CZ20021182A3 - Kontinuální izotermní způsob výroby mononitritoluenů v přítomnosti kyseliny fosforečné - Google Patents

Kontinuální izotermní způsob výroby mononitritoluenů v přítomnosti kyseliny fosforečné Download PDF

Info

Publication number
CZ20021182A3
CZ20021182A3 CZ20021182A CZ20021182A CZ20021182A3 CZ 20021182 A3 CZ20021182 A3 CZ 20021182A3 CZ 20021182 A CZ20021182 A CZ 20021182A CZ 20021182 A CZ20021182 A CZ 20021182A CZ 20021182 A3 CZ20021182 A3 CZ 20021182A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
acid
toluene
process according
phosphoric acid
sulfuric acid
Prior art date
Application number
CZ20021182A
Other languages
English (en)
Inventor
Matthias Gotta
Ralf Demuth
Eberhard Zirngiebl
Hans-Martin Weber
Georg Ronge
Original Assignee
Bayer Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayer Aktiengesellschaft filed Critical Bayer Aktiengesellschaft
Publication of CZ20021182A3 publication Critical patent/CZ20021182A3/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C201/00Preparation of esters of nitric or nitrous acid or of compounds containing nitro or nitroso groups bound to a carbon skeleton
    • C07C201/06Preparation of nitro compounds
    • C07C201/08Preparation of nitro compounds by substitution of hydrogen atoms by nitro groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C201/00Preparation of esters of nitric or nitrous acid or of compounds containing nitro or nitroso groups bound to a carbon skeleton
    • C07C201/06Preparation of nitro compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

Kontinuální izotermní způsob výroby mononitritoluenů v přítomnosti kyseliny fosforečné
Oblast techniky
Vynález se týká kontinuálního izotermního způsobu výroby mononitrotoluenů za použití směsí kyseliny sírové a kyseliny fosforečné. Odpadní kyselina přitom vznikající se podrobuje zakoncentrování, které je integrováno do postupu, a následně se vrací do procesu.
Dosavadní stav techniky
Mononitrot.olueny jsou důležité meziprodukty .pro výrobu optických zesvětlovačů, prostředků pro ochranu rostlin a farmaceutických výrobků. Mohou být vyrobeny v průmyslovém měřítku izotermní nítrací toluenu. Přitom se toluen nechává reagovat se směsí kyseliny sírové a kyseliny dusičné (nitrační směsí, nitrační kyselinou) (Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, sv. 17, 4. vydání, 1996, Nitration a Nitrobenzenes and Nitrotoluene).
Při nitraci v čisté kyselině sírové se zpravidla získává poměr o-nitrotoluenu k para-nitrotoluenu asi 1,65 (Albright&Hanson, Industrial and Laboratory Nitrations, 1976, str. 300-312). Nahrazení kyseliny sírové čistou kyselinou fosforečnou vede k posunutí tohoto poměru k vyššímu podílu para-izomeru (Olah aj . , Methods and Mechanisms, 1989, str. 15-18). Na základě toho, že kyselina fosforečná je slabší kyselina než kyselina sírová, dochází však při jejím použití zpravidla k silnému zpomalení reakce. Pro dosažení 'srovnatelných reakčních rychlostí se proto doporučuje použiti vysoce koncentrovaných kyselin « » • ·
-2• · fc · • fc · · · · • fcfcfc · · • · · · · · • · ·· • * · · fc • · · fc • · « • fcfcfc fc · · « fc · · polyfosforečných, vyrobených přimíšením P2O5 ke kyselině orthofosforečné.
DE-A 164 3f OD při vyhodnocení tohoto způsobu poukazuje na problémy týkající se korozivity vůči technicky obvykle používaným materiálům, spojené s použitím pólyfosforečných kyselin.
V DE-A 164 36 00 jsou dále popsány procesní_ parametry pro nitraci toluenu v kyselině fosforečné, přičemž použití 100,8% kyseliny fosforečné vede k poměru o/p-nitrotoluenu 0,90. V příkladech použité vysoké přebytky nitrační směsi a dlouhé reakčni doby však odborníkovi naznačují nízké časověprosto-rové výtěžky, které uvádějí v pochybnost hospodárné využití popsaného způsobu.
V DE-A 164 36 00 se na výstupu reaktoru typicky získává 97% kyselina fosforečná. Zakoncentrování nezbytné pro zpětné vedení této odpadní kyseliny vyžaduje odpaření reakčni vody při teplotách asi 180 °C a při tlaku asi 20 mbar, jak je možno odvodit z diagramu bodů varu systému H2O-H3PO4. Tyto parametry je možno realizovat jen pomocí značných nákladů, jak pokud jde o použité materiály, tak také pokud jde o aparátové požadavky, a působí proti ekonomicky výhodnému využití čisté kyseliny fosforečné jako složky nitrační směsi. Tak například izokorozní křivky emailu pří těchto provozních podmínkách nedovolují očekávat žádnou odolnost proti kyselině fosforečné této koncentrace.
