CS269822B1 - Způsob výroby nitrobenzenu bez vedlejší produkce zředěné kyseliny sírové - Google Patents

Abstract

Odpadající zředěná kyselina sirová se dokoncentruje a recyklem vraci do nitračni směsi.

Description

1 CS 269 822 Bl

Vynález se týká způsobu výroby nitrobenzenu, při kterém neodpadá jako vedlejší pro-dukt zředěná kyselina sírová.

Podstata takové výroby nitrobenzenu spočívá v kontinuálním odstraňování vody zezředěné kyseliny sirové a opakovaném použiti takto dokoncentrované kyseliny sirové propřípravu nitračni směsi.

Nitrobenzen je běžně vyráběn nitraci benzenu nitračni směsi, což je směs kyselindusičné a sirové s proměnlivým obsahem vody. Koncentrace jednotlivých složek nitračnisměsi Je různá podle typu použité technologie. Nejčastěji užívaná nitračni směs pro vý-robu nitrobenzenu má složeni 46 % hmot. kyseliny sirové, 49 % hmot. kyseliny dusičné a5 % hmot. H20.

Kyselina dusičná reaguje s benzenem podle rovnice: HNO3 ♦ c6H6 = c5h5no2 + h20

Reakci vzniká voda, která ředi kyselinu sirovou. Složení nitračni směsi podmiňujesloženi odpadající kyseliny sírové, protože se pracuje s přebytkem benzenu a kyselinadusičná reaguje téměř kvantitativně (zbytková koncentrace kyseliny dusičné ve zředěnékyselině sirové nepřesahuje 0,5 % hmot.). Při nitraci benzenu nitračni směsi výše uvedeného složeni vzniká zředěná kyselinasirové, tzv. odpadni kyselina, s koncentraci cca 71 % hmot. Odbyt této odpadni kyselinysirové Je spojen s obtížemi, nebot svým obsahem organických látek (benzen, nitrobenzen)a dusíkatých sloučenin (kyseliny dusičné, kyseliny dusité) se stává nevhodnou pro mno-hé aplikace, které vyžaduji použiti čisté kyseliny sirové. Pro větší výrobní kapacity jeneekonomická vazba mezi výrobnami kyseliny sirové a nitrobenzenu pro rozdílnou délku nutných zarážek.

Tyto problémy jsou řešeny v technologii výroby nitrobenzenu kdy nitrace benzenuprobíhá pod tlakem za vysoké teploty nitračni směsi s nízkou koncentraci kyseliny dusič-né a s vyšším obsahem vody. Objemový poměr mezi kyselinovou a organickou fází je vysoký(více než 10 : 1) a reakčni teplo neni odváděno, ale zvyšuje teplotu reakčni směsi.

Zvýšená enthalpie odpadni kyseliny je využívána v odděleni pro dokoncentrováni ky-seliny, kde je za sníženého tlaku oddestilována ze zředěné kyseliny sirové část vody atím Je získána kyselina sírová o koncentraci vhodné pro přípravu nitračni směsi. Defi-cit tepelné energie je pokryt ohřevem parou. Nevýhodou této technologie jsou předevšímvysoké investiční náklady vyvolané korozními účinky kyseliny sirové za daných provozníchpodmínek (teploty nad 100 °C) i složitějším řešenim konstrukce zařízeni pro práci sesnadno hořlavými látkami za zvýšené teploty a tlaku. Provozní náklady jsou nízké.

Způsob výroby nitrobenzenu podle vynálezu spočívá v použiti nitračni směsi o slože-ni 34 až 40 % hmot. kyseliny dusičné, 49 až 55 % hmot. kyseliny sirové a 10 až 12 %hmot. vody. Zředěná kyselina sírová odpadající z nitrace má potom koncentraci kolem 70 % hmot.HgSO^. Nitrace probíhá beztlakově, reakčni teplo je odváděno chladicí vodou. Odpadnikyselina je po separaci vedena do části pro úpravu koncentrace, kde Je po ohřátí parouoddestilována za sníženého tlaku část vody tak, aby výsledná koncentrace byla 81 až95 % hmot. H2S04. Odtahovaná horká kyselina předá část tepla naetřikované kyselině si-rové, což zlepšuje ekonomiku provozu. Po doplněni ztrát koncentrovanou kyselinou siro-vou je zakoncentrovaná kyselina sírová opět použita pro přípravu nitračni směsi. Oddes-tilovaná voda obsahujici organické látky (benzen, nitrobenzen) je použita pro praní ni-trobenzenu .

