Способ очистки нафталина

 

Изобретение относится к способам очистки нафталина и может найти применение в коксохимической промышленности для выделения чистого нафталина, используемого для получения органических полупродуктов. Сущность изобретения заключается в том, что нафталинсодержащее сырье обрабатывают элементарной серой, взятой в количестве 1-6) молей на моль примесей сырья при температуре 120-380^oС в течение 0,3-20 ч при давлении 1-21 ат. Выделение конечного продукта осуществляют известным приемом - дистилляцией. Технический результат: примеси, содержащиеся в исходном сырье, окисляются и образуют нелетучие продукты конденсации с серой, пригодные для получения других целевых продуктов. Положительный эффект от использования изобретения выражается в получении нафталина высокого качества, снижении энергетических затрат, использовании доступного сырья и серийного оборудования, а также улучшении экологии. 6 табл.

Изобретение относится к способам очистки нафталина и может найти применение в коксохимической промышленности для выделения чистого нафталина, пригодного, например, для производства фталевого ангидрида, нафтолов и других химических продуктов.

Известен способ очистки нафталинсодержащих продуктов, включающий окислительную очистку нафталиновой фракции с применением перекисного соединения при повышенной температуре и последующую дистилляцию продукта очистки.

В качестве перекисного соединения используют перекисные продукты озонолиза, а в качестве сырья для получения перекисей нафталиновую фракцию, сольвент-нафту или головной продукт ректификации нафталиновой фракции. Озонолиз проводят в среде четыреххлористого углерода [1] К недостаткам способа относится сложность его осуществления, а также получение отходов очистки, требующих для получения из них сырья для других целевых продуктов обязательной, довольно сложной дополнительной переработки.

Известны также способы очистки нафталина путем каталитического окисления примесей с использованием в качестве катализатора ванадиевого шлака, промотированного окисью кобальта [2] или ванадия [3] Высококачественный нафталин получают путем пропускания нафталинсодержащего сырья через слой цеолита в виде раствора в алифатическом или ациклическом углеводороде при 20-30^oС и атмосферном давлении [4] Известные способы дороги, энергоемки и сложны в аппаратурном оформлении. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому способу очистки нафталина является известный способ [5] предусматривающий использование окисления примесей к нафталину с помощью водного раствора серной кислоты, содержащего перекись водорода. Выделение конечного продукта осуществляется ректификацией.

К недостаткам способа относится необходимость использования специального оборудования на стадии предварительной отмывки нафталинсодержащего сырья растворами щелочи и кислоты, что усложняет способ, делает его более энергоемким и приводит к образованию отходов в виде сточных вод, требующих дополнительной очистки перед сбросом в водоемы, что снижает эффективность процесса и ухудшает экологию.

Цель изобретения является усовершенствовать способ очистки нафталина путем выбора нового окислителя, условий осуществления процесса окисления нафталинсодержащего сырья этим окислителем, обеспечивающих получение нафталина при высоких выходе и качестве более простым, менее энергоемким и экологически чистым путем с одновременным переводом примесей в сырьевые компоненты, пригодные без дополнительной переработки использоваться для получения других целевых продуктов.

Это достигается тем, что в способе очистки нафталина, предусматривающем обработку сырья окислителем и выделение конечного продукта дистилляцией, в качестве окислителя используют элементарную серу в количестве 1-6 молей на моль примесей, причем процесс окисления осуществляют при 120-380^oС в течение 0,3-20 ч при давлении 1-21 ат.

Использование в качестве простого вещества для обработки исходного нафталинсодержащего сырья серы позволяет перевести примеси (непредельные соединения, фенолы, индол, основания и прочие) в нелетучие смолистые продукты за счет образования S-х мостиков с получением сырья, пригодного для приготовления других целевых продуктов, например, пленкообразующих, что повышает эффективность процесса.

Введение серы в определенном соотношении к примесям и ведение процесса при заданной температуре, давлении и времени обеспечивают высокую эффективность процесса за счет осуществления его в гомогенной среде (так как сера при повышенной температуре плавится и растворяется в нафталине), позволяют отказаться от специального оборудования, обеспечивающего в том числе и контакт сырья с реагентом, что упрощает способ очистки при получении целевого продукта высокой степени чистоты и большом выходе его от ресурса в исходном сырье, что делает его менее энергоемким, а также не требует предварительной отмывки сырья, не приводит к образованию сточных вод и повышает его экологическую ценность.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом: нафталинсодержащее сырье (состав представлен в табл. 1) помещают в реактор, снабженный холодильником, термометром, рубашкой для обогрева и мешалкой, расплавляют, подогревают до 120^oС и вводят необходимое количество серы (использована сера коллоидная, коксохимическая по ГОСТу 5581-56, содержание основного вещества в пересчете на безводную массу 97% содержание воды не более 30%).