V DE-A 164 36 00 je vyvinuta alternativa tohoto způsobu, ve které se ke směsi přidává kyselina sírová v množství až asi 80 % použité kyseliny fosforečné. Tento přídavek kyseliny sírové nevede oproti způsobu v čisté kyselině fosforečné k žádnému významnému posunutí poměru izomerů směrem k ortho-izomeru. Přesto neposkytuje odborníkovi žádný návod k řešení problémů vznikajících při • · ·
- J
• 9 99 · 9 9 • 9 ·
9·· 9 · 9999 použití čisté kyseliny fosforečné, neboť drastické procesní podmínky pro zakoncentrování odpadní kyseliny, vůči obvyklým materiálům zvýšená korozivita kyseliny a nízký prostorověčasový výtěžek~ dále působí proti technické realizaci ekonomicky výhodně využitelného způsobu.
Technické způsoby mononitrace toluenu za použití nitrační směsi jsou spojeny se vznikem odpadních kyselin, které jsou zatíženy značnými podíly organických sloučenin jako například dinitrotoluenu nebo nitrovaných krezolů a musí být provozně a cenově náročným způsobem zpracovány.
Tak například v případě nitrace za přidání čisté kyseliny sí-rové byly vyvinuty způsoby, které zahrnují zakoncentrovávání kyseliny sírové, přičemž zakoncentrovaná kyselina sírová se zbavuje vody a organických sl-oučenin, načež se v cirkulačním procesu opět vrací do nitrační reakce, a tak je zamezeno vzniku odpadní kyseliny.
V DE-A 195 39 205 jsou zveřejněny provozní parametry pro mononitraci aromátů, přičemž směsné kyseliny jsou uzpůsobeny vlastnostem nitridovaných aromátů tak, že vzniká asi 70% odpadní kyselina sírová. Dále je popsáno použití částečně koncentrovaných odpadních kyselin s koncentrací síry mezi 85 až 92 %.
V US 4 772 757 je popsán způsob výroby nitrobenzenu, při kterém se vznikající odpadní kyselina zakoncentrovává na 75 až 92 % a znovu se vrací do procesu nitrace. Protože toluen je na základě methylové skupiny ve srovnání s benzenem zřetelně náchylnější k oxidaci a při nitraci má sklon k tvorbě vedlejších produktů, je při přenesení reakčních podmínek nitrace benzenu na nitraci toluenu třeba počítat se ~zvýšením množství nežádoucích vedlejších produktů.
• fe fefe ·· ··· • · · · · ·
-4• ·
Na základě rozpustností organických sloučenin v anorganických kyselinách se zakoncentrované odpadní kyseliny, které jsou vraceny do nitrační reakce, obohacují organickými vedlejšími produkty jako je kyselina šťavelová nebo kyselina benzoová. Kromě toho může docházet k obohacení kyselinou nitrosylsírovou. Rozklad těchto ' vedlejších produktů a přitom uvolňované rozkladné teplo může vést k nežádoucímu rozkladu reakčního produktu nitro.toluenu. Kromě toho dochází k negativnímu ovlivnění prostorověčasového výtěžku, neboť organické vedlejší produkty mohou reagovat s použitou kyselinou dusičnou v oxidačních rozkladných reakcích, takže část kyseliny dusičné již není k dispozicí pro vlastní nitraci.
Existuje tedy potřeba kontinuálního izotermního způsobu výroby mononitrotoluenu se zvýšeným výtěžkem paranitrotoluenu za použití směsí kyseliny sírové a kyseliny fosforečné, který umožní cenově příznivé zakoncentrování odpadní kyseliny s následným vracením do nitrační reakce ve smyslu cirkulačního procesu, aniž by se zakoncentrovaná kyselina obohacovala organickými vedlejšími .produkty. Dále je žádoucí použití zředěné, 60% až 70% kyseliny dusičné, neboť to vede ke značnému snížení nákladů ve srovnání s použitím vysoce koncentrované kyseliny dusičné.
Podstata vynálezu
Byl nalezen kontinuální způsob výroby mononitrotoluenu reakcí toluenu s kyselinou dusičnou, kyselinou sírovou a kyselinou fosforečnou za izotermních -reakčních podmínek vyznačující se tím, že se jako složka nitrační směsi použijí směsi kyseliny, sírové a kyseliny fosforečné, které sestávají ze 45 až 80 % kyseliny sírové, 9 až 45 % kyseliny fosforečné a 5 až 15 % vody.
99
9 9 9 9
999 99 9
9 9 9 to
9 9 9 • 99 9 9 99 9 9
-5 * · · · · · · · • toto·· · · • 9 9 9 9 9 · • toto· · · • » 9 9 9 ·
Zvláště výhodné provedení způsobu podle vynálezu se vyznačuje tím, že se jako složka nitrační směsí použijí směsi kyseliny sírové a kyseliny fosforečné, které sestávají z 64 až 78 % kyseliny sírové, 10 až 27 % kyseliny fosforečné a 8 až 13 % vody.
