125611 (Технологія і устаткування для переробки бензолу), страница 12

Розходження у швидкостях реакцій сульфирования нафталіну і тионафтена, конденсації тионафтена і нафталіну з формальдегідом дозволяє знизити зміст тионафтена в 2—3 рази й одержати очищений нафталін вищої якості. Застосування формальдегідного очищення нафталіну дозволяє відмовитися від громіздкої і складної схеми кристалізації і пресування нафталіну й одержати очищений нафталін шляхом формальдегідного очищення концентрованої нафталінової фракції і її наступної ректифікації, У смолоперерабатывающих цехах переробка нафталінової фракції з застосуванням кристалізації здійснюється по одній з наступних схем: механічний кристаллизатор — центрифуга — прес або ребристий барабанний кристаллизатор — прес. По першій схемі переробляється нафталінова фракція зі змістом нафталіну до 70 /про, по другий -з змістом нафталіну 80% і більш.

На переважній більшості смолоперерабатывающих цехів вітчизняних коксохімічних заводів одержують высоко-концетттрированпые нафталінові фракції зі змістом нафталіну не менш 80—82%. Тому переробка таких фракцій робите:!?, основному за схемою бзпабанпый ірис таллизатор прес. Технологічна схема процесу приведена на рис, 54. Нафталінова фракція при 85—95°С зі збірників відділі пия дистиляції перекачується насосом у напірні баки 1, а при надлишку частина її передається в сховище, відкіля в міру необхідності також перекачується в ці напірні баки.

З напірних баків після часткового охолодження до 70—75°С фракція надходить у ванни барабанних кристаллизаторов 2, де відбувається інтенсивна кристалізація нафталіну у виді кірки по зовнішній поверхні обертового барабана, охолоджуваного водою, тому що при кристалізації відбувається виділення тепла. Необхідна температура фракції у ванні підтримується подачею гарячої води.

З поверхні барабанів кірка нафталіну знімається спеціальними ножами і подається на скребковий конвеєр 3, що харчує мішалки 5 пресів; для нагрівання шихти до потрібної температури (54—55°С) у мішалки пресів подається гаряча нафталінова фракція з напірних баків 1. Потім ця маса перемішується і подається на гаряче пресування в прес 4.

Пресування нафталіну здійснюється під тиском 400—600 Мпа за допомогою автоматичних гідропресів I типу ДО-140А.

Спресовані брикети нафталіну виштовхуються в тічку 10 і конвеєром 11 подаються в плавильник. Плавлений нафталін откачивается в сховище, з якого завантажується в спеціальні залізничні цистерни і направляється до споживача.

Відтечи пресування з фільтрів пресів, що містять 50—60% нафталіну, надходять у збірник оттеков у, відкіля насосом 7 перекачуються в механічні кристаллизаторы періодичної дії 8, охолоджувані водою. Откристаллизовавшаяся маса з кристаллизаторов направляється в автоматичні центрифуги 9 періодичної дії.

Після центрифуг кристалічна маса через елеватор надходить на скребковий конвеєр, де шихтується з нафталіном після барабанних кристаллизаторов, а потім подається в мішалки пресів 5. Відтечи після фугування надходять у збірник, а потім на хімічне очищення від фенолів і піридинових основ.

Тому що вторинні відтечи після фугування виводяться ^з циклу переробки, це дає можливість одержувати пресований (технічний) нафталін, цілком придатний для виробництва фталевого ангідриду Основним продуктом процесу є технічний плавленый нафталін з температурою кристалізації 78,85"З, змістом чистого нафталіну 97,5%, тионафтена до 2,0%, золи не більш 0,15% і вологи не вище 2,0%. Вихід нафталіну від фракції складає 90—92%.

Застосування гарячого пресування (температура прессуемой маси 50—60°С) обумовлене тим, що при цій температурі олія має невелику в'язкість і порівняно легко відокремлюється від кристалів нафталіну. Тому що при цій температурі розчинність нафталіну в олії дуже висока (понад 50%), та олія, що віджимається, (пресові відтечи) захоплює із собою багато нафталіну. Звичайно склад пресових оттеков характеризується наступними . даними:

Якість пресованого нафталіну залежить в основному від концентрації домішок, головним чином тиопафтена, з підвищенням змісту якого температура кристалізації нафталіну знижується. При гарячому пресуванні за схемою кристаллизатор — прес основна маса тионафтена, що міститься у вихідній нафталіновій фракції, переходить у відтечи, і тому що останні на деяких заводах повертаються в смолу, то значна кількість тионафтена переходить потім у нафталінову фракцію.

