CS264478B1 - Způsob přípravy směsi dinitrotoluenu a dinitrokumenu - Google Patents

Abstract

Podstata řešení spočívá v tom, že se na směs mononitrotoluenu a mononitrokumenu o složení 97 až 53 hmotnostních % mononitrotoluenu a 3 až 47 hmotnostních % mononitrokumenu působí v prostředí kyselinové směsi o složení 70 až 83 hmotnosthíoh % kyseliny sírové, 0,001 až 8,5 hmotnostních % kyseliny dusičné a 8,5 až 29,999 hmotnostních % vody při teplotě 10 až 75 °C kyselinou sírovou o koncentraci 95 až 100 hmotnostních % kyselinou dusičnou o koncentraci 96 až 99 hmotnostních % a popřípadě kumenem a/nebo toluenem, poté reakční směs dereaguje při teplotě 65 až 95 °C, při které se oddělí organická vrstva, která se vypere vodou a vodným roztokem uhličitanu sodného.

Description

Vynález se týká způsobu přípravy směsi dinitrotoluenu a dinitrokumenu pro průmyslové trhaviny.

Dosud známý dinitrotoluen pro průmyslové trhaviny je směsí izomerů dinitrotoluenu o teplotě krystalizace 38 °C až 58 °C. Dalším dosud známým dinitrotoluenem pro průmyslové trhaviny je směs izomerů dinitrotoluenu, obsahující nejvýše 30 % hmotnostních izomerních dinitroetylbenzenů.

Dosud známým způsobem výroby dinitrotoluenu pro průmyslové trhaviny je nitrace směsi izomerů mononitrotoluenu, představujících odpad z výroby 4-nitrotoluenu, nitrační směsí. Dalším dosud známým způsobem výroby dinitrotoluenu pro průmyslové trhaviny je nitrace směsi nitrotoluenu a nitroetylbenzenu a/nebo etylbenzenu nitrační směsí.

Dosud známým způsobem využití 2-nitrokumenu je jeho zpracování na 2,4-dinitrokumen a použití 2,4-dinitrokumenu jako složky plastické trhaviny obsahující dinitroterciáirní butylbenzen, dinitrosekundární butylbenzen a pentaerytrittetranitrát nebo hexanitromannit a cyklotrimetyléntrinitramin.

Nevýhodou zmíněného způsobu výroby dinitrotoluenu pro průmyslové trhaviny nitrací odpadní směsi izomerů mononitrotoluenů nitrační směsí je vysoká hodnota teploty krystaliza :e produktu, složeného především.ze směsi.2,4-dinitrotoluenu a 2,6-dinitrotoluenu vznikají jí nitrací 2-nitrokumenu. Ačkoliv z hlediska výbušnářských charakteristik jsou izomery dinitrotoluenu pro aplikaci do průmyslových trhavin vzájemně rovnocenné, z hlediska zpracovatelnosti a ekonomiky je nejvýhodnější dinitrotoluen o co nejnižší teplotě krystalizace; zahraničními odběrateli je požadován dinitrotoluen pro průmyslové trhaviny o teplotě krystalizace nižší než 40 °C. Nevýhodou zmíněného způsobu výroby dinitrotoluenu pro průmyslové trhaviny nitrací směsi nitrotoluenu a nitroetylbenzenu a/nebo etylbenzenu nitrační směsí je nedostupnost odpadního technického 2-nitroetylbenzenů.

Protože známé způsoby zpracováni 2-nitrokumenu respektive dinitrokumenu často nenacházejí průmyslových aplikací, je odpadní 2-nitrokumen některými výrobci likvidován spalováním.

Způsob využití 2-nitrokumenu pro výrobu průmyslových trhavin po jeho směsné nitraci s mononitrotoluenem na směs dinitrotoluenu a dinitrokumenu dosud znám není. Rovněž dosud není známo využití směsi dinitrotoluenu a dinitrokumenu, získané směsnou nitrací kumenu a mononitrotoluenu, pro průmyslové trhaviny.

