Способ очистки фракций каменноугольной смолы от хинолиновых оснований

 

Использование: углехимия. Сущность: фракцию каменноугольной смолы подвергают экстракции водным раствором серной кислоты 20 - 30 мас.% концентрации, содержащей 30 - 40 мас.% сульфата аммония. 2 табл.

Изобретение относится к очистке фракций каменноугольной смолы от хинолиновых оснований методом экстракции водными растворами минеральных кислот и может быть использовано в химической, коксохимической и других отраслях хозяйства.

Известен способ очистки фракций каменноугольной смолы от хинолиновых оснований методом промывки их 30%-ной серной кислотой (1).

Недостатком этого метода является высокая коррозионная активность среды, что требует применения аппаратов, футерованных свинцом. Кроме того, высокая концентрация применяемого водного раствора серной кислоты не позволяет подвергать промывке фракции каменноугольной смолы из-за частичного осмоления непредельных соединений и высокой агрессивности среды. В свою очередь это приводит к необходимости промывки нафталиновой фракции только после кристаллизации и отделения основной части нафталина с получением прессованного нафталина и отеков с температурой кристаллизации не выше 60^о С, что приводит к загрязнению нафталина хинолиновыми основаниями.

Известен также способ экстракции оснований из углеводородного сырья 25-40%-ной серной кислотой при 20-60^о С (2).

Недостатками этих способов являются также высокая коррозионная активность среды, образование смолистых веществ и частичное сульфирование непредельных углеводородов при высокой концентрации кислоты и температуре.

Кроме того, с повышением концентрации исходной серной кислоты повышается растворимость нейтральных масел в получаемом растворе сульфата хинолиновых оснований, которые при выделении оснований на стадии разложения их сульфатов щелочными агентами загрязняют сырые основания и затрудняют их дальнейшую переработку введением стадии отпарки масел из раствора оснований.

Ближайшим аналогом предлагаемому является способ, описанный в справочной технической литературе (3) и заключающийся в экстракции оснований водным раствором серной кислоты концентрацией 15-17%. Недостатки данного способа остаются прежними; высокая коррозионность среды и загрязнение раствора сульфатов оснований нейтральными маслами, хотя в связи со снижением концентрации исходной серной кислоты процессы осмоления и сульфирования непредельных углеводородов практически устраняются. Однако переход нейтральных масел в раствор сульфатов оснований еще имеет место.

Целью предлагаемого способа является снижение коррозии аппаратуры, смолообразования и содержания масел в растворе сульфатов оснований.

Поставленная цель достигается тем, что экстракцию проводят водным раствором серной кислоты 20-30 мас.% концентрации, дополнительно содержащим 30-40 мас.% сульфата аммония.

Указанные отличия позволяют снизить коррозионную активность среды и сократить образование смолистых веществ за счет буферных свойств сульфата аммония. Одновременно снижается растворимость нейтральных масел в растворе сульфатов хинолиновых оснований и тем самым повышается качество сырых оснований и товарных продуктов.

Без использования сульфата аммония в качестве высаливающего агента нейтральные масла загрязняют технический хинолин, получаемый из сырых оснований, и для повышения его качества требуется повторный перевод его в раствор в виде сульфатов с отдувкой острым паром нейтральных масел (4).

В совокупности с известными признаками отличительные приводят, таким образом, к неочевидному эффекту - снижению коррозионной активности среды, что позволяет промывке подвергать и нафталиновую фракцию при температуре 70-85^о С без опасения ее кристаллизации, одновременно повышается качество получаемых сырых хинолиновых оснований по содержанию воды и нейтральных масел.

Поиск на соответствие критерию существенного отличия показал, что подобной совокупности признаков не имеется в известных источниках информации.

На основании изложенного есть основание утверждать, что данное техническое решение отвечает требованиям к новизне и существенному отличию.

Сущность предлагаемого способа может быть пояснена на примерах и состоит в следующем.

П р и м е р 1. Взято 1000 кг поглотительной фракции с содержанием оснований 2,7 мас.% и смешали ее при 60^о С со 132,5 кг раствора содержащего 20 мас. % серной кислоты и 40 мас.% сульфата аммония. После расслоения отделили 974,98 кг промытого масла поглотительной фракции с содержанием 0,20 мас. % оснований и 157,52 кг раствора сульфата аммония с сульфатами хинолиновых оснований. Содержание нейтральных масел, растворенных в полученном растворе сульфатов оснований, 0,1 мас.% в пересчете на хинолиновые основания, а смолистые вещества отсутствуют.