Zvláště výhodné provedení způsobu podle vynálezu se vyznačuje tím, že v následném kroku se do reaktoru uvádí složka nitrační směsi a 60% až 70% kyselina dusičná a toluen. Způsob podle vynálezu se vyznačuje tím, že se do reaktoru uvádí složka nitrační směsi a 60% až 70% kyselina dusičná v hmotnostním poměru 2:1 až 4:1, vztaženo na kyselinu dusičnou, a složka nitrační směsi a toluen v hmotnostním poměru 2:1 až 4:1, vztaženo na toluen.
Zvláště výhodné provedení způsobu podle vynálezu se vyznačuje tím, že v následném kroku se do reaktoru uvádí složka nitrační směsi a 60% až 70% kyselina dusičná a toluen. Způsob podle vynálezu se vyznačuje tím, že se do reaktoru uvádí složka nitrační směsi a 60% až 70% kyselina dusičná v hmotnostním poměru 2,4:1 až 3,3:1, vztaženo na kyselinu dusičnou, a složka nitrační směsi a toluen v hmotnostním poměru 2,4:1 až 3,2:1, vztaženo na-toluen.
Zvláštní provedení způsobu podle vynálezu se vyznačuje tím, že v následném kroku se na výstupu z reaktoru provádí separace surového nitrotoluenu od odpadní kyseliny.
Zvláštní provedení způsobu podle vynálezu se vyznačuje tím, že odpadní kyselina na výstupu z reaktoru sestává ze 42 až 70 % kyseliny sírové, 6 až 37 % kyseliny fosforečné a 15 až 28 % vody. Odpadní kyselina je téměř bez kyseliny dusičné a může kromě toho obsahovat organické sloučeniny, jako například dinitrotolueny nebo nitrované krezoly a popřípadě kyselinu dusitou.
• to ·»·· • ♦ · ··· ·««· r · ··········· to □ ···«··· · « · * · ···· ·· · ··· ·· ·· to· ··· to· ····
Zvláště výhodné provedení způsobu podle vynálezu se vyznačuje tím, že odpadní kyselina na výstupu z reaktoru sestává z 54 až 67 % kyseliny sírové, 7 až 22 % kyseliny fosforečné a 18až 27 % vody.
Zvláštní provedení způsobu podle vynálezu- se vyznačuje tím, že v následujícím kroku se odpadní kyselina podrobí jednostupňovému zakoncentrování na složení 45 až 80 % kyseliny sírové, 9 až 45 % kyseliny fosforečné a 5 až 15 % vody.
Zvláště výhodné provedení způsobu podle vynálezu se vyznačuje tím, že se odpadní kyselina podrobí jednostupňovému zakoncentrování na složení 64 až 78 % kyseliny sírové, 10 až 27 % kyseliny fosforečné a 8 až 13 % vody.
Zvláštní provedení způsobu podle vynálezu se vyznačuje tím, že v následném kroku se zakoncentrovaná odpadní kyselina v cirkulačním okruhu opět vrací do nitrační reakce.
Zvláště výhodné provedení způsobu podle vynálezu se vyznačuje tím, že
a) jako složka nitrační směsi se použijí směsi kyseliny sírové a kyseliny fosforečné, které sestávají ze 45 až 80 % kyseliny sírové, 9 až 45 % kyseliny fosforečné a 5 až 15 % vody,
b) složka nitrační směsi, 60% až 70% kyselina dusičná a toluen se uvádí do reaktoru, přičemž složka nitrační směsi a kyselina dusičná se nachází v hmotnostním poměru 2:1 až 4:1, vztaženo na kyselinu dusičnou, a složka nitrační směsi a toluen sě nachází v hmotnostním poměru 2:1 až 4:1, vztaženo na toluen, *· ·· 99 9999 99 99 · 9 9·9 9999
Φ 9 φ φ Φ φ φ φ φ Φ φ φ φ
- ! - 9 9 9 ··«· · · 9 · 9 • ♦ · · 99 · 99φ ·· 99 99 999 99 9999
c) na výstupu z reaktoru se provádí separace surového nitrotoluenu od odpadní kyseliny,
d) odpadní 'kyselina, která sestává ze 42 až 70 % kyseliny sírové, 6' až 37 % kyseliny fosforečné a 15 až 28 % vody, se jednostupňovým zakoncentrováním zakonc-entruj e na složení 45 až 80 % kyseliny sírové, 9 až 45 % kyseliny fosforečné a 5 až 15 % vody, a
e) zakoncentrovaná odpadní kyselina se v cirkulačním okruhu opět vrací do nitrační reakce.