□vedené nevýhody odstraňuje způsob přípravy směsi dinitrotoluenu a dinitrokumenu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se na směs mononitrokumenu a mononitrotoluenu o složení 97 až 53 hmotnostních % mononitrotoluenu a 3 až 47 hmotnostních % mononitrokumenu působí v prostředí kyselinové směsi o složení 70 až 83 hmotnostních % kyseliny sírové,

0,001 až 8,5 hmotnostních % kyseliny dusičné a 8,5 až 29,999 hmotnostních 4 vody při teplotě 10 až 75 °C kyselinou sírovou o koncentraci 95 až 100 hmotnostních %, kyselinou dusičnou o koncentraci 96 až 99 hmotnostních % a popřípadě kumenem a/nebo toluenem, poté se reakční směs dereaguje při teplotě 65 až 95 °C, při které se oddělí organická vrstva, která se vypere vodou a vodným roztokem uhličitanu sodného. ,

Směs připravená postupem podle vynálezxi je nizkotuhnoucí směsí izomerů dinitrotoluenu a dinitrokumenu, obsahující 3 až 47 hmotnostních 4 dinitrokumenu.

Způsobem podle vynálezu se postupuje tak, že do předložené směsi mononitrotoluenu, 2-nitrokumenu a odpadní kyseliny se za mícháni rovnoměrně dávkuje kyselina dusičná a kys'elina sírová při rovnoměrném vzrůstu teploty od 10 °C až 35 °C na počátku reakce do 65 až 75 °C na konci dávkování. Pak se reakční směs vyhřeje na teplotu 65 až 95 °C a za míchání doreaguje. Pak se při teplotě 65 °C až 95 °C oddělí organická vrstva od odpadní kyseliny. Směs dinitrotoluenu a dinitrokumenu se převrství vodou a při teplotě 65 °C až °C. se míchá vzduchem. Po separaci se ze směsi dinitrotoluenu a dinitrokumenu odstraní rozpuštěné a emulgované kyseliny a vedlejší produkty praním vodou a vodným roztokem uhličitanu sodného.

Dále se způsobem podle vynálezu může postupovat tak, že výchozí surovinou nitrace je kromě mononitrotoluenu a mononitrokumenu také kumen a/nebo toluen. V tomto případě kumen a/nebo toluen jsou rovnoměrně dávkovány do předlohy reakční směsi současně s kyselinou dusičnou a kyselinou sírovou.

Dále se způsobem podle vynálezu může postupovat tak, že výchozími surovinami nitrace jsou jen mononitrotoluen a kumen. V tomto případě mononitrotoluen tvoří předlohu reakční směsi společně s odpadní kyselinou a kumen je rovnoměrně dávkován do předlohy reakční směsi současně s kyselinou dusičnou a kyselinou sírovou.

Přítomnosti dinitrokumenu v dinitrotoluenu pro průmyslové trhaviny podle vynálezu je dosaženonízkého bodu tuhnutí s důsledkem zjednodušení manipulace, snížení energetických nákladů na jeho roztavení a snížení rizika intoxikace parami dinitrotoluenu, který je krevním jedem. Riziko intoxikace je rovněž sníženo důsledkem přítomnosti dinitrokumenu, který je méně toxický než dinitrótoluen a dinitroetylbenzen. Zvýšení kvality směsi dinitrotoluenu a dinitrokumenu pro průmyslové trhaviny zvyšuje odbytové, zejména exportní množství výroby a umožňuje zavedení nového výrobku.

Přítomnosti dinitrokumenu v dinitrotoluenu pro průmyslové trhaviny umožňuje větší využití 2-nitrotoluenu, který představuje obtížně zužitkovatelný odpad z výroby 4-nitrotoluenu, a tím umožňuje současně vzrůst výroby 4-nitrotoluenu, pokud je tato omezena' odbytovými možnostmi 2-nitrotoluenu.

Zpracováním technického 2-nitrokumenu směsnou nitrací podle vynálezu je umožněno jeho ekonomické využití; 2-nitrokumen je obtížně zužitkovatelným odpadem z výroby 4-kumidinu a často je likvidován spalováním.