Раствор сульфата аммония с сульфатами оснований смешали с 46 кг 20%-ного по массе водного раствора аммиака. После расслоения отделили 180,6 кг раствора сульфата аммония и 22,92 кг сырых оснований с содержанием нейтральных масел 0,02 кг или 0,087 мас.%.

П р и м е р 2. На промывку в центробежном экстракторе подают 4 т/ч нафталиновой фракции с содержанием 2,3 мас.% хинолиновых оснований и кислый водный раствор в количестве 410 кг/ч с содержанием серной кислоты 20 мас.%. и сульфата аммония 40 мас.%. После расслоения смеси получают нафталиновой фракции 3915,8 кг/ч с содержанием оснований 0,2 мас.% и 494,2 кг/ч раствора сульфата аммония и хинолиновых оснований с содержанием нейтральных масел 0,08 мас.% в пересчете на хинолиновые основания. Смолистые вещества в растворе отсутствуют.

Кислый раствор сульфата аммония и хинолиновых оснований смешивают со 143 кг/ч 20% -ной (по массе) аммиачной воды. После расслоения нейтрализованной смеси получают 76,3 кг/ч сырых хинолиновых оснований с содержанием 0,08 мас. % нейтральных масел и 560,9 кг/ч раствора сульфата аммония, в котором содержится 8 кг хинолиновых оснований.

П р и м е р 3. Для подтверждения оптимальности предлагаемых пределов концентраций сульфата аммония и серной кислоты проведены опыты по экстракции оснований из поглотительной и нафталиновой фракций растворами различной концентрации серной кислоты и сульфата аммония с определением остаточного содержания оснований во фракциях и нейтральных масел и смолистых веществ в растворе сульфатов аммония и оснований, экстракцию проводили при 60^оС при очистке поглотительной фракции и при 80^оС в случае очистки нафталиновой. Молярное соотношение серной кислоты в растворе на экстракцию к основаниям в очищаемой фракции во всех опытах поддерживали равным 1,2. Результаты опытов приведены в табл.1.

Из табл.1 следует, что снижение концентрации сульфата аммония в кислом растворе ведет к повышению содержания растворенных нейтральных масел в получаемом растворе сульфатов хинолиновых оснований (оп. N 1-4 и 8-11), что приводит к ухудшению качества оснований на стадии их выделения из растворов путем обработки щелочами или аммиаком.

Концентрацию сульфата аммония выше 45% поддерживать не целесообразно из-за возможности выпадения кристаллов и малого влияния на содержание масел с дальнейшим ростом концентрации сульфата аммония.

Повышение концентрации кислоты в исходном растворе выше 30% ведет к увеличению образования смолистых веществ (оп.6-7 и 14-15), а снижение ее концентрации ниже 20% ведет к увеличению кислого экстрагента и к ухудшению качества извлекаемых хинолиновых оснований, так как при сравнительно небольшом повышении содержания нейтральных масел (см. оп.3 и 5, 10 и 12) в получаемых растворах отношение количества нейтральных масел к хинолиновым основаниям резко повышается из-за снижения концентрации оснований.

Кроме того, была определена коррозионная активность кислых растворов сульфата аммония при 70^оС. Результаты приведены в табл.2, из которой следует, что снижение концентрации кислоты (см. оп. 4 и 6) ведет к повышению коррозии с 0,28 до 0,6 мм/г.

Таким образом, предложенный способ позволяет извлекать хинолиновые основания из фракций каменноугольной смолы до остаточного содержания 0,1-0,2 мас. % и сократить загрязнение раствора сульфатов хинолиновых оснований и сырые хинолиновые основания нейтральными маслами до их содержания в основаниях не более 0,1 мас.%, в то время как в известном способе остаточное содержание оснований в мытых маслах достигает 0,5 мас.% и более, а содержание нейтральных масел в сырых основаниях превышает 10 мас.%.

Формула изобретения

СПОСОБ ОЧИСТКИ ФРАКЦИЙ КАМЕННОУГОЛЬНОЙ СМОЛЫ ОТ ХИНОЛИНОВЫХ ОСНОВАНИЙ экстракцией водным раствором серной кислоты с последующей нейтрализацией полученного раствора сульфатов оснований и отделением оснований, отличающийся тем, что, с целью снижения коррозии аппаратуры, смолообразования и содержания масел в растворе сульфатов, экстракцию проводят водным раствором серной кислоты 20 - 30 мас.% концентрации , дополнительно содержащим 30 - 40 мас%. сульфата аммония.

РИСУНКИ

Рисунок 1