CN110156605A - 一种乙苯硝化反应产生的废酸副产物的资源化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种乙苯硝化反应产生的废酸副产物的资源化方法，包括将乙苯硝化反应产生的废酸副产物及萃取剂经萃取装置进行双股逆向萃取后，分别获得含萃取剂的萃取相及含废酸的萃余相，所述萃取相经再生塔再生后，萃取相内的萃取剂循环至萃取装置，萃余相作为硝化反应原料循环利用。本发明的资源化方法能够有效萃取废酸副产物中的含硝基芳烃类有机物，含硝基芳烃类有机物的萃取率达到99.92％，实现剩余废酸中有机物降为0.0085％，剩余混合酸作为硝化反应原料的循环利用，保护环境，降低了废酸混合液处理成本。

Description

一种乙苯硝化反应产生的废酸副产物的资源化方法
技术领域
本发明属于副产物的资源化方法，尤其涉及一种乙苯硝化反应产生的废酸副产物的资源化方法。
背景技术
乙苯硝化反应制备对硝基乙苯，对硝基乙苯是重要的中间体和原料，是染料、农药及医药的中间体，是制备对硝基苯乙酮及邻氨基苯甲酸等的原料，亦可作矿山及农用炸药。目前制备对硝基乙苯主要采用乙苯和混合酸(以硝酸、硫酸配成)进行硝化反应得对硝基乙苯、邻硝基乙苯，然后分馏得对硝基乙苯和邻硝基乙苯，在硝化反应过程中，产生大量的硫酸、硝酸及微量硝基芳烃类的混合物，其中含70％左右硫酸、10％左右硝基及1％左右二硝基芳烃类化合物，对于该类废酸混合物，以往按废水处理或焚烧，处理难度大、成本高、浪费了资源，同时易造成二次污染。
因此，开发有效的资源化工艺，不仅有利于废酸混合物的循环利用，同时更有利于保护环境、降低生产成本。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种能够有效萃取废酸副产物中的有机物，且实现剩余混合酸循环利用的资源化方法。
技术方案：本发明乙苯硝化反应产生的废酸副产物的资源化方法，包括如下步骤：将乙苯硝化反应产生的废酸副产物及萃取剂经萃取装置进行双股逆向萃取后，分别获得含萃取剂的萃取相及含废酸的萃余相，所述萃取相经再生塔再生后，萃取相内的萃取剂循环至萃取装置，萃余相作为硝化反应原料循环利用。
进一步说，萃取剂为质量比0.5～2.5:1的环己烷和正庚烷。萃取剂与废酸副产物的质量比为0.1～0.43:1。
再进一步说，双股逆向萃取是在温度20～35℃、搅拌速度250～400rpm条件下搅拌25～35min，静置反应25～35min。再生塔的塔顶及塔底的温度分别为73.2～75.6℃、244.3～247.1℃。再生塔的回流比为2～3.5:1。
更进一步说，萃取装置内设有四级搅拌器，其上端分别设有废酸副产物进料口及萃取相出料口，四级搅拌器的第二级搅拌叶及第四级搅拌叶对应部位分别设有第一萃取剂进料口及第二萃取剂进料口，萃取装置的底端设有萃余相出料口。再生塔的塔身设有萃取相进料口，塔顶设有萃取剂出料口，该萃取剂出料口分别与所述第一萃取剂进料口及第二萃取剂进料口相连接，再生塔的底端设有混合物出料口。
有益效果：与现有技术相比，本发明的显著优点为：该资源化方法能够有效萃取废酸副产物中的含硝基芳烃类有机物，含硝基芳烃类有机物的萃取率达到99.92％，实现剩余废酸中有机物降为0.0085％，剩余混合酸作为硝化反应原料的循环利用，保护环境，降低了废酸混合液处理成本。
附图说明
图1为本发明乙苯硝化反应产生的废酸副产物的资源化装置结构示意图；
