Переработка каменноугольной смолы, полученной при коксовании - Химия курсовая работа

Главная

Химия
Переработка каменноугольной смолы, полученной при коксовании

Состав, свойства и направления переработки каменноугольной смолы. Фазовые равновесия жидкость-пар в системах. Легкая, фенольная, нафталиновая, поглотительная, антраценовая фракция и ее компоненты. Пек каменноугольный, новые идеи получения продукции.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Донецкий национальный технический университет
Кафедра химической технологии топлива
По дисциплине: «Физика и химия горючих ископаемых»
На тему: «Переработка каменноугольной смолы, полученной при коксовании»
В данной курсовой работе рассматривается состав, свойства, методы переработки смолы каменноугольной, получаемой при коксовании угля. Кроме того, проводится анализ фракций, входящих в состав смолы и возможности дальнейшей их переработки.
КАМЕННОУГОЛЬНАЯ СМОЛА, АЗЕОТРОПИЯ, ЭВТЕКТИКА, ТРУБЧАТЫЙ АГРЕГАТ, РЕКТИФИКАЦИЯ, ПЕК, АНТРАЦЕН, НАФТАЛИН, ФЕНОЛЬНОЕ МАСЛО, ЛЕГКОЕ МАСЛО, ПОГЛОТИТЕЛЬНАЯ ФРАКЦИЯ, ПИРОЛИЗ.
Каменноугольная смола является уникальным сырьевым источником, покрывающим в настоящее время более 95 % мировой потребности в конденсированных ароматических и гетероциклических соединениях. Перспективы развития в этом направлении трудно переоценить, особенно учитывая, что получение смолы в нашем регионе достаточно распространено в силу наличия угледобывающих и коксохимических производств.
Каменноугольная смола является полиазеотропно-полиэвтектической системой. Межмолекулярные взаимодействия компонентов смолы приводят к образованию многочисленных азеотропов, эвтектик, смешанных кристаллов.
Рассмотрение каменноугольной смолы как физико-химической системы открывает новые возможности для изучения ее свойств и совершенствования технологии ее переработки.
1. СОСТАВ, СВОЙСТВА И НАПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕРАБОТКИ КАМЕННОУГОЛЬНОЙ СМОЛЫ
Высокотемпературная каменноугольная смола, являясь продуктом глубокого термического превращения первичных продуктов пиролиза топлива, состоит из термодинамически наиболее стабильных соединений. Поэтому высокотемпературные смолы содержат лишь незначительные количества парафиновых и циклоалкановых углеводородов, а также ароматических углеводородов с длинными боковыми цепями. Невелико в высокотемпературных каменноугольных смолах и содержание соединений с функциональными группами, в частности фенолов. Выход смолы составляет примерно 3,5 % от продуктов коксования угля [2].
Типичная характеристика каменноугольной смолы приведена ниже:
- веществ, не растворимых в толуоле - 6,0;
- веществ, не растворимых в хинолине - 2,0;
-230 - 270 °С - 10; 270 - 300 °С - 5; 300 - 360 °С - 21;
Каменноугольная смола представляет собой смесь преимущественно би- и полициклических ароматических углеводородов, а также полициклических систем с гетероатомами в кольцах. Сумма этих веществ составляет около 95 % компонентов смолы. Кроме них в смоле содержатся 1-2 % фенолов, 2-3 % органических оснований, преимущественно ряда хинолина и акридина. Общее число веществ в смоле составляет около 10 тысяч, из которых идентифицировано более 500 веществ [4].
Ориентировочно 50 % смолы составляет некипящая фракция - пек, представляющий собой смесь поликонденсированных полициклических ароматических углеводородов и продуктов их полимеризации. Наиболее важными показателями качества смолы с точки зрения ее переработки являются содержание компонентов, не растворимых в хинолине, влагосодержание и зольность.
1) на число ступеней очистки смолы;
2) на качество пека как остатка перегонки.