Недолік, властивій такій схемі, полягає в тім, що відтечи після гарячого пресування можуть повертатися в смолу не нескінченно, а лише до граничного нагромадження тионафтена у фракції, вище якого неможливо одержати пресований продукт необхідної температури кристалізації.

Спосіб одержання технічного нафталіну шляхом ректифікації митої нафталінової фракції, минаючи стадії кристалізації, фугування і пресування, уже набув промислового застосування за рубежем. У СРСР цей спосіб впроваджений у смолоперерабатывающем цеху одного з заводів, що переробляє низкосернистые вугілля. Переробка антраценової фракції

Антраценова фракція на відміну від нафталінової містить нерозчинні речовини, що знаходяться в зваженому стані, що утрудняє поділ твердої і рідкої фаз методом фільтрування. На установках періодичної дистилляциии і ректифікації смоли на заводах середовищ пеп потужності переробка антраценової фракції ведеться за схемою: механічний кристаллизатор — вакуум-фільтр — центрифуга. Вихід продуктів у процесі переробки складає: олія після фільтра 65--75% від фракції; антрацену фугованного &,0—15%, оттеков після центрифуги до 10%, залишку в панні вакуум-фільтра 7% (залишок повертається в цикл переробки). В установках фракціонування смоли, де передбачений добір двох антраценових фракцій, процесу кристалізації піддають тільки 1 антраценову фракцію. Основна маса I фракції зовсім ие містить включень пеку і высококипящих компонентів хризеновой фракції. Відгін до 360°С у I антраценової фракції складає до 90%, тому при її переробці виключається процес фільтрування откри-сталлизованной фракції й у схемі передбачені тільки два процеси: кристалізація і центрифугирование.

За схемою механічний кристаллизатор - центрифуга (рис, 55) для поділі отриманої в результаті кристал лизации гетерогенної системи застосовують високопродуктивну автоматичну центрифугу типу А1-120-4у З відділення фракціонування I антраценова фрацпя насосом подається в напірний бак, відкіля самоеком надходить у механічний кристаллизатор I із впецшил! охолодженням. У кристаллизатор зі збірника 4 насосом 9 подається поглинальна олія в кількості 20% до антраценової фракції, що переробляється, отримане після промивання сіток центрифуг.

У присутності розчинника — поглинальної олії ефективність кристалізації підвищується і якість сирого антрацену поліпшується.

Фракція в кристаллизаторе прохолоджується до 35—40°С, струм як при більш низькій температурі з її виділяються інші речовини, що є домішкою.

Процес кристалізації в механічному кристаллизаторе протікає періодично. Завантажена в кристаллизатор фракція протягом визначеного часу піддається охолодженню при повільному перемішуванні механічною мішалкою. Тривалість кристалізації в літню пору складає 25—28 ч.

З кристаллизатора 1 открлсталлизованная антраценова фракція у виді густої мулистої маси надходить у мішалку 2, де підігрівається глухою парою до заданої температури, перемішується механічною мішалкою і подається в центрифугу 3 типи Аг-ыоо-4у. Відділення твердої фази від рідкої завжди важко через мелкокристаллической структуру твердої фази.

Сирий антрацен з центрифуги по транспортері 5 подається в бункер 10, відкіля у ваги 11, потім після розфасовки в паперові мішки надходить на зашивочную машину 12 і передається на склад сирого антрацену. Фугат насосом 9 зі збірника 6' подається на склад олій.

Для нормальної роботи центрифуг типу АГ має значення якість антраценової фракції, зміст антрацену повинен бути не менш 70%. Робота центрифуг значно поліпшується при фугуванні в суміші з поглинальною олією. Промите від фенолів і піридинових основ поглинальна олія з відділення мийки насосом перекачується в збірник 8, відкіля насосом 9 — у збірник 4 на промивання сіток центрифуг 3. Після промивання сіток центрифуг поглинальна олія самопливом надходить у збірник 7, з якого насосом 9 подається в кристаллизатор 1, де змішується з кристалізації, що піддається, 1 антреценовой

фракцією. Цей спосіб кристалізації позволяет поліпшити гранулометрический склад откристалли-зованной фракції.