Zvláště výhodné provedení způsobu podle vynálezu se vyznačuje tím, že
a) jako složka nitrační směsi se použijí směsi kyseliny sírové a kyseliny fosforečné, které sestávají ze 64 až 78 % kyseliny sírové, 10 až 27 % kyseliny fosforečné a 8 až 13 % vody,
b) složka nitrační směsi, 60% až 70% kyselina dusičná a toluen, se uvádí do reaktoru, přičemž složka nitrační
směsi a kyselina dusičná se nachází v hmotnostním poměru
2,4:1 až 3,3:1, vztaženo na kyselinu dusičnou, a složka
nitrační směsi a toluen se nachází v hmotnostním poměru
2,4:1 až 3,2:1, vztaženo na toluen,
c) na výstupu z reaktoru se provádí separace surového nitrotoluenu od odpadní kyseliny,
d) odpadní kyselina, která sestává z 54 až 67 % kyseliny sírové, 7 až 22 % kyseliny fosforečné a 18 až 27 % vody, se v jednostupňovém zakoncentrování zakoncentruje na složení 64 až 78 % kyseliny sírové, 10 až 27 % kyseliny fosforečné a 8-až 13 % vody, a
-8·» ·« • · · • · · » ft • ftft · • ftft · • ft »♦·· • ftft • · · · · • · · • · · • ft «ftft ftft ftft ft ftft · ftft · • ftft • · · ftft ftftftft
e) zakoncentrovaná odpadní kyselina se v cirkulačním okruhu opět vrací do nitrační reakce.
Způsob podle ‘vynálezu, oproti nitraci v čisté kyselině sírové obvyklé podle stavu techniky, překvapivě vede ke zvýšenému podílu para-nitrotoluenu při již - malém podílu kyseliny fosforečné jako složky nitrační směsi. Paranitroťoluen má zvláštní význam jako meziprodukt pro výrobu optických zesvětlovačů, účinných látek pro farmacii a agrotechniku, barviv a voňavek.
Ve způsobu podle vynálezu se s výhodou použije zředěná kyselina dusičná, čímž je možno způsob provádět zvláště nákladově výhodně. Navzdory poměrně velkému množství vody, podmíněnému -použitím zředěné kyseliny dusičné, probíhá reakce s vysokou reakční rychlostí. Reakční rychlost závisí při způsobu podle vynálezu v podstatě na koncentraci použité kyseliny sírové. Použité množství kyseliny fosforečné tak slouží v první řadě k řízení poměru izomerů.
Při způsobu podle vynálezu se s výhodou použije 0,98 až 1,1 ekvivalentu toluenu vztaženo na jeden ekvivalent kyseliny dusičné, zvláště výhodně 1,01 až 1,05 ekvivalentu toluenu vztaženo na jeden ekvivalent kyseliny dusičné. Ani při přebytku toluenu vztaženo na kyselinu dusičnou překvapivě nedochází k nárůstu množství nečistot.
Při způsobu podle vynálezu použité složky kyselina dusičná, kyselina sírová, kyselina fosforečná a toluen se s výhodou intenzívně intenzivně míchají pomocí míchacího prostředku známého ze stavu techniky. Jako míchací prostředky mohou být s výhodou použity například statické mísiče, čerpadla, trysky, míchadla nebo kombinace těchto míchacích prosůředků.
Μ *« 4* ·«·· ·» ·♦ • · · · · · 9 9 9 9
9 9 99 9 9 9 9 9 9 9 9 · · · · · · 4 4 4 « ·
9» 9 9 9 9 9 9 9 9
99 99 999 99 9999
-9Způsob podle vynálezu se provádí kontinuálně za izotermních podmínek v reaktoru. Jako reaktory se používají s výhodou komerčně dostupné reaktory jako například trubkové míchané kotle nebo také a míchaného kotle. Podle reaktory, smyčkové reaktory, kombinace smyčkového reaktoru výhodného provedení se způsob podle vynálezu- provádí ve vícestupňové kaskádě reaktorů.
Způsob podle vynálezu se provádí za izotermních podmínek, přičemž reakční teplota leží s výhodou v oblasti 20 až 80 °C, ještě výhodněji v oblasti 30 až 70 °C a nejvýhodněji v oblasti 40 až 65 °C.
Separace surového nitrotoluenu od odpadní kyseliny se provádí s výhodou pomocí statického děliče nebo separátoru. Přitom se používají odborníkovi známé způsoby statické nebo dynamické separace fází, jako například separátory nebo dělicí nádoby, s vestavbami nebo bez nich.
Prostřednictvím zakoncentrování prováděného při způsobu podle vynálezu se odpadní kyselina do značné mí-ry zbavuje vody a organických sloučenin, přičemž organické sloučeniny se buď z odpadní kyseliny odstraňují nebo se rozkládají tak, že vznikají těkavé sloučeniny jako například CO které se z odpadní kyseliny vynášejí.