За последние 15 лет отмечено два серьезных изменения в качестве каменноугольной смолы. Во-первых, снизилось содержание компонентов, нерастворимых в хинолине. Это связано с остановкой старых коксовых батарей с плохим уплотнением дверей камер коксования. Во-вторых, увеличилось содержание в смоле твердых веществ из-за использования более молодых и мелких углей. Кроме того, новейшие коксовые батареи оборудованы мощными системами отсоса газов в целях снижения вредных выбросов в атмосферу, что увеличивает унос твердых частиц в поток смолы.
Эти изменения вызвали определенные трудности у потребителей продуктов фракционирования каменноугольной смолы, поскольку им требуется пек с высоким содержанием компонентов, не растворимых в хинолине, и низким содержанием несвязанного углерода. В настоящее время реализована широкая программа исследований и разработаны новые методы обеспечения высоких связующих свойств пеков для производства электродов.
Однако не вся смола доступна для переработки, поскольку некоторые коксовые печи в США и Китае действуют по технологии без улавливания химических продуктов, и смола сжигается непосредственно в процессе производства кокса. Каменноугольная смола, получаемая на коксовых батареях с печами камерного типа, используется в промышленном масштабе главным образом по трем следующим направлениям:
- непосредственное сжигание в доменных печах или в котлоагрегатах электростанций;
- частичное сжигание после очистки в производстве сажи;
- фракционная перегонка различными методами, в том числе с высокой степенью очистки.
Большое количество каменноугольной смолы используется для различных целей без предварительной дистилляции. Целесообразно предварительно осушить смолу, насколько это возможно независимо от способа ее использования. В некоторых случаях смолу предварительно кипятят для выделения наиболее летучих компонентов.
В случае использования смолы в качестве топлива предварительная подготовка не требуется. Теплотворная способность смолы аналогична углям, но ее очень трудно сжечь без образования большого количества вредных газов. Этот недостаток был преодолен путем использования тех же способов, которые применяются для сжигания тяжелого нефтяного остатка (мазута), т.е. распыливанием ее сжатым воздухом.
Зачастую каменноугольная смола используется для покраски древесины, железа, кирпичной кладки для защиты их от коррозионного воздействия. Этот вид покраски, как наиболее дешевый, используется на коксохимических предприятиях. Нельзя использовать такую смолу для пропитки древесины и канатов корабля. Для этого используется только древесная смола.
Одним из наиболее распространенных применений для сырой смолы является производство различного рода покрытий. Наибольшее распространение получил этот способ в Германии и США, где большая часть газовой смолы используется для этой цели.
Каменноугольная смола также используется для производства сажи. Это осуществляется путем сжигания смолы в печах, соединенных с кирпичными камерами в которых отлагается сажа в больших количествах до того как газы выйдут через дымовую трубу. Большая часть сажи используется без дальнейшей переработки для производства электрического углерода, печатных чернил, обувных кремов, обработка кожи и т.д. Сажа лучшего качества, не содержащая жирных компонентов, получается при прокаливании сажи в смеси с кальцием.
И все же использование сырой каменноугольной смолы без переработки приводит к прямым потерям ценных продуктов и отрицательно влияет на экологическую обстановку в местах ее применения. По оценкам специалистов, в мире ежегодно подвергается перегонке около 7 млн т каменноугольной смолы. Ряд соединений содержатся в каменноугольной смоле в количестве 1 % и более, то есть ресурсы каждого из этих веществ и возможности его производства значительны [4].
Абсолютные количества каждого из этих веществ велики, и потенциально возможно организовать их производство в чистом виде. В крупном промышленном масштабе при переработке каменноугольной смолы получают три группы продуктов:
- чистые и технические ароматические углеводороды - нафталин, индивидуальные крезолы, ксиленолы и их технические смеси, фенолы, основания;
- различные технические масла, смазки и покрытия;
- сырье для производства углеграфитовых материалов - каменноугольный пек и пековый кокс.