Фугування откристаллизованной суміші I антраценової і поглинальної фракцій скорочує тривалість операцій просушки і регенерації; поліпшується якість фільтрату і фугованного антрацену, знижується зміст у ньому олії і продукт виходить сипучим, легко піддається транспортуванню і розфасовці. Таким чином, продуктами переробки I антраценової фракції є сирий антрацен і антраценова олія.

Одержуване після центрифуг антраценова олія (відтечи фугування) може служити сировиною для одержання олій для просочення деревини.

Сирий антрацен є сировиною для одержання чистого антрацену.

Сирий антрацен з вугіль Донецького басейну — це твердий маслянистий продукт, що містить антрацену 25—26%, карбазола до 30%, фепантрена близько 30%, а також кам'яновугільні олії і высококипящие з'єднання.

У сирому антрацені з вугіль Кузнецького басейну міститься антрацену 14—22%, карбазола 25—30%, фенан-трена 15-—24%.

Вихід сирого антрацену от смоли складає 2,2—2%. Хімічне очищення застосовується для виділення фенолів і піридинових основ із фракцій кам'яновугільної смоли, у яких вони зосереджені. Як показане вище, зосередження фенолів і піридинових основ у фенольной, нафталіновій і поглинальній фракціях досягає 99%. Отже, тільки ці фракції доцільно піддавати хімічному очищенню. Процес хімічного очищення фракцій заснований на найпростіших хімічних реакціях зв'язування фенолів з лугом з утворенням фенолятів натрію і піридинових основ із сірчаною кислотою з утворенням сульфату піридинових основ. Різниця в щільності фракцій, що промиваються, і розчинів фенолятів натрію і сульфату піридинових основ забезпечує досить ефективне відділення фракцій від цих розчинів при тривалому відстої, однак звичайно між шарами фенолятів і олії утвориться проміжний шар луго-масляної емульсії. Нафталінова фракція може очищатися до чи кристалізації після виділення нафталіну (фуга нафталінових центрифуг 9). Технологічна схема хімічного очищення важкої і нафталінової фракцій представлена на мал. 56. Б цьому випадку сульфат піридину з важкої фракції нейтралізується окремо, а отримані піридинові підстави використовуються як засіб, що запобігає корозію металу при травленні його сірчаною кислотою. Сульфат піридину з нафталінової фракції після нейтралізації поєднується з легкими піридиновими підставами. Через низький зміст найбільш коштовних лсгкокипящих фенолів у важкій фракції іноді обесфеноливание цієї фракції не виробляється, а необесфеноленная фракція використовується в готуванні масла для просочення деревини з підвищеним змістом фенолів, необхідних деяким споживачам.

Іноді для спрощення процесу очищення, а також через відсутність стійкого збуту важких піридинових основ обеспиридинивапис узагалі не роблять, хоча очищення піридинових основ є обов'язковою умовою стабільності властивостей оборотної поглинальної олії. Технологічна схема одержання піридинових основ із сульфату піридину зводиться до нейтралізації розчину сульфату піридину 20%-ний синтетичною аміачною водою. Воду зі збірника насосом через спеціальне барботажтюе пристрій подають у нейтралізатор, заповнений сульфатом піридину. Аміак витісняє піридинові підстави із сульфату піридину й утворить розчин сульфату амонію, що через нижній злив нейтралізатора виводять з нього і передають у сатуратора аміачно-сульфатного відділення, а відстояні важкі піридинові підстави передають на склад.

Технологічна схема готування олій і композицій з олії і пеку зводиться до дозування заданих по рецептурі кількостей чи олій і пеку в ємності і ретельному тривалому їхньому перемішуванню лопатевими чи мішалками насосом.

Як приклад можна привести технологічну схему готування дорожнього дьогтю. Антраценова олія після виділення з нього антрацену надходить у сховище складу, відкіля насосом подається в мерник, розташований на висоті 5—6 м над рівнем землі. У такий же мерник з пекового парку подається гарячий рідкий пек. Мерники обладнані пьезометрическими чи ізотопними покажчиками рівня, каліброваними в чи тоннах кубометрах. З мерника через нижній злив олія і пік у заданих кількостях випускаються в розташоване під ними чи сховище мішалку. З нижньої частини сховища суміш цих компонентів забирається насосами і подасться у верхню частину сховища. Така циркуляція продовжується кілька годин до одержанні готового однорідного продукту, що цим же насосом подається в напірний бак для навантаження.