Jednostupňové zakoncentrování se s výhodou provádí v odparce. Pro získání složení směsi kyseliny sírové a kyseliny fosforečné podle vynálezu se odparka provozuje s výhodou při tlaku 30 až 300 mbar, zvláště výhodně 60 až 200 mbar a nejvýhodněji 80 až 150 mbar. Teplota odpadní kyseliny na výstupu odparky je s výhodou 100 až 200 °C, zvláště výhodně 150 až 190 °C a nejvýhodněji 155 až 185 °C. Teplota odtékající zakoncentrované odpadní kyseliny se s výhodou používá v protiproudém tepelném výměníku k ohřátí odpadní kyseliny proudící do odparky. Přitom se odpadní kyselina
- 10* · ·0 ·· *0 0 0 *0 0 0 • · 0 · 0 · « · * · • · 000 * · 000 0 0 0
00 000 0 000 0 0 0000 00 0 000 ·· ·· 00 000 00 0000 proudící do odparky v protiproudu ohřeje natolik, že je při tlaku v odparce přehřátá a část vody a malé množství kyseliny se může odpařit bez přívodu přídavného tepla (mžikové odpařování).
Pro jednostupňové zakoncentrování při způsobu podle vynálezu se s výhodou používá také komerčně dostupná, jednostupňové destilující a po délce kaskádově uspořádaná odparka se svazkem tantalových trubek, ve které se vycházeje od vstupu s každým stupněm kaskády zvyšuje koncentrace kyseliny, takže v prvním stupni kaskády je přítomna relativně málo koncentrovaná kyselina. Výhodou nízké koncentrace v prvním stupni kaskády je jednak to, že bod varu jě ještě nízký a je tak k dispozici vysoký hnací rozdíl teplot pro přestup tepla (menší odparka) a jednak to, že při nízkých koncentracích kyseliny je z reakce' dobře odstranitelná kyselina nitrosylsírová, popřípadě přítomná v odpadní kyselině. Použitím jednostupňové kaskádové odparky při způsobu podle vynálezu není třeba vyfoukávat kyselinu nitrosylsírovou oxidem siřičitým a odpadá tak dodatečný krok způsobu.
S výhodou se použije odháněcí část, aby bylo dosaženo zvláště dobrého snížení obsahu organických sloučenin a/nebo obsahu kyseliny nitrosylsírové. Jako odháněcí část se označuje úsek destilační kolony opatřený destilačními vestavbami, na který se shora vede odpadní kyselina, při tlaku v odparce kapalná nebo poněkud přehřátá, a odhání se zdola v protiproudu párou stoupající z odparky. Jako destilační vestavby se v odháněcí části používají odborníkovi známé kolonové vestavby jako například patra, výplně a výplňová tělíska. Podle výhodného provedení se použij-í destilační vestavby s malou tlakovou ztrátou, jako jsou orientované výplně nebo výplňová tělíska. Doba zdržení v odháněcí části zároveň s malou koncentrací kyseliny vede • fc fc*· · fc · • ···
- 11 • fc • · fcfc • fc fc·· spolu s výměnou látky intenzifikovanou destilačními vestavbami výhodným způsobem k rychlému rozkladu a oddělení organických a anorganických sloučenin.
Surový nitrotoluen získaný způsobem podle vynálezu obsahuje zpravidla méně než 0,5 % dinitrovaných sloučenin a méně než 0,8 % dinitrokerzolů.
Při způsobu podle vynálezu se může odebírat dílčí proud, aby bylo zamezeno případnému zakoncentrovávání vedlejších produktů v cirkulačním okruhu kyseliny.
Při způsobu podle vynálezu existuje možnost použít jako výchozí materiá'1 také toluen s malým obsahem dinitrotoluenu a nitrované krezoly.
Při způsobu podle vynálezu existuje možno’st, pro zamezení napadení použitých materiálů složkou nitrační směsi sestávající z kyseliny sírové a kyseliny fosforečné, přidávat až 2000 ppm vodního skla.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
V miniprovozním zařízení bylo do kaskády míchaných kotlů přiváděno 1,03 kg kyseliny o složení 75 % H2SO4, 13 % H3PO4 a 12 % H2O, 0,33 kg 68% kyseliny dusičné a 0,33 kg toluenu za hodinu. Teplota v míchaných kotlech byla asi 45 °C. Po ukončení reakce byl surový nitrotoluen oddělen od odpadní kyseliny pomocí statického děliče. Odpadní kyselina byla přes předehřívač přivedena do odparky a při 100 mbar a 170 °C zakoncentrována na 75 % H2SO4, 13 % H3PO4 a 12 % H2O, přičem-š organické sloučeniny byly oddestilovány nebo rozloženy. Zakončenírovaná odpadní kyselina byla přivedena do nitrační reakce.
znovu
- 12·· ·· ·· »<►»· ·· ·· • · · 9 9 9 9 9 9 9
9 9 99 9 9 999 9 · · • 9 · « 9 · · 9 9 9 9 9
9 9 9 9 9 9 9 9 9
99 99 999 99 9999
Získaný surový nitrotoluen vykazoval následující složení: 2,23 % toluenu, 55,88 % ortho-nitrotoluenu, 4,39 % meta-nitrotoluenu, 37,16 % para-nitrotoluenu, 0,31 % dinitrotoluenu ή 0,26 % dinitrokrezolu.