Важнейшими особенностями полициклических соединений являются их термическая устойчивость и стабильность к окислению, а также токсичность для микроорганизмов. Это позволяет использовать технические смеси на основе продуктов переработки каменноугольной смолы для изготовления различных защитных покрытий и антисептических масел, защищающих древесину.
Большую ценность представляют индивидуальные крезолы и их смеси, используемые для производства синтетических смол, пластификаторов и антипиренов для полимерных материалов, ядохимикатов для сельского хозяйства, различных стабилизирующих добавок: антиокислителей, ингибиторов полимеризации и др. В настоящее время в небольших количествах выделяют антрацен - сырье для получения антрахинона и разнообразных красителей на его основе. Считают перспективной организацию выпуска ряда других индивидуальных веществ, поскольку индивидуальные полициклические ароматические углеводороды и гетероциклические соединения являются уникальным химическим сырьем и представляют большую ценность для народного хозяйства.
В течение последних лет из смолы выделяют чистые вещества: хинальдин, изохинолин, являющиеся исходными компонентами для производства химических продуктов для сельского хозяйства, а также инден, применяемый для получения углеводородных смол. Эти три вещества - хинальдин, изохинолин и инден - получают в настоящее время очень высокой чистоты и используют для синтеза медицинских препаратов. Ассортимент продуктов переработки каменноугольной смолы на пред- приятиях определяется:
- имеющимся оборудованием для их извлечения на конечных стадиях переработки;
Чем более широким комплексом оборудования располагает предприятие по переработке смолы, тем большую экономическую гибкость оно имеет. Так, если принято решение не продавать все масла целиком для производства сажи или для защиты древесины, могут быть выделены при их глубокой переработке различные полициклические углеводороды, гетероциклические соединения и фенолы для продажи на разных рынках. Такая коммерческая гибкость обычно свойственна мощным предприятиям по переработке смолы, на которых экономически выгодно выделять чистые компоненты из смолы, используемые как основное сырье для химической промышленности.
2. ВЛИЯНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ КАМЕННОУГОЛЬНОЙ СМОЛЫ НА ВЫБОР МЕТОДА ЕЕ ПЕРЕРАБОТКИ
Основным методом первичной переработки каменноугольной смолы является ректификация с получением фракций, подвергающихся дальнейшей переработке с получением соответствующих товарных продуктов. Сложность состава каменноугольной смолы, широкий диапазон кипения смолы обусловили необходимость перед выделением тех или иных технических продуктов или индивидуальных веществ получать отдельные фракции смолы. Для выбора оптимальной технологической схемы разделения такой сложной многокомпонентной смеси, каковой является каменноугольная смола, необходимо знать физико-химическую природу этой системы и выявить закономерности процесса и технологические ограничения на выделение товарных продуктов при использовании различных методов переработки.
Каменноугольная смола является полиазеотропно-полиэвтектической системой. Межмолекулярные взаимодействия компонентов смолы приводят к образованию многочисленных азеотропов, эвтектик, смешанных кристаллов. Кроме того, высококипящие соединения смолы имеют температуру кипения, близкую к температуре разложения или к температуре сублимации. Поэтому переработка каменноугольной смолы в целях выделения обогащенных фракций и индивидуальных компонентов представляет собой сложный многостадийный процесс и разработана на основе физико-химических закономерностей этой системы. Для того чтобы оценить и сравнить возможность использования для первичной переработки каменноугольной смолы известных технологических приемов разделения многокомпонентной смеси - методов ректификации, кристаллизации, экстрактивной кристаллизации, необходимо знать структуру фазовых диаграмм жидкость - твердое, жидкость - пар в системах, образованных основными компонентами смолы, и сравнить технологические возможности этих методов разделения.
2.1 Ф азовые равновесия жидкость - пар в системах, образованных компонентами каменноугольной смолы
Отклонения свойств каменноугольной смолы от свойств идеальных систем вызваны многообразием межмолекулярных взаимодействий, возникающих между многочисленными соединениями смолы и приводящих к образованию различных молекулярных комплексов. К числу наиболее важных молекулярных комплексов следует отнести азеотропные смеси.
