Улавливание и переработка сырого бензола

Рис.11 ИК - спектры образцов СБ: исходного (1) и озонированных соответственно при 250С (2) и при 50 0С (3).[9]

Проведение процесса озонирования сырого бензола при различных концентрациях озона показывает, что повышение концентрации озона приводит к увеличению кислотного числа и снижению бромного числа.[9]

Рис.12 Зависимость значений кислотного (а) и бромного (б) чисел СБ от концентрации озона при проведении процесса при 250С.[9]

2.4.Каталитическая очистка  бензола

Сущность процесса каталитической гидроочистки заключается в пропускании смеси паров сырья (той или иной фракции сырого бензола) с водородом или водород содержащим газом над соответствующим катализатором при температуре и давлении, обеспечивающих протекание необходимых реакций. Процессу гидроочистки должна предшествовать стадия испарения сырья, смешения паров с газом и подготовки паров к процессу очистки, сделано это, должно быть, таким образом, что бы на катализатор не заносились смолистые вещества, быстро приводящие к закоксовыванию катализатора.[2]

Исходным сырьем чаще всего является фракция БТКС, которая насосом высокого давления подается на испарительную установку, представляющую собой систему каскадов, в которых последовательно происходит повышение температуры и испарение фракции. Испарение фракции производится непосредственно в поток циркуляционного газа при большой скорости последнего, что бы предупредить отложение полимеров на поверхности греющей аппаратуры. Однако полностью предотвратить образование отложений не удается, и это нарушает технологический процесс и делает необходимым проводить чистку аппаратуры. Количество испарившейся фракции вначале равномерно распределяется между секциями, но затем, по мере эксплуатации и образования отложений, начинает уменьшаться в первых секциях. Подогрев и испарение фракции в первых секциях каскада производится путем теплообмена с парогазовой смесью.[2]

Образующиеся отложения представляют собой рыхлую массу темно-коричневого цвета, содержащую около 3% влаги и до 8% минеральных примесей. Уменьшение отложений может быть достигнуто при использовании в качестве исходного сырья фракции БТ с тщательно отобранной головной фракцией. Подобная фракция содержит очень много непредельных соединений, особенно неустойчивых, и поэтому смолообразование не может получить большого развития. После последней секции каскада производится выпуск полимеров. Последние выводятся в виде 12–15%-ного раствора в неиспарившейся части фракции БТКС.[2]

В промышленности наибольшее распространение получил алюмокобальтмолибденовый катализатор, который используется на данный момент. В связи с этим предложены новые полифункциональные катализаторы на основе нанесенных на γ-Al2O3 оксидов никеля (2), ванадия (5) и молибдена (6), способные в относительно мягких условиях (t=4000C; Р=0,1 МПа) с достаточно высокой эффективностью осуществлять одновременно гирообессеривание тиофена и гидродеалкилирование алкилароматических углеводородов, содержащихся во фракциях бензола 1.[6]

Гидрообессеривающая активность указанных катализаторов сопоставима с активностью известных промышленных контактов, а их гидроалкилирующая активность не уступает активности промышленных катализаторов гидродеалкилирования, испытанных при t=6000C.[6]

2.5. Переработка сероуглерода  и циклопентадиена

Высокая реакционная способность циклопентадиена позволяет применять его в ряде синтезов полимерных веществ. Имеются исследовательские работы по получению пленкообразующих веществ из продуктов сополимеризации циклопентадиена с маслами – оливковым, тунговым, льняным, подсолнечным и другими. Термическая полимеризация циклопентадиена или его димера с маслами осуществляется под давлением при температуре 2800С. Изучение пленкообразующих свойств сополимеров показало, что сополимеры, содержащие до 30% циклопентадиенового компонента, дают пленки удовлетворительного качества (эластичность 1мм по шкале НИИЛК, прочность к удару 50см по прибору У–1). Более качественные пленки получают при каталитической сополимеризации циклопентадиена с растительными маслами: с дегидратированным касторовым или льняным маслом в растворе ксилола или сольвента.[5]

Полициклопентадиен, получаемый путем каталитической полимеризации в присутствии комплексов фтористого бора, обладает значительной термореактивностью, поэтому не исключена возможность использования каталитического полициклопентадиена в качестве смолы – связующего для прессованных изделий с наполнителем. Например, древесно-стружечные плиты, изготовленные с добавкой 10% полициклопентадиена и запрессованные под удельным давлением от 7 до 10 кг/см2 при температуре 1500С, имеют прочность на изгиб 120 кг/см2, водопоглощение 25% и объемный вес воздушно-сухих плит 700–800 кг/м3.[5]