Ortho-nitrotoluen/para-nitrotoluen=l, 50 .
Příklad 2
V miniprovozním zařízení bylo do kaskády míchaných kotlů přiváděno 1,03 kg kyseliny o složení 54 % H2SO4, 38 % H3PO4 a 8 % H2O, 0,33 kg 68% kyseliny dusičné a 0,33 kg toluenu za hodinu. Teplota v míchaných kotlech byla asi 45 °C. Po ukončení reakce byl surový nitrotoluen oddělen od odpadní kyseliny pomocí statického děliče. Odpadní kyselina byla přes předehřívač přivedena do odparky a při 100 mbar a 170 °C zakoncentrována na 54 % H2SO4, 38 % H3PO4 a 8 % H2O, přičemž organické sloučeniny byly oddestilovány nebo rozloženy. Zakoncentrované odpadní kyselina byla znovu přivedena do nitrační reakce.
Získaný surový nitrotoluen vykazoval následující složení: 2,44 % toluenu, 54,99 % ortho-nitrotoluenu, 4,42 % meta-nitrotoluenu, 37,67 % para-nitrotoluenu, 0,19 % dinitrotoluenu a 0,29 % dinitrokrezolu.
Ortho-nitrotoluen/para-nitrotoluen=l, 4 6.
Příklad 3
V miniprovozním zařízení bylo do kaskády míchaných kotlů přiváděno 1,03 kg kyseliny o složení 67 % H2SO4, 22 % H3PO4 a 11 % H2O, 0,33 kg 68% kyseliny dusičné a 0,33 kg toluenu za -hodinu. Teplota v míchaných kotlech byla asi 45 °C.- Po ukončení reakce byl surový nitrotoluen oddělen od odpadní kyseliny pomocí statického děliče. Odpadní kyselina byla přes předehřívač přivedena do odparky a při-100 mbar a
- 13 *· ·· • 9 9 • 9 9 99 · · · 9
9 9 9 «9 >9 **»♦
9
9 • 9
9 • 9
999
999
9C 99 9 9 9 9
9 9 • 9 < 9
9 9
9999
168 °C zakoncentrována na 67 % H2SO4, 22 % H3PO4 a 11 % H20, přičemž organické sloučeniny byly oddestilovány nebo rozloženy. Zakoncentrovaná odpadní kyselina byla znovu přivedena do nitrační reakce.
Získaný surový nitrotoluen vykazoval- -následující složení: 2,25 % toluenu, 55,66 % ortho-nitrotoluenu, 4,36 % meta-nitrotoluenu, 37,24 % para-nitrotoluenu, 0,23 % dinitrotoluenu a 0,26 % dinitrokrezolu.
Ortho-nitrotoluen/para-nitrotoluen=l, 4 9.
Srovnávací příklad 1
V'miniprovozním zařízení bylo do kaskády míchaných kotlů přiváděno 0,80 kg 87,7% kyseliny sírové, 0,31 kg 67% kyseliny dusičné a 0,32 kg toluenu za hodinu.' Teplota v míchaných kotlech byla asi 40 °C. Po ukončení reakce byl surový nitrotoluen oddělen od odpadní kyseliny pomocí statického děliče. Odpadní kyselina byla přes předehřívač přivedena do odparky a při 100 mbar a 168 °C zakoncentrována na 87,7 %, přičemž organické sloučeniny byly oddestilovány nebo' rozloženy. Zakoncentrovaná odpadní kyselina sírová se může znovu přivádět do nitrační reakce.
Získaný surový nitrotoluen vykazoval následující složení: 3,27 % toluenu, 57,58 % ortho-nitrotoluenu, 4,13 % meta-nitrotoluenu, 34,68 % para-nitrotoluenu, 0,08 % dinitrotoluenu a 0,38 % dinitrokrezolu.
Ortho-nitrotoluen/para-nitrotoluen=l,66.