В 1911 году Уэйд и Мерриман ввели термин азеотроп для обозначения бинарных и трехкомпонентных смесей, характеризующихся наличием максимума или минимума давления пара. В дальнейшем термин азеотропия был использован для названия области физической химии, занимающейся изучением систем, имеющих одну или несколько экстремальных точек на изобарах температур кипения при атмосферном или другом давлении. Слово азеотроп взято из греческого языка. Оно означает, что компоненты не могут быть отделены друг от друга при ректификации, то есть они представляют собой нераздельно кипящую смесь[4].
Растворы, которые подчиняются закону Рауля, называются идеальными. Для бинарных растворов общее давление пара раствора равно сумме парциальных давлений каждого компонента, или давление пара каждого компонента над смесью прямо пропорционально мольной доле этого компонента в растворе, а коэффициентом пропорциональности является давление пара чистого компонента. Закон Рауля можно записать в следующей форме:
где Р1 и Р2 - парциальное давление компонента 1 и компонента 2 над раствором;
Р1° и Р2° - давление пара чистого компонента 1 и 2 при температуре раствора.
Для идеальных смесей диаграмма «состав - температура кипения» имеет вид, представленный на рис.1.
Рис. 1 - Фазовая диаграмма «состав - температура кипения» для идеальных смесей.
Для неидеальных растворов, которых значительно больше, чем идеальных, давление пара компонента не является прямо пропорциональным его концентрации во всем диапазоне концентраций. Обнаружены как отрицательные отклонения от закона Рауля, так и положительные. Если общее давление паров больше предсказываемого законом Рауля - отклонение называется положительным. Если общее давление паров меньше, чем давление, соответствующее закону Рауля, - отклонение называется отрицательным. Если вместо давлений пара рассматривать изобары температур кипения, то их изменение противоположно изменению изотерм. На рис.2 представлены изотермы и соответствующие им изобары, обнаруживающие положительные и отрицательные отклонения.
Рис. 2 - Изотермы и соответствующие им изобары систем, обнаруживающие положительные (а, б) и отрицательные (в, г) отклонения от закона Рауля
При возрастании неидеальности системы, то есть если отклонения от закона Рауля достаточно велики, на изотермах и соответствующих им изобарах могут образовываться экстремумы. Растворы, соответствующие максимуму или минимуму на кривой температур кипения, называются азеотропами. Такие растворы перегоняются без изменения состава, так как состав жидкости и пара у них одинаков. Положительным бинарным азеотропом называется смесь двух компонентов, имеющих при постоянном давлении минимальную температуру кипения. Отрицательным бинарным азеотропом называется смесь двух компонентов, имеющих при постоянном давлении максимальную температуру кипения.
На рис.3 представлена фазовая диаграмма «состав - температура кипения» двухкомпонентной системы, образующей положительный азеотроп. Несмотря на ряд серьезных исследований в области явлений азеотропии, до сих пор невозможно ни точно предсказать образование азеотропов, ни рассчитать заранее составы и температуры их кипения, а также зависимость состава азеотропной смеси от величины внешнего давления.
Рис. 3 - Фазовая диаграмма «состав - температура кипения» двухкомпонентной системы, образующей положительный азеотроп
Компоненты каменноугольной смолы образуют более 70 азеотропных бинарных систем, в том числе более 30 азеотропов образуют фенолы и основания, более 20 - нафталин и его гомологи, более 20 - фенолы с гетероциклическими соединениями смолы. Многообразие бинарных азеотропов, образуемых компонентами смолы, предопределяет вероятность существования трех- и многокомпонентных полиазеотропных систем. В настоящее время известны тройные и четырехкомпонентные азеотропные системы, например м-крезол - нафталин - лутидин, п- крезол - м-крезол - 2,6-лутидин - нафталин [4].