Смесь перемешивают до полного расплавления серы и получения гомогенной массы, Подогревают до заданной температуры и выдерживают при определенном давлении при перемешивании заданное время. По окончании выдержки нафталин выделяют ректификацией по известному способу, оставляя в кубовом остатке примеси в виде смолистых нелетучих соединений.

Пример 1. В реактор, снабженный термометром, обратным холодильником, рубашкой для обогрева и мешалкой помещали 100 г нафталинового сырья, подогревали до полного его расплавления при перемешивании и добавляли элементарную серу в количествах 0,5-7 г-молей/г-моль примесей. Реакционную массу при постоянном перемешивании подогревали до 210^oС и выдерживали при этой температуре в течение 1 ч при давлении 1 ат. Полученную массу ректифицировали на колонне, имеющей 15 теоретических тарелок, при остаточном давлении 500 мм рт.ст. Отбирали около 5% головного погона, 84-93% очищенного нафталина, остальное составило кубовый остаток.

Содержание примесей в исходных нафталинах, г-моль/100 г: в нафталиновой фракции 0,093; в нафталине прессованном 0,016.

Результаты по очистке нафталиновой фракции и нафталина прессованного представлены в табл. 2 и 3, соответственно.

Очевидно, что оптимальным соотношением (г-моль) сера: примеси является 1-6 1. Уменьшение расхода серы приводит к снижению эффективности очистки, увеличение расхода приводит к снижению выхода целевого продукта при незначительном увеличении степени очистки.

Пример 2. Очистку нафталинового сырья осуществляли в условиях примера 1 при мольном соотношении сера:примеси 3:1 при времени очистки 1 ч. Температура процесса варьировалась в интервале 110-400^oС. Результаты по очистке представлены в табл.4.

Как следует из приведенных данных, оптимальным температурным интервалом является 120-380^oС. Уменьшение температуры снижает эффективность очистки, увеличение температуры приводит к снижению выхода, очевидно, из-за обугливания продукта.

Пример 3. Очистку нафталинового сырья проводили в условиях примера 1 при мольном соотношении сера примеси 3:1, температуре 210^oС при различной продолжительности процесса, давление 1 ат.

Результаты по очистке представлены в табл. 5.

Как следует из приведенных данных, оптимальным диапазоном изменения продолжительности процесса является 0,3-20,0 ч.

Уменьшение времени снижает эффективность очистки, а увеличение приводит к уменьшению выхода и повышению энергозатрат.

Пример 4. В реактор емкостью 250 куб.см загружали 75 г нафталинсодержащего сырья и добавляли элементарную серу из расчета мольного соотношения сера: примеси 3:1. Реакционную массу подогревали и выдерживали при заданной температуре 1 ч. Температуру варьировали в пределах 218-380^oС. Давление изменяли от 1 до 21 ат (101,3-2127,3 кПа). Затем полученную массу дистиллировали при остаточном давлении 500 мм рт.ст. (666 кПа), после чего отбирали очищенный нафталин и кубовый остаток. Свойства очищенного нафталина при этом изменяются следующим образом: по мере увеличения температуры процесса от 220 до 380^oС температура кристаллизации нафталина возрастает на 0,0± 0,01^oС, а содержание тионафтена снижается.

В табл. 6 приведены состав и свойства полученного очищенного нафталина и примесей.

Как следует из данных, приведенных в табл. 6, предлагаемый способ позволяет получать очищенный нафталин с высокой температурой кристаллизации при высоком выходе и, кроме того, позволяет одновременно с получением очищенного нафталина перевести примеси в сырье, пригодное без сложной специальной обработки для получения других целевых продуктов.

Формула изобретения

Способ очистки нафталина, предусматривающий обработку сырья окислителем и выделение конечного продукта дистилляцией, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют элементарную серу в количестве 1 6 молей на моль примесей, причем процесс окисления осуществляют при температуре 120 - 380^oС в течение 0,3 20 ч при давлении 1 21 атм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4