Srovnávací příklad 2
- Do kaskády několika smyčkových reaktorů bylo přiváděno 3000 1 asi 97% toluenu, který obsahoval nepatrné množství nitrovaného toluenu a krezolu, 3700 1 87% kyseliny sírové a
- 1499
9 9 · ·«· · * 9 1 • 9 9 9 *9 *9 «V»» • 9 9 © < 99© • 9 ·
9 * ·«·
9 9 9
9 9 • 99 · • 9 9
99* 9
1800 1 67% až 68% kyseliny dusičné. Reaktory byly provozovány při teplotě mezi 43 až 47 °C. Po ukončeni reakce byl surový nitrotoluen oddělen od odpadní kyseliny pomocí separátoru. Odpadní kyselina sírová byla při asi 170 °C a 100 mbar znovu zakoncentrována na počáteční hodnotu 87 % a vrácena do nitrační reakce. - Získaný surový nitrotoluen vykazoval následující složení: 4,13 % toluenu, 57,12 % ortho-nitrotoluenu, 4,18 % meta-nitrotoluenu, 34,17 % para-nitrotoluenu, 0,12 % dinitrotoluenu a 0,71 % krezolu.
Ortho-nitrotoluen/para-nitrotoluen=l, 67 .
Ve srovnání s příklady podle vynálezu byl pro srovnatelné hodnoty obecných reakčních podmínek,- při jinak obdobném spektru vedlejších produktů, menší podíl paranitrotoluenu .

Claims (17)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Kontinuální způsob výroby mononitrotoluenů reakcí toluenu s kyselinou dusičnou, kyselinou sírovou a kyselinou fosforečnou za izotermních reakčních podmínek, vyznačující
    I se tím, že se jako složka nitrační směsi použijí směsi kyseliny sírové a kyseliny fosforečné, které sestávají ze 45 až 80 % kyseliny sírové, 9 až 45 % kyseliny fosforečné a 5 až 15 % vody.
  2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se do reaktoru uvádí složka nitrační směsi a 60% až 70% kyselina dusičná a toluen.
  3. 3. Způsob podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že se na výstupu z reaktoru provádí separace kapalina-kapalina surového nitrotoluenu od odpadní kyseliny.
  4. 4. Způsob podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že odpadní kyselina se podrobuje jednostupňovému zakoncentrování na složení 45 až 80 % kyseliny sírové, 9 až 45 % kyseliny fosforečné a 5 až 15 % vody.
  5. 5. Způsob podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že zakoncentrovaná odpadní kyselina se v cirkulačním okruhu opět vrací do nitrační reakce.
  6. 6. Způsob podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že
    a) jako složka nitrační směsi se použijí směsi kyselí-ny sírové a kyseliny fosforečné, které sestávají ze 45 až 80 % kyseliny sírové, 9 až 45 % kyseliny fosforečné a 5 až 15 % vody, • 9 • · · · · • · · • · · · ·
    - 1699 99
    9 9 · · • · 9
    b) složka nítrační směsí, 60% až 70% kyselina dusičná a toluen se uvádí do reaktoru,
    c) na výstupu z reaktoru se provádí separace surového nitrotoluenu od odpadní kyseliny,
    d) odpadní kyselina se jědnostupňovým zakoncentrováním zakoncentrovává na složení 45 až 80 % kyseliny sírové, 9 až 45 % kyseliny fosforečné a “ .5- až 15 % vody, a
    e) zakoncentrovaná odpadní kyselina se v cirkulačním okruhu opět vrací do nítrační reakce.
  7. 7. Způsob podle nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že se použije složka nítrační směsi o složení 64 až 78 % kyseliny sírové, 10 až 27 % kyseliny fosforečné a 8 až 13 % vody.
  8. 8. Způsob podle nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že složka nítrační směsi, 60% až 70% kyselina dusičná a toluen se uvádí do reaktoru.
  9. 9. Způsob podle nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že se použije 65% až 68% kyselina dusičná.
  10. 10. Způsob podle nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že se použije 0,98 až 1,1 ekvivalentu toluenu vztaženo na jeden ekvivalent kyseliny dusičné.
  11. 11. Způsob podle nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že se použije 1,01 až 1,05 ekvivalentu toluenu vztaženo na jeden ekvivalent kyseliny dusičné.
    - 179 · ··· · • · ··
  12. 12. Způsob podle nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že složení odpadní kyseliny na výstupu z reaktoru je 54 až 67 % kyseliny sírové, 7 až 22 % kyseliny fosforečné a 18 až 27 % vody. —
  13. 13. Způsob podle nároků 1 až 12, vyznačující se tím, že zakoncentrování se provádí při tlaku 30 až 300 mbar a teplotě 100 až 200 °C. - -
  14. 14. Způsob podle nároků 1 až 13, vyznačující se tím, že zakoncentrování se provádí v kaskádově uspořádané odparce.
  15. 15. Způsob podle nároků 1 až 14, vyznačující se tím, že odparka se provozuje s odháněcí částí.
  16. 16. Způsob podle nároků 1 až 15, vyznačující se tím, že reakční teplota je v rozmezí 20 až 80 °C.
  17. 17. Způsob podle nároků 1 až 16, vyznačující se tím, že .pro zamezení napadení použitých materiálů složkou nitrační směsi se přidá až 2000 ppm vodního skla.