Аналогічний процес відбувається й у мішалці, але не насосом, а лопатевим пристроєм, що перемішує, що приводиться в обертання електродвигуном. Обов'язковою умовою змішання олій з рідким гарячим пеком є відсутність у них води. Змішання обводненої олії з рідкими гарячими пеками веде до її інтенсивного випару, вспениванию пеку і викиду продукту з воздушек і лазів па територію цеху.

Устаткування для переробки фракцій кам'яновугільної смоли

Для кристалізації антраценової фракції застосовуються механічні кристаллизаторы періодичного дії з зовнішнім водимым охолодженням (мал. 57). Механічний кристаллизатор являє собою сталевий горизонтальний циліндр I діаметром 1,6 і довжиною 6,56 м, усередині якого проходить обертовий вал 2 з лопатками 3.

Обертання вала здійснюється від мотора 4 через редуктор 5 і проміжну шестеренну передачу. При обертанні вала шкребки мішалки видаляють що утворяться настыли кристалів із внутрішньої поверхні барабана. Число оборотів мішалки 7,65 у хвилину.

Відвід тепла, що виділяється при кристалізації й охолодженні розчину, виробляється шляхом зрошення зовнішньої поверхні апарата водою. Для цієї мети над барабаном передбачений водяний колектор. Поверхня зрошення 25 м"², витрата води на охолодження 2—2,5 м³/год, температура нагрівання води — на 2°С.

Антраценова маса після кристаллизатора має вид густого шламу, у якому міститься 5—7% чистого антрацену. Ця маса піддається фільтруванню в чи центрифугах вакуум-фільтрах.

Для кристалізації нафталінової фракції, що містить до 80% нафталіну, застосовується барабанний кристаллизатор (охолоджувач). В даний час набув застосування вальцевой кристаллизатор.

Вальцевой кристаллизатор складається з обертаючого вальца (барабана), станини, ванни, кожуха, привода обертання вальца, системи охолодження вальца, системи обігріву ванни, пристроїв для зрізання нафталіну з ребристої поверхні вальца, дискового транспортера і вузлів системи автоматики (мал. 58).

Барабан призначений для безупинної кристалізації нафталіну на його охолоджуваній поверхні. Він складається з циліндричної обичайки, зовнішня поверхня якої виконана ребристої. Це дозволяє збільшити поверхню кристалізації і продуктивність кристаллизатора. До обичайки приварюються стінки, до яких приварені цапфи. Торцеві стінки укріплені радіальними ребрами і постачені люками для обслуговування системи охолодження вальца при експлуатації.

Цапфи встановлені на підшипниках качения, корпуса яких установлені на станині.

Обертання барабана здійснюється механічним приводом, що складається з електродвигуна, клиноремеппой передачі, редукторів, відкритої зубчастої передачі. Станина є опорною конструкцією для кріплення основних складальних одиниць кристаллизатора. Вона складається з вертикальних швелерних стійок, з'єднаних поперечними швелерними балками.

Барабан кристаллизатора нижньою частиною опушений у ванну, прикріплену до станини. Заданий рівень нафталиннойфракции у ванні підтримується автоматично за допомогою пневматичного вимірника рівня і регулирущого клапана, установленого па лінії подачі нафталінової фракції у ванну. Максимальний рівень обмежується переливною трубкою.

Ванна кристаллизатора обігрівається гарячою водою, подаваної в сорочку, що запобігає кристалізації нафталінової фракції у ванні і забивання її тафта. Охолодження барабана виробляється шляхом розбризкування по його внутрішній поверхні води форсунками, розташованими в центральній трубі. Вода збирається в нижній частині барабана і відсмоктується насосом через вертикальний відвід і кільцевий простір між конически розташованими трубами.

Нафталін, що кристалізується на ребристій поверхні барабана, зрізується при його обертанні ножем, установленим на плитах удалину вальца.

Ножові плити шарнірно прикріплені до рами і подпружинены пружинними амортизаторами.

Нафталін, що кристалізується на торцевих стінах вальца, зрізується бічними ножами, що встановлені на кронштейнах, приварених до торцевих стін ванни, і постачені паровими сорочками.

Нафталін, що зрізується ножами, падає в шнек, встановлений уздовж барабана і призначений для транспортування нафталіну до преса.