Зависимость селективности растворителей по отношению к системам гексан-бензол и циклогексан-бензол от температуры

1-сульфолан, 2-диметилсульфоксид, 3 - N-формилморфолин, 4-ТЭГ, 5-этиленгликоль, 6 - N-метилпирролидон, 7 – диметилформамид, 8 - N-метилкапролактам.

По селективности по отношению к системе циклогексан-бензол при 60 ⁰С экстрагенты располагаются в следующий ряд: сульфолан > диметилсульфооксид > N-формилморфолин > ТЭГ ≈ тетраэтиленгликоль ≈ ДЭГ ≈ ЭГ > N-метилпирролидон диметилформамид > N-метилкапролактам.

Практически в той же последовательности располагаются экстрагенты и по селективности к системе циклогексан – бензол, только в этом случае N-метилпирролидон и диметилформамид оказываются близки к гликолям.

По растворяющей способности к аренам при одинаковой температуре экстрагенты располагаются в следующий ряд: N-метилкапролактам > N-метилпирролидон > диметилформамид > N-формилморфолин ≈ сульфолан > тетраэтиленгликоль > диметилсульфооксид > ТЭГ > ДЭГ > этиленгликоль.

Низкая растворяющая способность характерна для сильно ассоциированных растворителей – гликолей, диметилсульфооксида. Эти же растворители проявляют и повышенную селективность по молекулярным массам, что обусловлено высокими значениями удельных энтальпий образования полости в структуре ассоциированных экстрагентов и быстро возрастающими затратами энергии при растворении углеводородов-гомологов с увеличением их молярных объемов.

В табл. 1 представлены также данные о селективности и растворяющей способности ряда растворителей, предложенных для экстракции аренов в результате многолетних исследований, проводимых в Санкт-Петербурском государственном технологическом институте. По сочетанию высокой групповой селективности и растворяющей способности, умеренной селективности по молекулярным массам эти растворители не уступают наиболее эффективным промышленным экстрагентам – сульфолану и N-формилморфолину.

Предложенные селективные растворители не нашли применения из-за отсутствия их промышленного производства.

К экстрагентам предъявляется еще и ряд технологических требований:

· Плотность, отличающаяся от плотности сырья, - для быстрого расслаивания экстрактной и рафинатной фаз;

· Температура кипения, отличающаяся от температуры кипения компонентов сырья, - для регенерации экстрагента из экстрактной фазы ректификацией;

· Хорошая растворимость в воде и высокие коэффициенты распределения при экстракции водой из рафинатной фазы и экстракта;

· Низкая вязкость, что повышает коэффициент полезного действия тарелок экстракционной колонны или снижает высоту, эквивалентную теоретической ступени экстракции;

· Высокая термическая и гидролитическая стабильность – при температуре в колонне регенерации экстрагента из экстрактной фазы ректификацией с водяным паром;

· Низкая коррозионная активность;

· Невысокая температура плавления;

· Низкая удельная теплоемкость и теплота испарения – для снижения энергозатрат при нагревании и глубокой регенерации экстрагента вакуумной ректификацией;

· Доступность сырья для производства и низкая стоимость экстрагента;

· Низкая токсичность;

· Взрывобезопасность.

Физико-химические свойства экстрагентов, применяющихся в промышленности для выделения аренов С₆-С₈, представлены в табл.2. Преимущества и недостатки применяющихся селективных растворителей сопоставлены в табл.3.

Табл.2