Образование азеотропных смесей приводит к изменению распределения соединений смолы при ректификации по фракциям. Например, в легкой фракции появляются нежелательные примеси нафталина и фенолы, в фенольной фракции появляется нафталин, в нафталиновой фракции - непредельные (инден, индол, бензонитрил) и серосодержащие соединения (тионафтен и др.), монометилнафталины, в поглотительной фракции - непредельные соединения, нафталин, тионафтен, фенантрен и антрацен, в антраценовой фракции - нафталин, метилнафталины, аценафтен. Имеющиеся данные по фазовым равновесиям жидкость - пар в системах, образованных компонентами каменноугольной смолы, и анализ распределения компонентов смолы по фракциям при ректификации ее на современных одноколонных трубчатых агрегатах позволяют сделать следующие обобщения:
- нафталин и фенолы присутствуют во всех фракциях смолы из-за многообразия образуемых ими азеотропных систем с различными компонентами смолы;
- вследствие близости температур кипения тионафтена (219,9 °С) и нафталина (218,0 °С), а также из-за наличия азеотропа нафталин - тионафтен при ректификации смолы тионафтен в основном сосредотачивается в нафталиновой фракции. Однако тионафтен присутствует и в легкой, и в фенольной, и в поглотительной фракциях в результате образования им азеотропов также и с фенолами, метилнафталинами и др.;
- инден и бензонитрил с температурами кипения соответственнно 182,4 и 191,1°С сосредотачиваются в основном в фенольных фракциях со средней температурой кипения в зависимости от состава ~ 186 и 193 °С соответственно. Вместе с тем в значительных количествах инден и бензонитрил содержатся в нафталиновой и поглотительной фракциях, средние температуры которых выше соответственно на ~ 35 и 80°С температуры кипения индена и на ~ 27 и 70 °С температуры кипения бензонитрила;
- присутствие в-метилнафталина, имеющего температуру кипения 241,1 °С, в антраценовых фракциях со средней температурой кипения ~ 320 °С обусловлено в основном образованием им азеотропов с высококипящими хинолиновыми основаниями;
- в антраценовых фракциях содержится аценафтен, температура кипения которого на ~ 43°С ниже средней температуры кипения этих фракций. Присутствие аценафтена в антраценовых фракциях также связано с образованием им азеотропов с высококипящими фенолами (б-, в-нафтолами). В настоящее время накоплен огромный банк данных по фазовым равновесиям жидкость - пар и азеотропии в системах, образованных компонентами каменноугольной смолы. Эти данные позволяют прогнозировать оптимальные технологические схемы, как разделения смолы, так и выделения индивидуальных обогащенных продуктов [4].
2.2 Фазовые равновесия жидкость - твердое в системах, образованных компонентами каменноугольной смолы
Известно, что многие компоненты каменноугольной смолы образуют сложные структуры диаграмм фазового равновесия жидкость - твердое, имеющие твердые растворы, эвтектики и перитектики. Для того чтобы оценить возможности использования процессов кристаллизации для разделения каменноугольной смолы и ее фракций, необходимо знать структуры фазовых диаграмм жидкость - твердое в системах, образованных компонентами разделяемой смеси. Рассмотрим несколько типов диаграмм состояния бинарных систем жидкость - твердое с твердыми растворами. Известно пять типов диаграмм состояния бинарных систем, в которых при кристаллизации из расплава выделяются не чистые компоненты, а твердые растворы. Эти пять типов принято называть диаграммами Розебома: из них три типа диаграмм состояния систем с безграничной растворимостью, как в твердом, так и в жидком состоянии и два типа диаграмм, когда растворимость в твердом состоянии ограничена.
1.Диаграмма состояния с непрерывным рядом твердых растворов
В этих системах компоненты в твердом состоянии неограниченно растворимы друг в друге.
