Смола каменноугольная, черная, густая с неприятным запахом жидкость, получающаяся как отброс при перегонке угля на газ и кокс на газовых и коксовальных заводах. Удельный вес меняется в широких пределах, в зависимости от сорта угля и температур перегонки, но большею частью лежит в пределах от 0,95 до 1,22 и обычно немного больше 1. Количественный выход С. на газовых заводах около 5%; на коксовальных заводах около 3½%. В сыром не переработанном состоянии, С. употребляется как топливо, для покрытия деревянных, железных и каменных сооружений, для осмаливания (в целях предохранения от пыли) грунтовых дорог, для производства кровельного толя, сажи, для пропитывания кирпича при кладке фундамента в сырых местах и т. п. В наибольших однако количествах она подвергается перегонке, при чем из нее выделяется целый ряд ценных веществ, являющихся исходными материалами для производства красок, лекарственных и дезинфекционных веществ, пахучих веществ, взрывчатых и сахаристых веществ. Элементарный состав С. с лондонского газового завода по данным Майльса таков: углерода — 77,53%, водорода — 6,33%; азота — 1,03%; серы — 0,61% и кислорода — 14,50%. При перегонке С. получают 5 фракций, и остается пек, в количестве около 60%, который находит применение при производстве брикетов из малоценной каменноугольной мелочи. Для успеха перегонки является существенно важным предварительное возможно полное обезвоживание С., что достигается всего проще продолжительным ее отстаиванием. Разгонка С. на заводах производится большею частью согласно следующей схеме:
По данным Кремера в среднем при перегонке С. получается такое количество ценных погонов в % от веса смолы:
В зависимости от сорта угля и условий карбонизации угля количественные выходы довольно существенно изменяются.
Приборы, в которых производится перегонка С., представляют клепаные железные цилиндрические котлы, емкостью свыше 25000 килограмм, так как в виду вспенивания С. залив ее в котел делается не больше как на ⅔ его емкости. Внизу имеется широкая спускная труба для пека, а вверху шлем и отводная труба для выхода продуктов. Нагревание котла начинают вести как только в котле будет залито около половины всей нагрузки, так что вся масса медленно и равномерно обогревается. Перегонка начинается по прошествии 6 часов; в это время надо быть особенно осторожным, так как возможны перебросы. В крышке котла помещается термометр, чтобы можно было следить за температурой перегонки. Вся перегонка длится обыкновенно 46 часов, при чем всего дольше, 30 час., идет перегонка первой фракции, пока отделяется вода; перегонка второй фракции идет 2 часа, третьей фракции 3 часа, четвертой фракции 7 час. и пятой фракции, антраценового масла, 4 часа. В настоящее время перегонку С. иногда ведут при разрежении. Таким путем достигается лучшее разделение отдельных фракций и избегается разложение многих ценных составных частей. Перегон до 110°C разделяется при отстаивании на 2 слоя: нижний водянистый, который содержит аммиак, спирт, и др. растворимые вещества, и верхний, маслянистый, содержащий бензол. Этот маслянистый слой соединяется с легким маслом и подвергается вторичной перегонке, при чем получается сырой бензол, кипящий в пределах 80°—150°C, имеющий уд. вес 0,83—0,89 и содержащий бензол и его гомологи. Часть легкого масла, не переходящая при указанной температуре, присоединяется к третьей фракции, карболовому маслу, и перерабатывается на фенолы и нафталин, при чем последний отделяется кристаллизацией и прессованием, а первый обработкой щелочью. Четвертая фракция, тяжелое креозотовое масло, в главной массе кипящее при 250°—280°, редко подвергается переработке и большею частью употребляется непосредственно для пропитки шпал и строгательного дерева в целях предохранения его от гниения (домового грибка), для производства газа, сажи, как дешевое смазочное масло, и для дезинфекции как непосредственно, так и для производства дезинфекционных веществ (креолина и лизола).
Последняя фракция, антраценовое масло, представляет массу с консистенцией коровьего масла, желтовато-зеленого цвета, с кристаллическими зернами, уд. веса 1,065—1,095. Антрацена в нем содерж. всего 3%, который выделяется или центрофугированием, или прессованием, при чем получается сырой антрацен, с содержанием 25—40% антрацена. Хлорированное антраценовое масло, освобожденное от антрацена, представляет карболинеум, препарат, тоже находящий применение для пропитывания дерева.
