Сырой антрацен, выделяемый кристаллизацией из первой антраценовой фракции каменноугольной смолы, содержит в за­висимости от сорта от 25 (марка Б) до не менее 33 % (мае.) основ­ного вещества. Кроме того, в сыром антрацене содержится 14- 16 % (мае.) фенантрена, 24-25 % (мае.) карбазола, а также нафта­лин, дифенилоксид, аценафтен, флуорен и их гомологи [233].

При кристаллизации антрацена температура антраценовой фракции, поступающей в кристаллизатор, составляет 93-97 °С, в конце охлаждения 44-47 °С, температура фильтрата в сборнике 61-65 °С. При этих условиях степень извлечения антрацена дос­тигает всего 50-63 % от его ресурсов в первой антраценовой фракции [234]. Кроме того, недостатки процесса простой кри­сталлизации - большая продолжительность цикла переработки антраценовой фракции (38-40 ч), громоздкость технологической схемы из-за большого количества кристаллизационного оборудо­вания, высокие энергетические затраты.

Экстрактивной кристаллизацией из ацетона далее получают обогащенный антрацен, содержащий 93-96 % (мае.) основного вещества.

Методам выделения и очистки антрацена, прежде всего от наиболее трудно удаляемых компонентов - карбазола и фенан­трена, посвящено большое число патентов и статей (табл. 21).

Использование более сильных электронодонорных раствори­телей по сравнению с ацетоном (М,1М-диметилацетамида, 1Ч-ме - тилпирролидона, гексаметилфосфортриамида и других) позволя­ет повысить выход антрацена и увеличить степень его чистоты до 97-99 %.

Калориметрическим методом были определены энтальпии растворения ряда полициклических ароматических соединений в N-метилпирролидоне при 25 °С и рассчитаны предельные пар­циальные энтальпии растворения (АН°аст), энтальпии сублимации (АНсубл), сольватации (АЯсольв), взаимодействия (Л£зГвз) и специфи­ческого взаимодействия (АНсп), приведенные в табл. 22 [223]. Там же представлены соответствующие величины для систем, вклю­чающих N, 14-диметилацетамид, ацетон и бензол, а в качестве растворяемых компонентов - антрацен и карбазол.

Методы очистки антрацена от карбазола, фенантрена и других примесей

Литер. Источник

Процесс очистки

Селективные растворители

Экстракция

Экстрактивная кри­сталлизация

Экстракция

Экстрактивная кри­сталлизация

Двухступенчатая экстракция (при

10- 30 и 40-60 °С) Экстрактивная двухступенчатая кристаллизация Двухступенчатая экстракция Экстрактивная кри­сталлизация Экстракция и (или) экстрактивная кри­сталлизация Экстрактивная кри­сталлизация Экстракция

Ацетон [235]

Два растворителя - водный пиридин и [236] углеводороды с т. кип. свыше 100 °С Диэтилентриамин [237] *

Триалкилфосфаты (лучше триметил - [238] ^

Фосфат)

TOC o "1-5" h z N-Ал килпирро лидон [239]

N,1^-Диметиламинопропионитрил [240]

Два растворителя - 80-85 %-й водный [241, 242] раствор ]Г, К-диметилацетамида и уайт - спирит

Два растворителя - КГ-метилпирроли - [243, 244] дон с 10-15 % (об.) воды и уайт-спирит Смесь 80-85 % - го водного раствора [245]

!КГ, К-диметилацетамида с дихлорэтаном Два растворителя - диэтиленгликоль - [246]

Декан и'

Смеси диметилсульфоксида 70-92 % [247]

(мае.) и е-капролактама 30-8 % (мае.)

Смеси гексаметилфосфортриамида 60- [248]

72 % (мае.) и е-капролактама 28-40 %

(мае.)

Кетоны С3-С6 [249]

Метанол [250]

N-Метилпирролидон [251, 258]

Ы-Метилпирролидон, диметилсульфок - [252]

Сид, диметилформамид, морфолин, эти­лен диамин, сульфолан или их смеси Пропиленкарбонат [253]

Смесь олигомеров пропилена состава [254]

1С12

Амиды, лактамы, нитрилы, сульфок - [255]

Сиды или сульфоны, содержащие 0.5 - 10 % (мае.) воды

Алкиларены С8-С20 [256]

Нафталиновая фракция 205-230 °С [257]

N-Изопропил бензол сульфамид [259]

Продолжение Процесс очистки Селективные растворители Литер. Источник Экстрактивная кри­ Диметилсульфоксид [252] Сталлизация Диметил формамид [260] Гексаметилфосфортриамид [261] Сульфолан [252] Экстракция Диэтиленгликоль [262] Экстрактивная кри- 1,3-Диметил имидазолидон-2 [263]