Рис. 4 - Фазовая диаграмма «состав - температура» бинарной системы с непрерывным рядом твердых растворов
На рис.4 представлена фазовая диаграмма «состав - температура» бинарной системы с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии
Верхняя линия на диаграмме - ликвидус, кривая затвердевания жидкости, определяет состав жидкого раствора. Нижняя линия - солидус, кривая плавления твердого раствора, определяет состав твердых растворов, находящихся в равновесии с жидким раствором.
Диаграмма состояния с непрерывным рядом твердых растворов с максимумом температур
Рис. 5 - Фазовая диаграмма «состав - температура» бинарной системы с непрерывным рядом твердых растворов с максимумом температур
На рис.5 представлена фазовая диаграмма «состав - температура» бинарной системы, имеющей непрерывный ряд твердых растворов с максимумом температур.
3. Диаграмма состояния с непрерывным рядом твердых растворов с минимумом температур
Рис. 6 - Фазовая диаграмма «состав - температура» бинарной системы с непрерывным рядом твердых растворов с минимумом температур
На рис.6 представлена фазовая диаграмма «состав - температура» бинарной системы, имеющей непрерывный ряд твердых растворов с минимумом температур.
4. Диаграмма состояния перитектического типа
Рис. 7 - Фазовая диаграмма «состав - температура» бинарной системы с перитектикой
На рис.7 представлена фазовая диаграмма «состав - температура» бинарной системы перитектического типа. При температуре Т3 жидкость состава Р находится в равновесии с твердыми растворами составов Н и Г. Однако жидкость состава Р не может быть полу- чена смешением этих твердых растворов, так как точка Р находится вне отрезка НГ. Поэтому имеем процесс, при котором твердая фаза состава Г растворяется в жидкости Р, а твердая фаза Н выкристаллизовывается. Ниже температуры Т3 твердый раствор J находится в равновесии с твердым раствором G. Жидкость, отвечающая точке Р, называется перитектической (переходной) точкой.
Перитектический процесс может протекать не только в двойных, но и в более сложных системах. Перитектикой вообще (при любом числе компонентов) называется жидкий раствор, который может находиться при данном давлении и температуре в равновесии с твердыми фазами, число которых равно числу компонентов системы. В зависимости от числа компонентов эти точки называются двойной, тройной и т.д. перитектикой. При охлаждении такой системы всегда будет выделяться либо твердый раствор компонента 1 в компоненте 2 (G), либо твердый раствор компонента 2 в компоненте 1 (J).
Диаграмма состояния эвтектического типа
Рис. 8 - Фазовая диаграмма «состав - температура» бинарной системы с эвтектикой
На рис.8 представлена фазовая диаграмма «состав - температура» бинарной системы эвтектического типа. При температуре Т3 жидкость состава Е находится одновременно в равновесии с твердым раствором G состава Н и с твердым раствором J состава Г. Температура Т3 - эвтектическая температура, а состав жидкости Е отвечает эвтектическому составу. При снижении температуры в равновесии будут находиться твердые растворы J и G. В эвтектической точке число фаз равно числу компонентов системы, и при снижении температуры выделяются одновременно обе фазы.
Мы рассмотрели основные типы фазовых диаграмм равновесия жидкость - твердое бинарных систем, образующих твердые растворы. Компоненты каменноугольной смолы имеют очень сложные структуры фазовых диаграмм жидкость - твердое, образующие одну или несколько нонвариантных точек. В настоящее время накоплен огромный банк данных по фазовым равновесиям жидкость - твердое в системах, образованных компонентами каменноугольной смолы. Анализ кристаллизационных диаграмм (диаграмм фазового равновесия жидкость - твердое) позволяет определить принципиальную возможность получения тех или иных веществ методами кристаллизации [4].
3. ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПЕРЕРАБОТКИ КАМЕННОУГОЛЬНОЙ СМОЛЫ
Схемы переработки - дистилляции каменноугольной смолы и конструкции, применяемых для этого аппаратов, имеют много общего с аналогичными схемами по дистилляции буроугольной, торфяной и сланцевой смол.
