Способ получения 45%-ного антрацена

 

Использование: коксохимическая промышленность. Сущность изобретения: охлаждение расплавленного сырого антрацена с повышенной скоростью, равной 35 - 60 С/ч, до 110 - 115С, отделение жидкой фазы при пониженном давлении, последующий нагрев твердого остатка до 120± 1°C и отделение при этом вновь образующейся жидкой фазы.

Изобретение относится к обогащению антраценсодержащего сырья с содержанием антрацена ≥ 25% и может быть использовано в коксохимической промышленности.

Известен способ получения 40% -ного антрацена, реализованный в промышленности, по которому 1 антраценовую фракцию каменноугольной смолы охлаждают и кристаллизуют в механических кристаллизаторах, после чего полученную закристаллизованную массу разделяют фугованием с помощью центрифуги на жидкую (масло) и твердую фазы, последнюю подвергают промывке горячим поглотительным маслом на сетке центрифуги и затем сушке. Полученный целевой продукт содержит, мас. % : антрацен 40,1-43,2, карбазол 25,1-28,1. Выход целевого продукта составляет 0,8 мас. % от каменноугольной смолы или 9,3 мас. % от 1 антраценовой фракции (0,8/8,6)·100, где 8,6 - средний выход 1 антраценовой фракции, мас. % от смолы (см. Гоголева Т. Я. , Максимов Л. С. и др. Исследование распределения компонентов каменноугольной смолы по фракциям в зависимости от ее влажности. Кокс и химия, 1982, N 2, с. 40-44, табл. 4).

Недостатками этого способа являются: низкий выход продукта - 40% -ного антрацена от 1 антраценовой фракции 9,3 мас. % и от смолы 0,8 мас. % ; громоздкость схемы из-за необходимости применения разнотипного оборудования (механический кристаллизатор, мешалка, центрифуга, скребковый транспортер и др. ), что приводит удорожанию процесса.

Наиболее близким является способ получения антраценового продукта с содержанием антрацена 40 мас. % , по которому исходную горячую антраценовую фракцию смешивают с сырым антраценом, содержащим 20-30 мас. % антрацена, полученным из маточного расплава, в массовом соотношении 1: (0,5-1,5). Полученную смесь нагревают до полного расплавления при перемешивании и затем охлаждают со скоростью 3 град/ч до 75-80^оС и при этой температуре разделяют фугованием с помощью центрифуги на твердую фазу - целевой 40% -ный продукт и жидкую фазу - маточный расплав, который охлаждают и разделяют фугованием с получением отфильтрованного масла и сырого антрацена. Полученный сырой антрацен передают на смешение с исходной антраценовой фракцией, а отфильтрованное масло выводят из цикла переработки фракции.

Недостатком этого способа является: невысокое качество целевого продукта, в котором содержится не более 41 мас. % антрацена; низкий выход целевого продукта 30% от перерабатываемой смеси антраценовой фракции и сырого антрацена; невысокая производительность процесса из-за длительности охлаждения сырья при малой скорости снижения температуры 3 град/ч до 75-80^оС, а также из-за большой доли рециркулируемого сырого антрацена в исходную антраценовую фракцию для обеспечения необходимого массового соотношения фракция: сырой антрацен, равного 1: (0,5-1,5).

Целью изобретения является повышение выхода продукта и повышение в нем содержания антрацена.

Поставленная цель достигается описанным способом, в котором охлаждение сырого антрацена ведут с повышенной скоростью, равной 35-60 град/ч до 110-115^оС, при которой отделение жидкой фазы от твердой проводят при пониженном давлении, после чего твердую фазу нагревают до 120 ±1^оС и отделяют при этом вновь образующуюся жидкую фазу.

Сущность предложенного способа состоит в следующем.

Расплавленный сырой антрацен с температурой 160-170^оС, с содержанием антрацена ≥ 25 мас. % охлаждают со скоростью 35-60 град/ч от 160-170 до 110-115^оС и при конечной температуре охлаждения в системе создают вакуум и при давлении ниже атмосферного (300-600 мм рт. ст. ) отделяют в течение не более 0,3-0,7 ч незакристаллизовавшуюся жидкую фазу от твердой фазы. Затем твердую фазу при том же пониженном давлении нагревают от 110-115 до 120^оС в течение 1,2-2,0 ч и одновременно отделяют при этом вновь образующуюся жидкую фазу от твердого остатка. После чего в системе создают нормальное давление и твердый остаток - целевой продукт выводят из цикла переработки сырья. Полученный целевой продукт с содержанием антрацена ≥ 45 мас. % используют в дальнейшем для получения 93-98% -ного обогащенного антрацена известными способами (перекристаллизацией из растворителей, жидкостной экстракцией с двумя растворителями и др. ).

Охлаждение сырого антрацена со скоростью 35-60 град/ч до 110-115^оС, последующее нагревание твердой фазы до 120± 1^оС и отделение незакристаллизовавшейся и вновь образующейся жидких фаз при пониженном давлении приводит к такому перераспределению ее компонентов и их эвтектик между жидкой и твердой фазами, когда существенно изменяется компонентный состав твердого остатка в сравнении с исходным сырьем, что и обеспечивает повышение выхода целевого продукта и содержания в нем антрацена ≥ 45% .