Сталлизация

ТАБЛИЦА 22 Энтальпии растворения и взаимодействия полициклических ароматических соединений с растворителями, кДж/моль Полициклические ароматические соединения АН^ст АЯсубл -А#вз -А^сп АНсольв ]Ч-Метилпирролидон Нафталин 12.6 72.9 66.3 37.2 57.8 Дифенил 15.7 81.6 73.7 36.2 63.4 Флуорен 20.3 99.2 87.2 43.3 76.4 Аценафтен 12.7 84.4 79.0 42.0 69.2 Антрацен 18.8 100.5 90.3 52.1 79.3 Фенантрен 9.2 92.6 91.9 53.8 80.8 Карбазол 3.7 97.7 88.9 66.0 91.5 Дифениленоксид 12.8 88.8 83.4 49.0 73.5 Пирен 8.1 100.8 102.4 62.6 90.3 2-Метилнафталин 8.9 66.0 64.1 29.5 54.6 Индол -5.7 69.8 80.5 54.4 73.0 - Диметилацетамид Антрацен 21.4 100.5 88.4 50.2 76.7 Карбазол 8.8 97.7 97.3 61.3 86.5 Ацетон Антрацен 20.0 100.5 90.4 52.3 78.1 Карбазол 13.7 97.7 93.3 57.3 81.5 Бензол Антрацен 24.2 100.5 82.6 44.5 73.9 Карбазол 23.7 97.7 84.9 48.8 71.5

Энтальпия специфического взаимодействия полициклоаре - нов с 1М-метилпирролидоном возрастает с увеличением числа конденсированных циклов на 10-15 кДж/моль. При замене ато­ма углерода в молекуле полициклоарена (например, флуорена) на атом кислорода энтальпия специфического взаимодействия с ]Ч-метилпирролидоном повышается на 5.7 кДж/моль, а при за­мене на группу N—Н - на 22.7 кДж/моль. Такое значительное усиление специфических взаимодействий с карбазолом обуслов­лено дополнительным к образованию л-комплексов существова­нием водородных связей с N - метилпирролидоном.

По величинам разности энтальпий сольватации карбазола и антрацена, коррелирующей с селективностью растворителей, по­следние располагаются в следующий ряд: 14-метилпирролидон > > N, N - диметил ацетамид > ацетон > бензол.

Один из наиболее эффективных растворителей для выделе­ния антрацена из смесей с карбазолом и фенантреном двухсту­пенчатой экстрактивной кристаллизацией - 1,3-диметилимид - азолидинон-2 позволяет получать антрацен чистотой 99.0-99.5 % с выходом на 5 % выше по сравнению с М-метилпирролидоном [263, 264].

Предельные парциальные энтальпии растворения карбазола в ряде полярных растворителей (АН°аст), энтальпии общего (АНвз) и специфического взаимодействия (А^ГСП), а также их составляющие, обусловленные образованием тс-комплексов (АНПсв) и водородных связей (АНн_св), представлены в табл. 23. Как следует из величин АЯН св, карбазол проявляет меньшую протонодонорную способ­ность по сравнению с индолом. Тем не менее, благодаря допол­нительному виду специфического взаимодействия с полярными растворителями - образованию водородных связей по группе ЫН, карбазол взаимодействует сильнее с молекулами растворителей,

ТАБЛИЦА 23 Энтальпии взаимодействия карбазола с полярными растворителями при 25 °С, кДж/моль Растворители АНрест АЯПОл -АНвз -АЯсп -ДЯн- N-Метил пиррол идон 3.8 10.5 102.0 66.0 44.5 21.5 Ацетонитрил 19.5 14.8 90.6 54.6 37.6 17.0 Гексаметил фосфортриамид -4.8 6.1 106.1 70.1 42.6 27.5 1,3-Диметилимидазолидин-2-он 5.7 12.7 102.3 66.3 43.5 22.8 Диметилацетамид 8.8 11.7 98.2 62.2 41.4 20.8 Диметилсульфоксид Іти 18.5 96.4 60.4 38.0 22.4 Ацетон 13.7 11.7 93.3 57.3 37.3 20.0

Чем антрацен, и вместе со сравнительно низкоплавким фенан - треном остается при экстрактивной кристаллизации в жидкой фазе.

Перспективны также выделение и очистка антрацена экс­тракцией двумя растворителями - полярным и неполярным с последующей кристаллизацией антрацена из неполярной фазы [265, 266].