Каменноугольная смола, как любая другая из вышеназванных, является многокомпонентной системой, имеющей сложную и многообразную физико-химическую природу. Анализ диаграмм фазового равновесия жидкость - пар и жидкость - твердое в системах, образованных компонентами каменноугольной смолы, позволяет сделать вывод, что использование фракционной кристаллизации для первичного разделения смолы нецелесообразно из-за неизбежного сопряженного растворения компонентов. Использование процессов экстракции, экстрактивной кристаллизации также не имеет перспектив, так как реализация этих процессов связана с необходимостью использования больших объемов растворителей, их регенерацией, что приведет к существенным энергозатратам и потерям растворителей и промежуточных продуктов.
Следовательно, с экономической и экологической точек зрения использование данных процессов не имеет перспектив. Оптимальным методом первичной переработки каменноугольной смолы является ректификация с получением фракций, подвергающихся дальнейшей переработке в целях получения соответствующих товарных продуктов. Процессу ректификации должна предшествовать стадия подготовки смолы и, в первую очередь, ее обезвоживание. Поступающая на переработку каменноугольная смола содержит эмульгированную воду, в которой растворены различные соли, в том числе аммонийные, например хлорид аммония, сложные комплексы компонентов смолы с солями и кислотами Льюиса, а также твердые частицы. Технологический процесс разделения смолы ректификацией обязательно включает предварительную подготовку, заключающуюся в обезвоживании смолы, освобождении ее от взвешенных и зольных примесей, а также растворенных солей. Повышение содержания воды в смоле на 1 % увеличивает на 3-4 % расход топлива и охлаждающей воды, а также поверхность конденсационной аппаратуры.
При хорошей организации обезвоживания и извлечения грубодисперсных частиц в отделении улавливания при разделении смолы удается получить пек, пригодный для использования в качестве связующего в промышленности углеграфитовых материалов. В результате удаления воды уменьшается содержание солей в смоле и тем самым снижается опасность коррозии. Для нормальной работы цеха переработки смолы необходимо, чтобы поступающая в цех смола содержала не более 4 % воды и 0,1 % золы. Типовая схема переработки каменноугольной смолы предусматривает стадию промывки и отстаивания для уменьшения содержания в смоле растворимых солей и воды. Одна из трудностей при создании высокопроизводительных установок ректификации смолы заключается в интенсивной коррозии оборудования, вызванной хлористым водородом и аммиаком, образующимися при термическом распаде хлорида аммония, который остается в смоле после обезвоживания путем испарения. Для предотвращения их попадания в аппаратуру используют содовую защиту. Сущность ее заключается в подаче карбоната натрия на всасывающую линию насоса, подающего смолу на обезвоживание. Значительная часть коксохимических предприятий России и Украины использует схему одноколонного агрегата, представленную на рис. 9. Общее число тарелок типового одноколонного ректификационного агрегата составляет 48 - 59. Пары из испарителя поступают в нижнюю часть колонны между 3-й и 4-й тарелками. Первую антраценовую фракцию отбирают с 9-й и 11-й тарелок, поглотительную - с 15, 17, 19, 21, 23-й тарелок, нафталиновую - с 27, 29, 31, 33-й тарелок, фенольную - с 47, 49, 51-й тарелок. В табл.1 приведены сведения о качестве и выходах фракций, получаемых на типовых установках.