Таким образом получаются собственно четыре фракции, из которых уже вторичной перегонкой, обработкой различными реагентами, кристаллизацией и прессованием получаются продажные продукты: сырой бензол, сырая карболовая кислота, нафталин, креозотовое масло и сырой антрацен. Сырой бензол при дальнейшей ректификации дает три фракции: 90%-й бензол, 50%-й бензол и сольвент-нафта. Процентность бензола определяется так: из 90%-го бензола до 100°C отделяется 90% погона, из 50%-го в тех же условиях 50% и т. д. Из 50%-го бензола при перегонке в ректификационной колонке получается 30—40% чистого бензола, 5% бензола для красных пигментов (смесь бензола и толуола), 35—40% чистого толуола и 5—8% ксилолов. Из 90%-го бензола в тех же условиях получается до 75% чистого бензола, 10% бензола для красных пигментов и 2—4% толуола и ксилола.
Карболовая кислота готовится из следующей фракции, карболового масла, кипящего при 200°—240°C. Для выделения карболовой кислоты этот погон обрабатывают раствором едкого натра уд. веса 1,09, при чем фенолы переходят в растворы. По отделении раствора от масла, его разлагают слабой серной кислотой или даже углекислотой, вдувая для этой цели непосредственно топочные газы. Таким путем получается сырая карболовая кислота, содержащая около 40% фенола и много других высших фенолов. Для очистки ее перегоняют с дефлегматорами и собирают фракцию 180°—205°C, которая при охлаждении застывает в кристаллическую массу.
Нафталин, отделенный центрофугированием или прессованием, очищается обработкой при нагревании раствором едкого натра в 15°—20° Боме, а потом серной кислотой, уд. веса 1,84, при чем перед обработкой к нафталину прибавляют 5% мелко измельченного пиролюзита (перекиси марганца). Очищенный нафталин подвергается или возгонке или перегонке.
Креозотовое масло поступает в продажу большею частью так, как оно есть, без всякой обработки. Для выделения из антраценового масла антрацена оно охлаждается искусственно в течение нескольких дней, и выделившаяся твердая кристаллическая масса отделяется или центрофугированием или прессованием, при чем получается сырой антрацен. Очищается он кристаллизацией из сольвент-нафта и возгонкой перегретым паром. Очищенный антрацен содержит уже от 60 до 90% антрацена.
Все эти главные ароматические соединения: бензол, толуол, ксилол, кумол, фенолы, нафталин, антрацен, щелочи: пиридин, хинолин, и др. служат основным материалом для целого ряда очень важных синтетических красящих, лекарственных, взрывчатых и др. веществ. Никак нельзя сказать, чтобы искусственные органические красящие вещества могли быть получены только из продуктов, выделенных из каменноугольной смолы. Достаточно вспомнить о мурексиде, красном пигменте из аллоксана, и других производных мочевой кислоты; красящие вещества из хинолина, которые прежде готовились из хинолина, продукта обработки органических щелочей, получавшихся как отбросы при производстве хинина; о канарине Миллера и Прохорова, продукте окисления родановых солей; о зеленом пигменте арборине, получающемся при гнилостном бактериальном разложении древесины, и некоторых других. Тем не менее, в данное время искусственные органические красящие вещества, извлекаемые из С., несомненно превалируют над всеми остальными, т. к. согласно данным Шульца и Юлиуса, число отдельных химических красящих индивидуумов, относящихся к этой группе, никак не менее 500.
Чтобы наглядно видеть, что может быть извлечено из каменного угля, приводим графическую схему, напечат. в журн. „Горноз. Дело“, 1915 г. № 6, указывающую, какое количество самых разнообразных веществ уже в настоящее время добывается из него, подвергая его сухой перегонке в ретортах или коксовальных печах. В этой схеме:
Дезинфекционные вещества: №№ 43, 49, 52, 60, 61, 62, 63, 67, 73, 97;
Лекарственные (только важнейшие) вещества: №№ 58, 79, 80, 84, 117;
Фотографические вещества: №№ 59, 68, 82, 113;
Красящие вещества: №№ 18, 54, 56, 57, 59, 70, 71, 74, 93, 95, 101, 103, 106, 108, 109, 110, 111, 112, 114, 115, 116, 118, 119;
Взрывчатые вещества: №№ 83, 96, 105, 107;
Вкусовые вещества: №№ 88, 99;
Пахучие вещества: №№ 53, 69, 78, 81, 89, 91, 100, 102, 104.
А. Лидов.