图2为本发明乙苯硝化反应产生的废酸副产物的资源化工艺图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。
如图1所示，本发明对乙苯硝化反应产生的废酸副产物进行资源化，采用的装置包括萃取装置1及与其相连接的再生塔2。
其中，萃取装置1内设有四级搅拌器3，其上端分别设有废酸副产物进料口4及萃取相出料口5，四级搅拌器3的第二级搅拌叶及第四级搅拌叶对应的部位分别设有第一萃取剂进料口6及第二萃取剂进料口7，萃取装置1的底端设有萃余相出料口8。
再生塔2的塔身设有与萃取相出料口5相连通的萃取相进料口9，塔顶设有萃取剂出料口10，该萃取剂出料口10分别与第一萃取剂进料口6及第二萃取剂进料口7相连接，再生塔2的底端设有混合物出料口11。各连接之间设有考克。
本发明采用上述装置进行资源化的方法包括如下步骤，如图2所示：
(1)从萃取装置1上的废酸副产物进料口4加入乙苯硝化反应产生的废酸副产物①，从第一萃取剂进料口6及第二萃取剂进料口7处加入与废酸副产物质量比0.16:1的正己烷和环己烷混合液(萃取剂)，在温度25℃、搅拌速度300rpm条件下搅拌25～35min，静置反应25～35min后，生成的萃取相②从萃取装置1上端的萃取相出料口5和再生塔2上的萃取相进料口9进入再生塔2进行萃取剂再生，而生成的萃余相③通过底端的萃余相出料口8收集获得；其中，萃取剂环己烷和正庚烷混合液中环己烷和正庚烷的质量比为1:1。
(2)再生塔2的塔顶获得萃取剂通过萃取剂出料口10、第一萃取剂进料口6及第二萃取剂进料口7循环至萃取装置1中，循环利用，再塔底2收集混合料，即分离后的有机相⑦；其中，萃取剂再生是在常压、塔板数为37块、进料位置为18块、回流比为2～3.5:1及塔顶底温度分别为73.2～75.6℃和244.3～247.1℃条件下进行。
该实施例采用的原料及获得的组分如下表1所示。
表1双股溶剂逆向四级萃取分离结果
通过表1所示，对硫酸硝基、水及硝基芳烃类混合物进行四级逆向萃取，分离后，萃余相含硝基芳烃类有机物仅为0.0085％，可作为乙基苯硝化反应原料，萃取相为含硝基芳烃类有机物的萃取剂，经混合溶剂再生塔处理后，萃取剂循环使用，且含硝基芳烃类有机物的萃取率能够达到99.92％。
对比例1
基本步骤与实施例1相同，不同之处在于萃取剂为正己烷。
对比例2
基本步骤与实施例1相同，不同之处在于萃取剂为环己烷。
对比例3
基本步骤与实施例1相同，不同之处在于萃取剂为正庚烷。
对比例1至对比例3获得的分离结果如下表2所示。
表2对比例1至对比例1获得的分离结果表
通过表2所示，采用正己烷和环己烷混合液作为萃取剂，分离后萃余相含硝基芳烃类有机物仅为0.0085％，明显优于采用单独的正己烷、环己烷或者正庚烷分离的效果。
对比例4
基本步骤与实施例1相同，不同之处在于萃取剂环己烷和正庚烷的质量比不同，分别为0.5:1、1:1、1.5:1、2:1及2.5:1，分离结果如下表3所示。
表3对比例4的分离结果
通过表3可知，采用质量比0.5～2.5:1的环己烷和正庚烷作为萃取剂，其萃余相含硝基芳烃类有机物仅为0.0081％～0.0112％，且有机物的萃取率能够达到99.65～99.95％。
对比例5
基本步骤与实施例1相同，不同之处在于萃取剂与废酸副产物的质量比，分别为0.1:1、0.16:1、0.31:1、0.43:1，分离结果如下表4所示。
表4对比例5的分离结果
序号 质量比 萃余相含硝基芳烃类有机物 有机物的萃取率
1 0.1:1 0.0169％ 99.07％
