ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Выделение и очистка бензола из "Ароматические углеводороды" Бензол легко выделяется из смесей с другими аренами, содержащимися в сыром бензоле , ректификацией. Однако очистка бензола от примесей, прежде всего от тиофена, остается актуальной научно-технической и экологической задачей. [c.38] Удаление тиофена из бензола химическими методами, например наиболее широко распространенным сернокислотным методом, приводит к образованию значительных количеств кислых полимерных смол, требующих утилизации. При увеличении содержания тиофена в бензольной фракции с 0.3 до 2 % (мае.) расход серной кислоты возрастает с 8 до 16.5 % (мае.) на фракцию, а потери бензола повышаются до 3.1 % (мае.) [164]. При расходе 96.5 %-й серной кислоты 10 % (мае.) на исходную фракцию даже шестиступенчатой очисткой не удается получить бензол требуемого качества - с содержанием тиофена 10 % (мае.) (табл. 10). Даже при рекомендованном авторами переменном температурном режиме по ступеням приходится увеличивать расход серной кислоты. [c.38] Кроме того, при сернокислотной очистке тиофен уничтожается, что экономически не оправдано ввиду его ценности как сырья для органического синтеза. Тиофен расщепляется с выделением Нгв и при удалении из коксохимического бензола на цеолите Н-Е8М-5 в среде этанола при 200-400 °С. При оптимальных условиях - соотношении бензол / этанол, равном 6.56, температуре 400 °С, массовой скорости потока 3.5-3.9 ч и содержании тиофена в бензоле 2.92 ммоль/л - степень удаления тиофена составляет 98 % [165]. [c.38] Расход - 10 1 (мае.) на фракцию. [c.38] Выявленная потребность в тиофене и 2-метилтиофене составляет десятки тысяч тонн в год [167]. Производные тиофена используются или рекомендованы в качестве антибиотиков и антисептиков, антигельминтных и противогрибковых препаратов, инсектицидов, фунгицидов и гербицидов, антиоксидантов, ускорителей вулканизации каучука, стимуляторов роста шерсти у овец, отбеливателей, красителей, присадок к смазочным маслам, ингибиторов коррозии и других продуктов органического синтеза [168, 169]. [c.39] Учитывая небольшое содержание тиофена в бензольной фракции (0.5-1.5% (мае.)), наиболее экономичным методом его выделения была бы адсорбция. Однако вследствие близких размеров молекул бензола и тиофена, а также незначительно различающихся силовых полей их молекул разделение как на неполярных, так и на полярных адсорбентах малоэффективно. Тем не менее предложены адсорбционные способы очистки бензола на цеолитах так, на кристаллических алюмосиликатах типа У, модифицированных ионами Си , при проведении процесса в жидкой фазе преимущественно сорбируется тиофен [170]. [c.39] На цеолите, модифицированном Си(ЫОз)2 и Ьа(МОз)з, тиофен удаляется из бензола при температуре 21-61 °С адсорбцией, преимущественно химической [171]. [c.39] Запатентован также способ выделения тиофена из смеси с бензолом диффузией через мембраны из полиэтилена [172], однако по аналогичным причинам - из-за близости поперечных сечений разделяемых молекул и их растворимости в материале мембраны - и этот метод, по-видимому, недостаточно селективен. [c.39] На Макеевском коксохимическом заводе тиофеновые концентраты выделяют из бензольной фракции простой двухступенчатой ректификацией [173]. При этом используется различие в температурах кипения бензола (80.1 °С) и тиофена (84.1 °С) и близость системы к идеальной [174]. Коэффициент относительной летучести системы бензол - тиофен в зависимости от ее состава при ректификации в атмосферных колоннах изменяется в пределах 1.09 - 1.10 [175]. [c.39] Предпринимавшиеся попытки разделения смеси бензол -тиофен методом азеотропной ректификации с диоксоланом [177] или метанолом [175] также неэкономичны при малых концентрациях тиофена. Эти растворители образуют азеотропы с минимальной температурой кипения е бензолом, содержание которого в разделяемой смеси составляет около 99 % (мае.). Поэтому необходим большой расход азеотропобразуюш,их компонентов и, соответственно, высокие затраты теплоты на испарение азеотро-па. Кроме того, диоксолан и метанол проявляют низкую селективность по отношению к системе бензол - тиофен. [c.40] Не очень успешными оказались и попытки экстракции тиофена из бензольной фракции. Большинство высокоселективных экстрагентов (сульфолан, N-формилморфолин, диметилсульфоксид, N-метилпирролидон и др.) смешивается не только с тиофе-ном, но и с бензолом во всей области составов. Экстрагенты же с пониженной растворяющей способностью - диэтиленгликоль и моноэтаноламин - позволяют проводить процесс экстракции, но коэффициенты разделения системы бензол - тиофен даже при невысокой температуре 20-25 °С оказались низкими Р = 1.18 -1.345 и 1.46 - 1.74 для диэтиленгликоля и моноэтаноламина соответственно [178]. Даже при использовании наиболее высокоселективного экстрагента - обводненного сульфолана Р = 1.7-3.5 [179], в то время как при экстракции ароматических углеводородов из смесей с насыщенными коэффициенты разделения на порядок выше [16]. [c.40] Максимальная селективность растворителей при 70 °С по отношению к системе бензол - тиофен, т. е. селективность при бесконечном разбавлении разделяемых компонентов растворителями, была определена методом газожидкостной хроматографии [187, 188]. Результаты для 10 наиболее селективных растворителей представлены в табл. 12. [c.41] Данные о равновесии жидкость - пар в системах бензол - тиофен - диметилформамид (или N-метилпирролидон) представлены в работах [189-192]. В качестве примера в табл. 13 приведены коэффициенты относительной летучести систем бензол - тиофен и тиофен - толуол [191]. [c.42] Несмотря на более высокую температуру системы с N-метил-пирролидоном, Og/T несколько выше, чем в присутствии диме-тилформамида. [c.42] Коэффициент относительной летучести системы тиофен - толуол в присутствии селективных растворителей снижается, причем тем более резко, чем более селективен растворитель. Поэтому смеси тиофен - толуол лучше разделять простой ректификацией. [c.42] Преимуш ество N-метилпирролидона - более высокая гидролитическая стабильность по сравнению с диметилформамидом. [c.42] Это позволяет использовать обводненный N-метилпирролидон, что приводит к повышению его селективности и снижению температуры в кипятильниках колонн экстрактивной ректификации и регенерации растворителя. Так, при содержании воды 40 % (мол.) (или 10.8 % (мае.)) температура в кипятильнике колонны экстрактивной ректификации снижается со 190-200 °С до 125-130 °С, а удельные энергозатраты в 2-2.3 раза [193]. [c.43] В первой колонне экстрактивной ректификации эффективностью, например, 27 теоретических тарелок из бензольной фракции с содержанием тиофена 1.3 % (мол.) при массовом соотношении водный N-метилпирролидон сырье = 2.9 1 можно отгонять бензол, содержащий 0.1 % (мае.) тиофена, и получать 30 %-й тио-феновый концентрат. [c.43] Далее из тиофенового концентрата на второй стадии экстрактивной ректификации с водным N-мети л пиррол идоном можно выделять тиофен чистотой 98 % (мае.). Для этого требуется колонна эффективностью 30 т. т. при флегмовом числе 2.8 и массовом соотношении растворитель сырье = 3.7 1 [193]. [c.43] Вернуться к основной статье