Рис. 9 - Схема фракционирования каменноугольной смолы в одноколонном агрегате: 1 - трубчатая печь; 2 - испаритель; 3 - фракционная колонна; 4 - конденсатор; а - обезвоженная смола; б - паросмоляная эмульсия; в - пары фракций смолы; г - каменноугольный пек; д - легкое масло; е - фенольная фракция; ж - нафталиновая фракция; з - поглотительная фракция; и - первая антраценовая фракция; к - вторая антраценовая фракция
В этой схеме, использующей однократное испарение смолы, все фракции, кроме легкого масла, отводятся в виде боковых отборов в жидкой фазе. Для испарения орошающей жидкости используется тепло конденсации этих фракций. Ректификационный агрегат представляет собой колонну, состоящую из неполных ректификационных колонн, лишенных исчерпывающих секций. Поэтому во всех боковых фракциях содержатся равновесные количества низкокипящих компонентов. Состав фракций, отводимых путем бокового отбора, можно регулировать, меняя тарелки, с которых они отбираются. Поэтому отбор фракций предусматривается с нескольких соседних тарелок. Однако возможности такого регулирования ограничены. Более важно регулирование постоянства количества продукта, отведенного боковым отбором. Как известно, главное условие надежной работы аппарата непрерывного действия - стабильность состава и температур на каждой тарелке аппарата. Боковые отборы нарушают распределение потоков флегмы по высоте колонны, делают работу аппарата нестабильной. Поэтому использование регуляторов постоянства расхода фракций позволяет улучшить работу аппарата и качество фракций [4].
Таблица 1 - Выход и характеристика фракций каменноугольной смолы
Принципиальное улучшение качества фракций возможно при использовании отпарных колонн, в которых либо при подаче острого пара, либо при циркуляции продукта через трубчатую печь достигается удаление низкокипящих компонентов. При этом содержание нафталина в нафталиновой фракции может быть увеличено до 85-89 % при степени извлечения его до 87-90 % от содержания в сырье, а переход нафталина в поглотительную фракцию уменьшается до 3-4 %. В отличие от аналогичных схем ректификации нефти, отсутствуют и отпарные колонны, что затрудняет управление качеством отбираемых фракций. При одноколонной схеме хорошо используется тепло, переданное в трубчатой печи, причем тепло конденсации высококипящих фракций многократно используется для испарения орошения в вышележащих секциях.
В то же время ректификация оказывается плохо управляемой, а четкость разделения смолы недостаточной. Нафталин присутствует практически во всех фракциях, причем содержание его в поглотительной фракции может быть значительным (до 15-16 %). Фенол, кипящий при температуре 180єС, оказывается во всех фракциях смолы, включая антраценовую.
Традиционное применение одноколонного агрегата
Переработка каменноугольной смолы, полученной при коксовании курсовая работа. Химия.
Доклад: Бальмонт К.Д.
Курсовая работа по теме Адаптация вновь принятых сотрудников в коллектив органов внутренних дел
Реферат по теме Об основной проблеме экологического образования населения Ярославской области, ее причинах и возможных путях решения
Реферат: Процедура банкротства - мировое соглашение
Отчет По Практике На Тему Информатика. Текстовый Редактор
Темы Дипломных Работ По Боксу
Язык Пушкина Сочинение
Грузоподъемные Механизмы И Приспособления Реферат
Творческая Работа На Тему Электронные Схемы Для Дома И Быта
Реферат: Технологическая карта для двухэтажного жилого здания в г. Владимире
Сочинение Рассуждение О Полезном Растении 6 Класс
Обеспечение Радиационной Безопасности Реферат
Курсовая работа: Сеть информационных систем отелей
Реферат по теме Дистанционное обучение как показатель развития культуры сферы образования
Реферат: Транспортний комплекс світу
Реферат по теме Екатерина Вторая Великая, история России
Курсовая работа по теме Проект широкоэкранного круглогодичного кинотеатра с заданной вместимостью зрительного зала
Курсовая работа по теме Разработка конструкции и дизайна упаковки для йогурта
Курсовая Гражданское Право Договор
Курсовая работа: Анализ финансовой отчетности ОПХ "Минское". Скачать бесплатно и без регистрации
Вера и знание в религии и науке - Религия и мифология реферат
Модернизация шиномонтажного участка Управления технологического транспорта НГДУ "Федоровскнефть" ОАО "Сургутнефтегаз" - Производство и технологии дипломная работа
Дворцовые перевороты в XVIII веке в России - История и исторические личности реферат