2 0.16:1 0.0085％ 99.92％
3 0.31:1 0.0080％ 99.93％
4 0.43:1 0.0079％ 99.95％
通过表4可知，采用质量比为0.1～0.43:1的萃取剂与废酸副产物，其萃余相含硝基芳烃类有机物仅为0.0079％～0.0169％，且有机物的萃取率能够达到99.07～99.95％。
对比例6
基本步骤与实施例1相同，不同之处在于转速，分别为250rpm、300rpm、350rpm、400rpm，分离结果如下表5所示。
表5对比例6的分离结果
通过表5可知，采用搅拌速度250～400rpm，其萃余相含硝基芳烃类有机物仅为0.0080％～0.0101％，且有机物的萃取率能够达到99.34～99.95％。
对比例7
基本步骤与实施例1相同，不同之处在于萃取温度，分别为20℃、25℃、30℃、35℃，分离结果如下表6所示。
表6对比例7的分离结果
序号 温度/℃ 萃余相含硝基芳烃类有机物 有机物的萃取率
1 20 0.0083％ 99.93％
2 25 0.0085％ 99.92％
3 30 0.0106％ 99.64％
4 35 0.0126％ 99.52％
通过表6可知，在温度20～35℃条件下进行萃取分离，其萃余相含硝基芳烃类有机物仅为0.0083％～0.0126％，且有机物的萃取率能够达到99.52～99.93％。

Claims (8)

1.一种乙苯硝化反应产生的废酸副产物的资源化方法，其特征在于包括如下步骤：将乙苯硝化反应产生的废酸副产物及萃取剂经萃取装置(1)进行双股逆向萃取后，分别获得含萃取剂的萃取相及含废酸的萃余相，所述萃取相经再生塔(2)再生后，萃取相内的萃取剂循环至萃取装置(1)，萃余相作为硝化反应原料循环利用。
2.根据权利要求1所述乙苯硝化反应产生的废酸副产物的资源化方法，其特征在于：所述萃取剂为质量比0.5～2.5:1的环己烷和正庚烷。
3.根据权利要求1所述乙苯硝化反应产生的废酸副产物的资源化方法，其特征在于：所述萃取剂与废酸副产物的质量比为0.1～0.43:1。
4.根据权利要求1所述乙苯硝化反应产生的废酸副产物的资源化方法，其特征在于：所述双股逆向萃取是在温度20～35℃、搅拌速度250～400rpm条件下搅拌25～35min，静置反应25～35min。
5.根据权利要求1所述乙苯硝化反应产生的废酸副产物的资源化方法，其特征在于：所述再生塔(2)的塔顶及塔底的温度分别为73.2～75.6℃、244.3～247.1℃。
6.根据权利要求1所述乙苯硝化反应产生的废酸副产物的资源化方法，其特征在于：所述再生塔(2)的回流比为2～3.5:1。
7.根据权利要求1所述乙苯硝化反应产生的废酸副产物的资源化方法，其特征在于：所述萃取装置(1)内设有四级搅拌器(3)，其上端分别设有废酸副产物进料口(4)及萃取相出料口(5)，四级搅拌器(3)的第二级搅拌叶及第四级搅拌叶对应部位分别设有第一萃取剂进料口(6)及第二萃取剂进料口(7)，萃取装置(1)的底端设有萃余相出料口(8)。
8.根据权利要求7所述乙苯硝化反应产生的废酸副产物的资源化方法，其特征在于：再生塔(2)的塔身设有萃取相进料口(9)，塔顶设有萃取剂出料口(10)，该萃取剂出料口(10)分别与所述第一萃取剂进料口(6)及第二萃取剂进料口(7)相连接，再生塔(2)的底端设有混合物出料口(11)。
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