Исследование данного технического решения на соответствие критерию существенного отличия показало, что в известных источниках информации не имеется подобного решения. Причем факт использования выбранных технологических приемов, которые обеспечивают подобное изменение состава твердого остатка, приводящее к повышению выхода получаемого целевого продукта и содержания в нем антрацена, вообще неизвестен. Все это дает основание считать данное предложение отвечающим требованиям к существенности отличий.

П р и м е р. 1000 г расплавленного сырого антрацена с температурой 165^оС с содержанием антрацена 25 мас. % охлаждают со скоростью 40 град/ч до 110^оС при нормальном давлении, затем при конечной температуре охлаждения 110^оС в системе создают вакуум и при давлении ниже атмосферного 420 мм рт. ст. отделяют в течение 0,5 ч незакристаллизовавшуюся жидкую фазу от твердой фазы, после чего твердую фазу при том же пониженном давлении нагревают от 110 до 120^оС в течение 1,2 ч и одновременно отделяют при этом вновь образующуюся жидкую фазу от твердого остатка. Затем в системе создают нормальное давление и твердый остаток - целевой продукт выводят из цикла переработки сырья. Выделенные жидкие фазы смешивают с получением масла, которое также выводят из цикла переработки сырья.

В результате получают следующие конечные продукты, г: Масло 605 Целевой продукт 380 Потери 15.

Полученный целевой продукт в количестве 380 г, что соответствует выходу его от исходного сырого антрацена 38,0 мас. % , содержит 45,2 мас. % антрацена. Извлечение антрацена от ресурсов его в сырье составит 66,1% ( 100).

В табл. 1 приведены данные, иллюстрирующие влияние температуры охлаждения сырья и температуры нагревания твердой фазы на выход целевого продукта и содержание антрацена в нем.

Из приведенных данных в табл. 1 видно, что при снижении температуры охлаждения сырья ниже, чем 110^оС, также достигаются улучшенные показатели процесса. Однако охлаждение сырья до такой температуры повысит продолжительность охлаждения, что приведет к снижению производительности процесса.

При повышении температуры охлаждения сырья выше 115^оС уменьшают выход целевого продукта на 5% и содержание антрацена в нем до 43% (на 2,9% ) и не достигается поставленная цель.

Из табл. 1 также видно, что при снижении температуры нагревания твердой фазы ниже 120± 1^оС уменьшается содержание антрацена в целевом продукте на 5,9% и не достигается поставленная цель. При повышении температуры нагревания твердой фазы выше 120^оС, хотя в целевом продукте повышается содержание антрацена с 45,2 до 46 мас. % , однако снижается его выход на 4% , а также степень извлечения антрацена от ресурсов в сырье с 66,1 до 60,2% ( 100).

Таким образом, выбранные температура охлаждения сырья 110-115^оС и температура нагревания твердой фазы 120 ±1^оС являются оптимальными, что обеспечивает увеличение содержания антрацена в целевом продукте и его выхода от сырья.

В табл. 2 приведены данные, иллюстрирующие влияние скорости охлаждения на выход целевого продукта и содержание антрацена в нем.

Из приведенных данных в табл. 2 видно, что при снижении скорости охлаждения сырья ниже 35 град/ч, хотя и увеличивается содержание антрацена в продукте на 0,3% , однако выход продукта от сырья уменьшается на 0,8% .

При повышении скорости охлаждения сырья выше 60 град/ч, хотя и увеличивается выход продукта от сыpья на 1,9% , однако снижается содержание антрацена в продукте до 43,7% и не достигается поставленная цель.

Выбранная скорость охлаждения сырья 35-60 град/ч является оптимальной, что обеспечивает повышение содержания антрацена в целевом продукте и выхода его от сырья.

Применение давления ниже атмосферного при отделении незакристаллизовавшейся жидкой фазы фракции и вновь образующейся жидкой фазы при нагревании твердой фазы обеспечивает быстрое удаление как основной жидкой массы, так и масляной пленки, оклюдированной на поверхности кристаллов, чего нельзя достигнуть при отделении этих жидких фаз при нормальном давлении.

В табл. 3 приведены сопоставительные данные получения антраценсодержащего продукта по известным и предложенному способу.

Как следует из приведенных данных, при получении целевого продукта предложенным способом в нем повышается содержание антрацена на 3,4 и 4,5% по сравнению с базовым объектом и прототипом соответственно. Кроме того, повышается выход целевого продукта от сырья в 4 раза по сравнению с базовым объектом и на 7,7% по сравнению с прототипом. (56) Максимов Л. С. и др. Производство 40% -ного антрацена. Кокс и химия, 1972, N 3, 47-48.

Гоголева Т. Я. , Максимов Л. С. и др. - Кокс и химия, 1982, N 9, 40-44.

Патент ФРГ N 1081899, кл. C 10 C, 1960.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 45% -НОГО АНТРАЦЕНА путем охлаждения и кристаллизации расплавленного сырого антрацена, отделения жидкой фазы от твердой, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода продукта и повышения в нем содержания антрацена, охлаждение сырого антрацена ведут с повышенной скоростью, равной 35 - 60 град/ч, до температуры 110 - 115^oС, при которой отделение жидкой фазы от твердой проводят при пониженном давлении, после чего твердую фазу нагревают до 120 ± 1^oС и отделяют при этом вновь образующуюся жидкую фазу.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2