Большой интерес представляет получение ядохимикатов на основе циклопентадиена. При хлорировании циклопентадиена получают гексахлорциклопентадиен. Путем сополимеризации с циклопентадиеном образуется хлорзамещенный дициклопентадиен. При дополнительном хлорировании раствора хлорзамещенного дициклопентадиена получают хлорпроизводные, обладающие высокой инсектицидностью; они известны под названием дильдрин, хлордин и др. [5]

В 1951г. Был открыт новый класс ароматических соединений производных ферроцена, получаемых из циклопентадиена. При взаимодействии литиевого или натриевого производного дициклопентадиена с хлорным железом образуется ферроцен [12]:

6С5H5Na + 2FeCl3 = 2(C5H5)2Fe + C10H10 + 6NaCl

Описанная реакция дает относительно невысокие выходы ферроцена, порядка 50%. Ферроцен не разлагается при нагреве до 4700С, плавится без разложения при 173–1740С, летуч с водяным паром, легко растворим в органических растворителях. Легкость реакций замещения водорода в пятичленных циклах ферроцена позволила получить значительное количество производных последнего, в том числе и ферроценилфенол, обладающий несколько менее кислыми свойствами, нежели фенол; получены амины и алкил производные. [12]

Так как ферроцен и многие его производные обладают высокой термической устойчивостью, то, вероятно, то вероятно представят интерес полимерные материалы, полученные на их основе. [12]

Сероуглерод CS2 – соединение серы с углеродом бесцветная жидкость с приятным эфирным запахом (технический продукт, полученный сульфидированием угля, имеет неприятный «редечный» запах). [5]

Подобно диоксиду серы, CS2 является кислотным ангидридом и при взаимодействии с некоторыми сульфидами может образовывать соли тиоугольной кислоты (Н2СS3). При реакции со щелочами образуются соли дитиоугольной кислоты и продукты их диспропорционирования. [5]

 Однако, сероуглерод, в  отличие от диоксида углерода, проявляет большую реакционную способность по отношению к нуклеофилам и легче восстанавливается. Такими сильными окислителями, как, например, перманганат калия, сероуглерод разлагается с выделением серы. Хорошо растворяет жиры, масла, смолы, каучук, используют как экстрагент. Растворяет серу, фосфор, йод, нитрат серебра. Большая часть (80 %) производимого сероуглерода идет в производство вискозы – сырья в производстве вискозного волокна («искусственного шелка»). Его применяют для получения различных химических веществ (ксантогенатов, четыреххлористого углерода, роданидов).[5]

         Утилизация сероуглерода путем образования N,N–диалкилдитиокарбаматов металлов. Учитывая то, что выделение сероуглерода в чистом виде несет эколого-техногенной опасность, была разработана двухстадийная (однореакторная) технология утилизации сероуглерода в составе сероуглеродной фракции, которая включает образование солей N,N–диалкилдитиокарбаминовой кислоты из сероуглерода головной фракции без выделения или концентрирования последнего.[5]

Практическое применение полученных продуктов химического связывания сероуглерода. Было установлено, что диалкилдитиокарбаматы используют как присадки к индустриальным маслам, обладающие противоизносными, противозадирными, антиокислительными и антикоррозионными свойствами, благодаря одновременному наличию в их структурах таких элементов, как Сульфур и Азот. Совместное наличие этих элементов обеспечивает маслам лучшие антиокислительные и противокоррозионные свойства по сравнению с соединениями, содержащими отдельно Сульфур или Азот. Диалкилдитиокарбаматы металлов общей формулы [R1R2NC(=S)S]nMe΄, где Alk: R1 = R2, R1 ≠ R2, гетероциклический радикал; Ме' = Zn, Cd, Ni, Co, As, Bi, Sb, Se, Ba, Mg; х = 2, 3, благодаря своим высоким противокоррозионным свойствам, используют в моторных маслах, работающих при повышенных температурах.[5]

2.6.Переработка бензола, толуола, ксилола, о, м, п - ксилола

Бензол (С6H6) в настоящее время – один из наиболее важных и дефицитных продуктов коксования. Его ценность определяется тем, что он является основным исходным материалом для получения синтетического фенола, циклогексана, адипиновой кислоты и иных продуктов – важнейших исходных веществ, при производстве таких материалов как разнообразные пластические массы, капрон, нейлон. Исходным веществом для получения капролоктама является циклогексанол, получаемый из фенола или циклогексана. Оба продукта получают из бензола, так как содержание их в непосредственном виде в продуктах коксохимического производства крайне незначительно. Значительное количество бензола расходуется для производства этилбензола, из которого получают стирол – один из важнейших исходных материалов при производстве синтетического каучука и пластических масс. Так как бензол является одним из наиболее дефицитных продуктов, в связи с этим его применение как моторное топливо и растворителя, недавно широкое распространенное, сейчас уже теряет практическое значение. [3]