Claims (1)

1. CS 269 822 B1 Výhody způsobu výroby podle vynálezu spočívají ve sníženi potřeby koncentrovanékyseliny sirové pro výrobu nitrobenzenu, ve sníženi ztrát surovin, hlavně benzenu, kte-rý není odtahován s odpadni kyselinou, v úspoře nákladů na přepravu nizkokoncentrovanékyseliny. Vyšší obsah vody v nitračni směsi vede ke snížené tvorbě dinitrobenzenů a timk vyšší čistotě produktu nitrobenzenu. Přiklad Při výrobě 19 085 kg/h nitrobenzenu odpadá 19 391 kg/h zředěné kyseliny sírové osloženi 70,0 % H2S04, 0,2 % HNOg, 29,7 % H20, 0,04 % HN02, 0,02 % nitrobenzenu a 0,02 %benzenu a teplotě 38 °C. Kyselina je čerpána přes výměník tepla, vyrobený z vhodného ma-teriálu, např. sklo, Hasteloy, tantal apod., kde je předehřátá zakoncentrovanou kyseli- li nou, odtahovanou z odpařovaciho zařízeni na 130 °C. Předehřátá kyselina je dále vedena do vařáku, vyrobeného z vhodného materiálu, např. Hasteloy, tantal, smaltovaná ocelatd., kde se ohřívá přívodem páry o přetlaku 1,6 MPa na teplotu 195 °C. Vařák sloužízároveň Jako cirkulační vařák vlastni odparky, do které je ohřátá kyselina nastřiková-na. Do cirkulačního vařáku je přivedena pára v množství 4 394 kg/h. V odparce je vodokružnou vývěvou snížen tlak na .42,4 kPa, který je udržován nakonstantní hodnotě vrácením části plynu z výtlaku vývěvy do sáni, případně připouště-ním suchého dusíku. Z horké kyseliny se odpařuje voda s malým obsahem kyseliny sirové.Páry z vrchu odparky jsou vedeny přes chladič z materiálu tř. 17, kde kondenzuji na ka-palinu o složeni 96,8 % H20, 1,72 % H2S04, 0,07 % HN02, 0,13 % nitrobenzenu, 0,10 %benzenu a 1,10 % HNO3 a množství 3 045,1 kg/h. Tato kyselá odpadni voda je spolu s vo-dou z vodokružné vývěvy vedena do sekce práni nitrobenzenu. Odplyn z vývěvy je vedendo koncového chladiče, který je chlazen strojně chlazenou vodou o teplotě 7 °C a z nějvypouštěn do atmosféry. Kondenzát z koncového chladiče je veden do sekce čištění odpad-ních vod. Z potrubí do cirkulačního vařáku odbočuje proud zakoncentrované kyseliny sirové osloženi 82,7 % H2S04 a 17,3 % H20 v množství 16 346,2 kg/h a teplotě 170 °C. Ve výšezmíněném výměníku předá tepelnou energii nastřikované odpadni kyselině sirové a ochla-dl se na 43 °C. Z výměníku je veden do zásobníku 83%ni H2SO4. Do téhož zásobníku Jepřidávána 96%ni H2S04 v množství 352,8 kg/h. Z téhož zásobníku je vedena kyselina sí-rová o koncentraci 83 % v množství 16 699 kg/h do směšovače kyselin, kde je zároveň při-vedena 99%ní HN03 v množství 9 965,5 kg/h. Vzniklá nitračni směs o složení 52,0 % O H2S04' 37,0 % HN03 a 11,0 % H20 je vedena do nitrace benzenu. V prvním a druhém nitrá- toru proběhne nitračni reakce, v jejímž důsledku klesne koncentrace HN03 a zvýši sekoncentrace vody a H2S04. Při nitračni reakci vznikne 19 085 kg/h nitrobenzenu. Po ex-trakci takto vzniklé odpadni kyseliny benzenem a vystripovánl dusíkem za sníženého tla-ku zůstává 19 391 kg/h zředěné kyseliny sirové o složeni uvedeném v záhlaví přikladu. předmSt vynálezu Způsob výroby nitrobenzenu bez vedlejší produkce zředěné kyseliny sirové, vyznaču-jící se tim, že se použije nitračni směsi o složeni 34 až 40 % hmot. kyseliny dusičné, 49 až 55 % hmot. kyseliny sirové a 10 až 12 % hmot. vody, přičemž odpadajíc! zředěná ky-selina sírová se po dokoncentrováni odstraněním části vody recyklem vrací do nitračnisměsi.