Směsná nitrace mononitrotoluenu a kumenu a/nebo nitrokumenu podle vynálezu je jednostupňovou technologickou operací, poskytující dokonale homogenizovanou směs dinitrotoluenu a dinitrokumenu o nízkém bodu tuhnutí bez nutnosti následné ekonomicky nákladné homogenizace komponent resp. manipulace s výšětuhnoucím dinitrotoluenem.

Pro bližší objasnění podstaty vynálezu jsou uvedeny příklady provedení, jimiž však není předmět vynálezu vyčerpán ani omezen.

Přikladl

Do Kellerovy baňky objemu 6 000 ml, opatřené míchadlem, teploměrem, zpětným chladičem, boční a spodní výpustí a temperačním systémem bylo předloženo 1 720 g 2-nitrotoluenu technického, 430 g 2-nitrokumenu technického a 1 833 g odpadní kyseliny o složení 75 hmotnostních % kyseliny sírové, 0,9 hmotnostních 8 kyseliny dusičné a 24,1 hmotnostních % vody. Předložené suroviny byly za míchání vytemperovány na teplotu 25 °C. Při této teplotě bylo započato s dávkováním 1 278 g kyseliny sírové o koncentraci 98 hmotnostních % a 1 080 g kyseliny dusičné o koncentraci 98 hmotnostních %. Dávkování kyseliny bylo rovnoměrné po dobu 4 hodin. Teplota reakční směsi byla regulována chlazením tak, aby její vzestup byl během dávkování kyselin rovnoměrný v rozmezí od 25 °C na počátku do 70 °C na konci dávkování. Pak byla reakční směs během 1 hodiny vyhřátá na teplotu 83 °C a za míchání byla ponechána doreagovat při teplotě 83 °C po dobu 0,5 hodiny. Pak byla reakční směs ochlazena na teplotu 75 °C a při zastaveném cbodu míchadla byla oddělena vrstva odpadni kyseliny vypuštěním spodní výpustí. Do organické směsi dinitrotoluenu a dinitrokumenu \ baňce bylo nadávkováno 200 m. vody teplé 75 °c. Po odstranění zpětného chladiče byl ke dnu baňky zaveden přívod vzduchu a obsah baňky byl pak probubláván vzduchem po dobu 3 hodin při teplotě 75 °C. Pak byl zastaven přívod vzduchu do baňky, vodná vrstva byla po separaci odpuštěna spodní výpustí baňky a směs dinitrotoluenu a dinitrokumenu byla vyprána pěti pracími vodami při teplotě 90 °C. Pro každé dílčí praní bylo použito 1 440 g vody. Do druhé prací vody bylo navíc přidáno 20 g uhličitanu sodného. Proces praní probíhal následovně. Po nadávkování vody byl spuštěn chod míchadla. Po 10 minutách míchání následovala separace po dobu 30 minut a odpuštění prací vody boční výpustí. Do organické směsi dinitrotoluenu a dinitrokumenu v baňce bylo nadávkováno 200 ml vody teplé 75 °C. Po odstranění zpětného chladiče byl ke dnu baňky zaveden přívod vzduchu a obsah baňky byl pak probubláván vzduchem po dobu 3 hodin při teplotě 75 °C. Pak byl zastaven přívod vzduchu do baňky, vodná vrstva byla po separaci odpuštěna spodní výpustí baňky a směs dinitrotoluenu a dinitrokumenu byla vyprána pěti pracími vodami při teplotě 90 °C.

Pro každé dílčí praní bylo použito 1 440 g vody. Do druhé prací vody bylo navíc přidáno 20 g uhličitanu sodného. Proces praní probíhal následovně. Po nadávkování vody byl spuštěn chod míchadla. Po 10 minutách míchání následovala separace po dobu 30 minut a odpuštění prací vody boční výpustí. Odpuštěním páté prací vody boční výpustí byl oddělen dinitrotoluen pro průmyslové trhaviny.

Bylo získáno 2 718 g dinitrotoluenu pro průmyslové trhaviny, obsahujícího 80,7 hmotnostních % dinitrotoluenu, 18,9 hmotnostních % dinitrokumenu a 0,4 hmotnostní % mononitroderivátů toluenu a kumenu a vykazujícího hodnotu chemické stálosti podle Ábela vyšší než 60 minut.