CZ20021182A 2001-04-06 2002-04-04 Kontinuální izotermní způsob výroby mononitritoluenů v přítomnosti kyseliny fosforečné CZ20021182A3 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10117207A DE10117207C1 (de) 2001-04-06 2001-04-06 Kontinuierliches isothermes Verfahren zur Herstellung von Mononitrotoluolen in Gegenwart von Phosphorsäure

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ20021182A3 true CZ20021182A3 (cs) 2002-11-13

Family

ID=7680651

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20021182A CZ20021182A3 (cs) 2001-04-06 2002-04-04 Kontinuální izotermní způsob výroby mononitritoluenů v přítomnosti kyseliny fosforečné

Country Status (11)

Country Link
US (1) US6768032B2 (cs)
EP (1) EP1247798B1 (cs)
JP (1) JP4257893B2 (cs)
KR (1) KR100869014B1 (cs)
CN (1) CN1219745C (cs)
AT (1) ATE268321T1 (cs)
CA (1) CA2380159A1 (cs)
CZ (1) CZ20021182A3 (cs)
DE (2) DE10117207C1 (cs)
PL (1) PL205526B1 (cs)
RU (1) RU2293722C9 (cs)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA017143B1 (ru) * 2007-06-27 2012-10-30 ЭйчАДи КОПЭРЕЙШН Система и способ получения нитробензола
CN101475485B (zh) * 2009-01-16 2011-11-16 淮阴师范学院 应用超声波技术提高对硝基甲苯收率的方法
CN101786966A (zh) * 2010-03-18 2010-07-28 淮阴师范学院 对硝基苯乙腈的制备新技术
CN105541901B (zh) * 2015-12-21 2018-08-28 合肥星宇化学有限责任公司 一种2,4-二氯-5-硝基苯基磷酸三酯的制备方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE305862B (cs) 1966-10-20 1968-11-11 Bofors Ab
DE3409717C2 (de) * 1984-03-16 1994-03-31 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung von Nitrobenzol
US5275701A (en) * 1993-03-15 1994-01-04 Air Products And Chemicals, Inc. Process for purification and concentration of sulfuric acid
DE4410417A1 (de) * 1994-02-14 1995-08-17 Bayer Ag Verfahren zur adiabatischen Herstellung von Mononitrotoluolen
DE19539205A1 (de) 1995-10-22 1997-04-24 Meissner Gmbh & Co Kg Josef Verfahren zur Aromatennitrierung
CA2308288A1 (en) * 1997-11-03 1999-05-14 Bayer Aktiengesellschaft Method for producing aromatic nitro compounds
DE10055359C1 (de) * 2000-11-08 2002-03-28 Bayer Ag Kontinuierliches isothermes Verfahren zur Herstellung von Mononitrotoluolen

Also Published As

Publication number Publication date
US6768032B2 (en) 2004-07-27
KR20020079480A (ko) 2002-10-19
CN1380283A (zh) 2002-11-20
PL353194A1 (en) 2002-10-07
US20020147372A1 (en) 2002-10-10
JP2002338529A (ja) 2002-11-27
ATE268321T1 (de) 2004-06-15
HK1051180A1 (en) 2003-07-25
CA2380159A1 (en) 2002-10-06
DE50200489D1 (de) 2004-07-08
EP1247798A1 (de) 2002-10-09
CN1219745C (zh) 2005-09-21
RU2293722C9 (ru) 2008-04-10
EP1247798B1 (de) 2004-06-02
RU2293722C2 (ru) 2007-02-20
PL205526B1 (pl) 2010-04-30
KR100869014B1 (ko) 2008-11-17
JP4257893B2 (ja) 2009-04-22
DE10117207C1 (de) 2002-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6250662B2 (ja) 断熱的ニトロ化によりニトロベンゼンを製造する方法
CN104507903B (zh) 通过绝热硝化制备硝基苯的方法
CN104487414B (zh) 通过绝热硝化制备硝基苯的方法
KR20170027811A (ko) 디니트로톨루엔으로부터 불순물을 제거하는 방법
US5196591A (en) Process for the production of polynuclear aromatic polyamines
JPH07258173A (ja) モノニトロトルエン類の断熱製造方法
CN110546130B (zh) 用于芳香族化合物绝热硝化的方法及装置
US5714647A (en) Process for the adiabatic preparation of mononitrohalogenobenzenes
JP4257890B2 (ja) モノニトロトルエンの連続恒温製造方法
CZ20021182A3 (cs) Kontinuální izotermní způsob výroby mononitritoluenů v přítomnosti kyseliny fosforečné
CA2155562C (en) Process for the production of dinitrotoluene
JPS6035338B2 (ja) ポリアミンの製法
US6353142B1 (en) Process for the adiabatic preparation of 3,4-dichloronitrobenzene
CN113165872B (zh) 处理来自芳烃的硝化的混合酸和废水的方法和实施该方法的装置
PL154456B1 (pl) Sposób wytwarzania chloronitrobenzenu