; при этом, с целью выделения карбоновых кислот, смолу предварительно пропускают через колонну, заполненную безводной окисью алюминия, пропитанной метанолом. № 145554

В основе описываемого способа лежит одновременное использование процессов экстракции и адсорбции. В качестве оборудования применяют колонны, заполненные адсорбентом силикагелем.

Для разделения применяют два растворителя: один из них, в данном случае, безводный или 90 — 95% метанола, сильно адсорбируемый на неподвижном с;; вторым растворителем служит малоадсорбируемый силикагелем — парафинистый бензин, кипящий в пределах от 70 до 120, которым промывается разделяемое масло. В ходе экстракции разделяемая масляная фракция распределяется между этими двумя растворителями.

П р им е р. Ход и условия процесса разделения масляной фракции.

Разделяемая масляная фракция должна выкипеть в пределах 70—

100 между началом и концом кипения (например, в интервале 200—

270 или 270 — 360 ), так как в случае более ширококипящих фракций разде. пение ухудшается.

Процесс разделения протекает в форме последовательно повторяе мых циклов при следующих примерных показателях технологического процесса.

1. Весовые соотношения компонентов в одном цикле: масло, метанол, бензин=-1: 3, 5: 1,5; масло: силикагель = 1: 5,5.

2. Отношение диаметра к высоте колонны = 1: 10.

3. Скорость движения масла в колонне = 3 — 5,ил/слР в 1 ион.

4. Размер зерен силикагеля — от 0,06 до 0,30 мм.

В начале цикла экстракции на силикагеле, которым заряжена колонна, адсорбирован метанол, которым в конце цикла вымывают адсорбированные фенолы.

Разделяемую масляную фракцию подают в верхнюю часть колонны, где при движении сверху вниз кислородные соединения растворяются в метаноле, адсорбированном на силикагеле, а углеводороды заполняют свободное пространство между зернами силикагеля.

После масла в колонну подают второй растворитель (в данном .случае парафинистый бензин), который вымывает из метанола ней,тральные кислородные соединения. Второй растворитель движется по колонне быстро, масляная фракция медленнее, а метанол остается неподвижным и по отношению к маслу происходит противоточная экстракция. Компоненты масла выходят из колонны в порядке их коэффициентов распределения между двумя растворителями: вначале угле.водороды, а потом нейтральные кислородные соединения. Фенолы вымывают из колонны метанолом вначале одноатомные, а потом двухатомные.

Этим заканчивается цикл экстракции, и колонна опять готова для проведения следующего цикла экстракции. В присутствии метанола силикагель не адсорбирует компонентов масла, и их можно полностью вымывать из колонны.

Для удаления растворителей от выделенных компонентов масляной фракции применяют отдельные колонны, которые могут работать непрерывно, если установка состоит из 4 — 5 экстракционно-адсорбционных колонн с насадкой из силикагеля.

Описанное разделение является высокоэффективным, так как даже короткая силикагелевая насадка обеспечивает несколько сот теоретическчх контактов.

Карбоновые кислоты обладают таким же коэффициентом распределения, как и одноатомные фенолы. Для их выделения рекомендуется масляную фракцию предварительно до подачи ее на силикагелевую № 145554 колонну пропустить через вспомогательную колонку, заполненную безводной окисью алюминия и пропитанную метанолом. Благодаря некоторым щелочным свойствам насадки из окиси алюминия она задерживает преимущественно карбоновые кислоты. После насыщения кислотами окись алюминия регенерируют метанолом.

По сравнению с известными методами описанный способ разделения масляной фракции сланцевой смолы дает возможность селективного разделения сланцевых продуктов на группы соединений (одно- и .двухатомные фенолы, карбоновые кислоты нейтральные кислородные соединения и др.).

При применении безводного метанола расход тепла на его регенерацию небольшой, и фенолы получаются безводными. В качестве второго растворителя может быть использован любой неполярньш или малополярный растворитель, независимо от его удельного веса.

Предмет изобретения

1. Способ выделения кислородосодержащих соединений из сланцевых смол путем экстракции метанолом в колонне, о тл и ч а ю гц и и с я тем, что, с целью более четкого разделения компонентов, в колонну, заполненную силикагелем, сначала подают безводный метанол, а затем какой-либо малополярный или неполярный растворитель, например парафинистый бензин.

2. Способ по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью выделения карбоновых кислот, сланцевую смолу предварительно пропускают через колонну, заполненную безводной окисью алюминия, пропитанной метанолом.

Составитель В. М. Крол

Редактор М. И. Бородина Техред А. А. Кудрявицкая Корректор Г. E. Кудрявцева

Поди. к печ. 29.III-62 r. Формат бум. 70Х108 /, Объем 0,26 изд л

Зак, 3250 Тираж 550 Цена 4 коп.

ЦБТИ Комитета по делам изооретений и открытий при Совете Мшшстров ГССР

Москва, Центр, М. Черкасский пер. д. 2/6.

Типография ЦБТИ, Москва, Петровка, 14.