Příklad 2

Do Kellerovy ‘baňky objemu 6 000 ml, opatřené míchadlem, teploměrem, zpětným chladičem, boční a spodní výpustí a temperačním systémem, bylo předloženo 3 930 g 2-nitrotoluenu technického a 1 850 g odpadní kyseliny o složeni 75 hmotnostních % kyseliny sírové, 0,9 hmotnostních * kyseliny dusičné a 24,1 hmotnostních % vody. Předložené suroviny byly za míchání vytemperovány na teplotu 20 °C. Při této teplotě bylo započato s dávkováním 1 420 g kyseliny sírové o koncentraci 98 hmotnostních %, 1 200 g kyseliny dusičné o koncentraci 98 hmotnostních % a 190 g kumenu. Dávkování surovin bylo rovnoměrné a trvalo 2 hodiny v případě kumenu a 4 hodiny v případě kyselin. Teplota reakční směsi byla regulována chlazením tak, aby její vzestup byl během celé čtyřhodinové doby dávkování rovnoměrný v rozmezí od 20 °C na počátku do 70 °C na konci dávkování. Pak byla reakční směs během 1 hodiny vyhřátá na teplotu 85 °C a za míchání ponechána doreagovat při teplotě 85 °C po dobu 1 hodiny.

Pak byla reakční směs ochlazena na teplotu 75 °C a při zastaveném chodu míchadla byla oddělena vrstva odpadní kyseliny vypuštěním spodní výpustí. Do organické směsi dinitrotoluenu a dinitrokumenu v baňce bylo nadávkováno 200 g vody teplé 75 °C. Po odstranění zpětného chladiče byl ke dnu baňky zaveden přívod vzduchu a obsah baňky byl pak probubláván vzduchem po dobu 2,5 hodiny při teplotě 75 °C. Pak byl zastaven přívod vzduchu do baňky, vodná vrstva byla po separaci odpuštěna boční výpustí baňky a směs dinitrotoluenu a dinitrokumenu byla vyprána pěti pracími vodami při teplotě 90 °C. Pro každé dílči praní bylo použito 1 500 g vody. Do druhé prací vody bylo navíc přidáno 20 g uhličitanu sodného.

Proces praní probíhal následovně. Po nadávkování vody byl spuštěn chod míchadla. Po 10 minutách míchání následovala separace po dobu 30 minut a odpuštění prací vody boční výpustí.

Při prvním praní byla směs dinitrotoluenu a dinitrokumenu po odpuštění prací vody navíc ještě míchána vzduchem a vodní parou po dobu 3 hodin. Odpuštěním páté prací vody boční výpustí byl oddělen dinitrotoluen pro průmyslové trhaviny.

Bylo získáno 2 760 g dinitrotoluenu pro průmyslové trhaviny, obsahujícího 89,2 hmotnostních % dinitrotoluenu, 10,1 hmotnostních % dinitrokumenu a 0,7 hmotnostních % mononitroderivátu toluenu a kumenu a vykazujícího hodnotu chemické stálosti podle Ábela vyšší než 60 minut.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Způsob přípravy směsi dinitrotoluenu a dinitrokumenu vyznačený tím, že se na směs mononitrotoluenu a mononitrokuraenu o složení 97 až 53 hmotnostních % mononitrotoluenu a 3 až 47 hmotnostních % mononitrokumenu působí v prostředí kyselinové směsi o složení 70 až 83 hmotnostních % kyseliny sírové, 0,001 až 8,5 hmotnostních % kyseliny dusičné a 8,5 až 29,999 hmotnostních % vody při teplotě 10 až 75 °C kyselinou sírovou o koncentraci 95 až 100 hmotnostních %, kyselinou dusičnou o koncentraci 96 až 99 hmotnostních % a popřípadě kumenem a/nebo toluenem, poté reakční směs doceaguje při teplotě 65 až 95 °C, při které se oddělí organická vrstva, která se vypere vodou a vodným roztokem uhličitanu sodného.