Толуол (С6H5CH3) – следующий за бензолом по своему содержанию компонент сырого бензола. Толуол обладает свойством замерзать при очень низкой температуре, что делает его ценной добавкой при приготовлении авиа- и моторного топлива. Кроме того, толуол находит применение в фармацевтической и ряде других отраслей промышленности. Ценность коксохимического толуола значительно уменьшилась после того, как он стал в больших количествах производиться нефтехимической промышленностью.[3]

Ксилол вырабатываемый ректификационными цехами, является смесью всех трех изомеров орто–, мета–, пара–, ксилол и этилбензола. Ксилол применяют преимущественно как растворитель в резиновой и лакокрасочной промышленности. Из-за ограниченности ресурсов коксохимический ксилол обычно не применяется для производства отдельных изомеров, например параксилола, необходимого для получения терефталевой кислоты и затем искусственного волокна типа «лавсан» а так же ортоксилола, из которого получают фталевый ангидрид.[3]

2.7.Выделение из бензола 2 инден-кумароновых смол

Непредельные соединения. Содержание непредельных соединений обычно колеблется в пределах от 7–10% и зависит, главным образом, от температуры коксования. Чем выше температура коксования, тем меньше содержания непредельных соединений. Непредельные соединения в сыром бензоле распределены не равномерно. Большая их часть находится во фракции выкипающей выше 1400С, и в наиболее легкокипящей части, выкипающей до 800С.[5]

Инден – кумароновые смолы получаются из тяжелого бензола путем их сополимеризации в присутствии полимеризующих агентов с последующей отпракой несполимеризовавшихся веществ. В качестве полимеризующих агентов применяют серную кислоту, хлорное железо, хлористый алюминий фтористый бор. Поилимеризации может подвергаться весь тяжелый бензол целиком или выделенные из него узкие фракции.[5]

В условиях непрерывного процесса время пребывания полимеризуемой смеси в полимеризаторе ограничено, а возможность охлаждения, благодаря развитой поверхности теплообмена, значительно лучше, чем в смесителе периодического действия. Непрерывность процесса полимеризации позволяет использовать центрифугу непрерывного действия для отделения полимеризата от хлоралюминиевого комплекса и разделить их тогда, когда загустевание комплекса возникнуть еще не может. Наконец отпарка резко сокращает время пребывания полимеризата в нагретом состоянии, что так же улучшает качество смол. [5]

Качество инден–кумароновых смол определяется такими основными показателями: окраской измеряемой путем сравнения со стандартными шкалами – йодной или бихроматной; температурой размягчения, обычно определяемой по известному методу «кольца и шара»; зольностью; нейтральностью водной вытяжки; влажностью. В зависимости от области применения предъявляются требования к растворимости в различных растворителях, совместимости с маслами и другими средами. За рубежом получают и применяют инден-кумароновые смолы уже десятки лет.[5]

В США и ФРГ имеются весьма разветвленные шкалы сортности в соответствии с применением. В США по данным фирмы Баррет, различают 7 разновидностей инден–кумароновых смол по температуре размягчения:

Тип W– с температурой размягчения 128–1360С (для быстро сохнущих лаков, алюминиевых красок, типографических чернил, изоляционных материалов).

Тип V– с температурой размягчения 109–1170С (для лаков и других покрытий, резиновых смесей).

Тип Т – с температурой размягчения 86–1170С град (специально для строительных материалов – смоляных плиток).

Тип MH – с температурой размягчения 99–1080С (для специальных лаков, компаундирования с резиной, текстильных клеев, кожаной и текстильной галантереи).

Тип H – c с температурой размягчения около 700С (специально для резиновой промышленности).

Тип X – c температурой размягчения 86–990С (для лаков и эмалей, водонепроницаемых составов, компаундирование с резиной и синтетическими эластомерами, смоляных плиток, покрытия бумаги с целью придания ей водонепроницаемости).

Тип Р – с температурой размягчения 20–280С (для изготовления клейких материалов, компаундирование резины и пластиков, изготовление водостойких композиций и как пластификатор).[5]

 В СССР изготавливали 13 типов и марок инден-кумароновых  смол, различающихся по окраске и температуре плавления. Производство смоляных плиток и линолеума. Инден-кумароновые смолы (до20%) входят вместе с пластификаторами как связующее в состав плиточной массы, из которой вальцуют асбесто–смолянные плитки. Смоляные плитки широко применяются в строительной индустрии в качестве материала для полов. Производство лаков, красок и политур. Инден-кумароновые смолы с успехом заменяют дорогой шеллак в производстве лаков, политур и некоторых видов красок. Естественно, что для этих елей следует применять инден-кумароновые смолы со светлой окраской, кроме случаев приготовления темных асфальтовых красок. Необходимо что бы смолы были совместимы с растворителями и маслами, применяемыми в производстве лаков, красок и политур, что бы они растворялись в уайтспирите и его смесях с ароматическими растворителями, и совмещались с тунговым и другими видами масел. [5]