ИЗВЛЕЧЕНИЕ АРОМАТИКИ РАСТВОРИТЕЛЯМИ
Только мы и остались Мэтью Арнольд « Часовня в Рагби»
В 1907 г. человек по фамилии Эделану разработал процесс для выделения большей части ароматических соединений из углеводородной смеси. Этот процесс пригоден и в тех случаях, когда температуры кипения ароматики близки к температурам кипения прочих компонентов смеси. В этих условиях перегонка не приведет к успеху, поэтому процесс Эделану, использующий экстракцию (извлечение) растворителем, был значительным шагом вперед.
Применение
Выделение ароматических соединений из нефтепродуктов может понадобиться по двум причинам: если ароматические углеводороды оказывают вредное действие на качество смеси, в которой находятся, либо если они могут оказаться более полезными, будучи выделенными из смеси, чем оставаясь в ней. Можно привести целый ряд примеров, с некоторыми из них мы уже встречались.
Керосин с высоким содержанием ароматических соединений характеризуется малой высотой некоптяще - го пламени.
Растворители типа керосина, в зависимости от содержания ароматики, имеют разные области применения в промышленности.
Бензол, толуол и ксилолы, выделенные в индивидуальном виде, широко используются в химической промышленности.
4. При удалении ароматики из тяжелого газойля повышается качество получаемых из него смазочных масел.
Технологический процесс
Процесс экстракции основан на способности некоторых соединений избирательно растворять некоторые другие соединения. В данном случае определенные растворители растворяют ароматические соединения, но не растворяют парафины, олефины и нафтены. Мы не будем разбираться, почему так происходит, поскольку это слишком сложный вопрос.
Рециркулирующий растворитель
Смеситель Разделители
Рис. 17.1. Экстракция ароматических углеводородов.
Принципиальное требование к растворителю — это то, чтобы растворитель, содержащий ароматические вещества, легко отделялся от остальных компонентов смеси. Рассмотрим для примера керосин и предположим, что он содержит много ароматических соединений. Нальем полстакана керосина и добавим постакана растворителя; в данном случае, это будет жидкий диоксид серы. После перемешивания жидкость легко разделится на два слоя: в нижнем слое будет керосин, а в верхнем — диоксид серы. Однако объем нижнего слоя окажется меньше половины стакана, а объем верхнего слоя больше, так как ароматические соединения перешли из керосина в диоксид серы.
Если слить диоксид серы, то ароматические соединения можно легко добыть из него обычной перегонкой. Этот двухстадийный процесс называется периодической экстракцией.
Зная, как осуществляется периодический процесс, нетрудно представить себе непрерывный вариант. На рисунке 17.1 изображено три системы колонн. Сырье подается снизу в сосуд (смеситель), содержащий лабиринт отбойных перегородок (иногда перегородки движутся, как, например, в смесителе с вращающимся диском). Растворитель поступает в верхнюю часть колонны и затем продвигается по ней вниз, растворяя при этом ароматические соединения {экстракт). Оставшаяся углеводородная смесь, которая поднимается вверх, называется рафинат.
Продукты, выходящие из смесителя, поступают в две колонны, в одной из которых рафинат очищается от растворителя, который мог в него случайно попасть, после чего растворитель возвращается в смеситель. В другой колонне экстракт отделяется от растворителя, отсюда растворитель также возвращается в процесс.
Ниже перечислены растворители, которые применяются в различных вариантах процесса.
Очистка керосина: жидкий S02, фурфурол.
Очистка смазочных масел: жидкий в смеси с бензолом, фурфурол, фенол, жидкий пропан (отделение парафинов от асфальтенов).
Рис. 17.2. Извлечение бензола, толуола и ксилолов.
3. Бензин: сульфолан, фенол, ацетонитрил, жидкий
Выделение бензола
Самым распространенным применением экстракции ароматики является выделение бензола, толуола и ксилолов (в основном бензола) в индивидуальном виде. Чтобы этот процесс был эффективным, сырье для экстракции предварительно превращают в концентрат ароматики, выделяя узкую фракцию из риформата или прямо - гонного бензина, как показано на рисунке 17.2. Содержание бензола в полученном концентрате повышено, что делает процесс экстракции более эффективным.
Одно наименование на этом рисунке сбивает с толку. Рафинат бензола не содержит бензола. Это остаток от концентрата после извлечения из него бензола (наряду с другими ценными соединениями). Поэтому рафинат является гораздо менее ценным продуктом, чем концентрат ароматики, особенно как компонент автомобильного бензина.