В качестве экстрагентов аренов в промышленности применяются сульфолан, диэтиленгликоль (ДЭГ), триэтиленгликоль (ТЭГ), тетраэтиленгликоль, N-формилморфолин, диметилсульфооксид, смеси N-метилпирролидона или N-метилкапролактама с этиленгликолем. Важнейшие требования к экстрагентам, от которых зависят степень извлечения и качество выделенных аренов, следующие:
· высокая групповая селективность, которую можно характеризовать отношением коэффициентов активности разделяемых групп углеводородов при бесконечном разбавлении в экстрагенте (предельных коэффициентов активности), например отношением предельных коэффициентов активности циклогексана и бензола (γ 0 цг/ γ 0б);
· высокая растворяющая способность по отношению к аренам, от которой зависит степень их извлечения и требующееся соотношение экстрагента к сырью; растворяющая способность, или «емкость», экстрагента тем выше, чем ниже предельные коэффициенты активности аренов, поэтому ее можно характеризовать величиной, обратной предельному коэффициенту активности бензола в экстрагенте (1/ γ 0б);
|
|
· низкая селективность по молекулярным массам, которая зависит от отношения предельных коэффициентов активности углеведородов – гомологов, напрмер, октана и гептана (lg(γ 0окт/ γ 0гп)); только при этом условии экстрагенты высокой групповой селективностью могут обеспечить высокую степень извлечения и качество не только бензола, но и его гомологов – толуола, ксилолов.
Характеристика промышленных экстрагентов по всем этим важнейшим критериям представлена в табл.1. Некоторые селективные растворители с повышенной растворяющей способностью – N-метилпирролидон, N-формилморфолин, а также диметилформамид – применяются не только в качестве экстрагентов, но и как растворители для выделения аренов С6-С8 из более узкокипящих фракций в процессах экстрактивой ректификации.
Зависимость групповой селективности экстрагентов от температуры представлена на рис.4. С повышением температуры селективность сильно ассоциированных растворителей, в частности этиленгликоля, снижается более резко, чем слабо ассоциированных экстрагентов с повышенной растворяющей способностью, к которым относятся N-метилкапролактам, N-метилпирролидон, диметилформамид, N-формилморфолин.
Табл.1
Предельγные коэффициенты активности углеводородов, селективность экстрагентов по отношению к системе циклогексан-бензол (γ0 цг/γ0б), селективность по молекулярным массам (lg(γ0окт/γ0гп)) и растворяющая способность экстрагентов (1/γ0б)
Экстрагент | Т,0С | γ0гп | γ0окт | γ0цг | γ0б | γ0 цг/γ0б | lg(γ0окт/γ0гп) | (1/γ0б) |
Сульфолан | 30 60 80 | 99,0 60,0 50,7 | 141 80,1 65,6 | 33,8 23,0 19,9 | 2,43 2,38 2,49 | 13,9 9,66 7,99 | 0,154 0,125 0,122 | 0,412 0,420 0,402 |
N-формилморфолин | 30 61,7 | 46,68 32,06 | 63,35 41,78 | 17,90 13,77 | 2,03 1,99 | 8,82 6,92 | 0,133 0,115 | 0,493 0,503 |
Диметилсульфоксид | 20 40 60 | 149 95 65 | 220 136 87 | 46,0 33,0 25,0 | 3,83 3,20 3,03 | 12,0 10,3 8,25 | 0,169 0,159 0,126 | 0,261 0,312 0,330 |
Этиленгликоль | 20 40,8 60 | 1370 930 457 | 2380 1440 663 | 278 258 188 | 31,6 33,3 32,0 | 8,80 7,75 5,88 | 0,240 0,190 0,162 | 0,032 0,030 0,031 |
Диэтиленгликоль | 25 60 100 | 164,5 - - | 260 - - | 71,7 - - | 6,41 6,5 6,2 | 11,2 - - | 0,199 - - | 0,156 - - |
Триэтиленгликоль | 30 80 | 94,5 40,8 | 139 54,5 | 29,3 15,2 | 3,86 3,02 | 7,59 5,03 | 0,168 0,126 | 0,259 0,331 |
Тетраэтиленгликоль | 30 70 | 57,9 - | 85,8 - | 18,3 - | 2,46 2,48 | 7,44 - | 0,171 - | 0,407 0,403 |
N-метилпирролидон | 30 60 | 17,7 11,5 | 21,6 13,1 | 8,52 6,30 | 1,08 1,08 | 7,89 5,83 | 0,086 0,057 | 0,926 0,926 |
N-метилкапролактам | 20 40 60 | 7,9 6,8 5,8 | 9,1 7,1 6,7 | 4,2 4,0 3,3 | 0,85 0,85 0,87 | 4,9 4,7 3,8 | 0,061 0,019 0,063 | 1,176 1,176 1,149 |
Диметилформамид | 25 40 | 22,7 18,9 | 29,4 24,2 | 11,6 9,9 | 1,47 1,43 | 7,89 6,92 | 0,122 0,107 | 0,680 0,699 |
N-метилморфолинон-3 | 30 | 55,7 | 80,4 | 21,9 | 2,20 | 9,95 | 0,159 | 0,455 |
N-ацетилоксазолидин | 30 | 40,6 | 52,6 | 17,6 | 1,84 | 9,57 | 0,089 | 0,543 |
N-метилоксазолидинон-2 | 30 | 53,1 | 70,4 | 21,2 | 1,98 | 10,7 | 0,123 | 0,505 |
Тиетан-1-оксид | 30 | 59,6 | 79,0 | 21,2 | 1,97 | 10,8 | 0,122 | 0,508 |
Тиофан-1-оксид | 30 | 38,2 | 53,1 | 14,6 | 1,64 | 8,9 | 0,143 | 0,610 |
2-метилтиетан-1,1-диоксид | 30 | 44,2 | 58,8 | 18,1 | 1,90 | 9,53 | 0,124 | 0,526 |
2-тетрагидрофурфурил-оксипропионитрил | 30 | 15,6 | 19,6 | 7,10 | 1,17 | 6,07 | 0,099 | 0,855 |
Цианэтильные производные метилденглицеринов | 30 40 | 77,0 62,8 | 109 88,2 | 24,5 20,8 | 2,26 2,12 | 10,8 9,81 | 0,151 0,147 | 0,442 0,472 |
Левулинонитрил | 30 | 63,0 | 90,0 | 24,0 | 2,43 | 9,88 | 0,155 | 0,412 |
Рис.4
|
|