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

Vynález se týká způsobu výroby nitrobenzenu, při kterém neodpadá jako vedlejší produkt zředěná kyeelina sírová.

Podstata takové výroby nitrobenzenu spočívá v kontinuálním odstraňování vody ze zředěné kyseliny sirové a opakovaném použití takto dokoncentrované kyseliny sirové pro přípravu nitrační směsi.

Nitrobenzen je běžně vyráběn nitraci benzenu nitračni směsi, což je směs kyselin dusičné a sírové s proměnlivým obsahem vody. Koncentrace jednotlivých složek nitračni směsi je různá podle typu použité technologie. Nejčastěji užívaná nitračni směs pro výrobu nitrobenzenu má složeni 46 % hmot, kyseliny sirové, 49 % hmot, kyseliny dusičné a 5 % hmot. H₂0.

Kyselina dusičná reaguje s benzenem podle rovnice:

UNO- + C_cH_K = C-H-NO- + H-0

O O O O £ 4

Reakci vzniká voda, která ředi kyselinu sírovou. Složení nitračni směsi podmiňuje složeni odpadající kyseliny sirové, protože se pracuje s přebytkem benzenu a kyselina dusičná reaguje téměř kvantitativně (zbytková koncentrace kyseliny dusičné ve zředěné kyselině sirové nepřesahuje 0,5 % hmot·).

Při nitraci benzenu nitračni směsi výše uvedeného složeni vzniká zředěná kyselina sírová, tzv. odpadní kyselina, s koncentraci cca 71 % hmot. Odbyt této odpadni kyseliny sirové je spojen s obtižemi, nebot svým obsahem organických látek (benzen, nitrobenzen) a dusíkatých sloučenin (kyseliny dusičné, kyseliny dusité) se stává nevhodnou pro mnohé aplikace, které vyžadují použiti čisté kyseliny sirové. Pro větší výrobni kapacity je neekonomická vazba mezi výrobnami kyseliny sirové a nitrobenzenu pro rozdilnou délku nutných zarážek.

Tyto problémy jsou řešeny v technologii výroby nitrobenzenu kdy nitrace benzenu probíhá pod tlakem za vysoké teploty nitračni směsi s nízkou koncentraci kyseliny dusičné 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 kyseliny, kde je za sníženého tlaku oddestilována ze zředěné kyseliny sirové část vody a tím je získána kyselina sírová o koncentraci vhodné pro připravu nitračni směsi. Deficit tepelné energie je pokryt ohřevem parou. Nevýhodou této technologie jsou především vysoké investiční náklady vyvolané koroznimi účinky kyseliny sirové za daných provozních podmínek (teploty nad 100 °C) i složitějším řešenim konstrukce zařízení pro práci se snadno hořlavými látkami za zvýšené teploty a tlaku. Provozní náklady jsou nízké.

Způsob výroby nitrobenzenu podle vynálezu spočivá v použití nitračni směsi o složeni 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. Odpadni kyeelina je po separaci vedena do části pro úpravu koncentrace, kde je po ohřátí parou oddestilována za sníženého tlaku část vody tak, aby výsledná koncentrace byla 81 až 95 % hmot. H₂S0₄. Odtahovaná horká kyselina předá část tepla nastřikované kyselině sirové, což zlepšuje ekonomiku provozu. Po doplněni ztrát koncentrovanou kyselinou sirovou je zakoncentrovaná kyselina sírová opět použita pro připravu nitračni směsi. Oddestilovaná voda obsahujici organické látky (benzen, nitrobenzen) je použita pro praní nitrobenzenu .

CS 269 822 Bl .

Výhody způsobu výroby podle vynálezu spočívají ve snížení potřeby koncentrované kyseliny sirové pro výrobu nitrobenzenu, ve sníženi ztrát surovin, hlavně benzenu, který není odtahován s odpadní kyselinou, v úspoře nákladů na přepravu nizkokoncentrované kyseliny. Vyšší obsah vody v nitračni směsi vede ke snížené tvorbě dinitrobenzenů a tím k vyšši čistotě produktu nitrobenzenu.

Přiklad

Při výrobě 19 085 kg/h nitrobenzenu odpadá 19 391 kg/h zředěné kyseliny sirové o složení 70,0 % H₂S0₄, 0,2 % HNO₃, 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 materiálu, např. sklo, Hasteloy, tantal apod., kde je předehřátá zakoncentrovanou kyselinou, odtahovanou z odpařovaciho zařízeni na 130 °C. Předehřátá kyselina je dále vedena do vařáku, vyrobeného z vhodného materiálu, např. Hasteloy, tantal, smaltovaná ocel atd., kde se ohřívá přívodem páry o přetlaku 1,6 MPa na teplotu 195 °C. Vařák slouži zároveň jako cirkulační vařák vlastni odparky, do které je ohřátá kyselina nastřikována. 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 na konstantní hodnotě vrácením části plynu z výtlaku vývěvy do sáni, případně připouštěním suchého dusiku. Z horké kyseliny se odpařuje voda s malým obsahem kyseliny sirové. Páry z vrchu odparky jsou vedeny přes chladič z materiálu tř. 17, kde kondenzují na kapalinu o složeni 96,8 % H₂0, 1,72 % H₂S0₄, 0,07 % HN0₂, 0,13 % nitrobenzenu, 0,10 % benzenu a 1,10 % HNO₃ a množstvi 3 045,1 kg/h. Tato kyselá odpadni voda je spolu s vodou z vodokružné vývěvy vedena do sekce praní nitrobenzenu. Odplyn z vývěvy je veden do koncového chladiče, který je chlazen strojně chlazenou vodou o teplotě 7 °C a z něj vypouštěn do atmosféry. Kondenzát z koncového chladiče je veden do sekce čištění odpadních vod.

Z potrubí do cirkulačního vařáku odbočuje proud zakoncentrované kyseliny sirové o složeni 82,7 % H₂S0₄ a 17,3 % H₂0 v množství 16 346,2 kg/h a teplotě 170 °C. Ve výše zmíněném výměníku předá tepelnou energii nastřikované odpadni kyselině sirové a ochladí se na 43 °C. Z výměníku je veden do zásobníku 83%ní H₂SO₄. Do téhož zásobníku je přidávána 96%ni H₂S0₄ v množství 352,8 kg/h. Z téhož zásobníku je vedena kyselina sírová o koncentraci 83 % v množství 16 699 kg/h do směšovače kyselin, kde je zároveň přivedena 99%ní HN0₃ v množstvi 9 965,5 kg/h. Vzniklá nitračni směs o složeni 52,0 % H₂S0₄, 37,0 % HN0₃ a 11,0 % H₂0 je vedena do nitrace benzenu. V prvním a druhém nitrátoru proběhne nitračni reakce, v jejímž důsledku klesne koncentrace HN0₃ a zvýši se koncentrace vody a H₂S0₄. Při nitračni reakci vznikne 19 085 kg/h nitrobenzenu. Po extrakci takto vzniklé odpadni kyseliny benzenem a vystripováni dusíkem za sníženého tlaku zůstává 19 391 kg/h zředěné kyseliny sirové o složeni uvedeném v záhlaví přikladu.

Claims (1)

1. Způsob výroby nitrobenzenu bez vedlejši produkce zředěné kyseliny sírové, vyznačující se tím, že se použije nitračni směsi o složení 34 až 40 % hmot, kyseliny dusičné, 49 až 55 % hmot, kyseliny sirové a 10 až 12 % hmot, vody, přičemž odpadající zředěná kyselina sírová se po dokoncentrováni odstraněním části vody recyklem vraci do nitračni směsi.