DE10231314B4

DE10231314B4 - Verfahren zum Einsatz von Edelstahlkondensatoren bei Anlagen zur Strippung von Nitrierabfallsäuren

Info

Publication number: DE10231314B4
Application number: DE10231314A
Authority: DE
Inventors: Hansjürgen Dr. Winterbauer
Original assignee: Plinke GmbH
Current assignee: Plinke GmbH
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2022-07-11
Also published as: DE10231314A1

Abstract

Verfahren zur Strippung von Nitrierabfallsäuren, wobei
a) die Nitrierabfallsäure einer Strippung mit Dampf und/oder Luft unterzogen wird, so dass ein überhitztes Brüdengemisch aus Salpetersäure, salpetriger Säure, NO_x, organischen Verbindungen und Wasserdampf aus der Nitrierabfallsäure ausgetrieben wird
b) das überhitzte Brüdengemisch aus a) in einer der Kondensation vorgeschalteten Konditionierkolonne im Gegenstrom mit einem Teil oder dem gesamten bei der Kondensation anfallenden Kondensat gewaschen und abgekühlt wird,
c) das in b) abgekühlte Brüdengemisch in einem Kondensator aus Edelstahl kondensiert wird,
d) das in b) aus der Konditionierkolonne ablaufende Kondensat einer Abtriebskolonne mit Sumpfheizer zugeführt wird.

Description

Die Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einsatz von Edelstahlkondensatoren bei Anlagen zur Strippung von Nitrierabfallsäuren.
Bei der Nitrierung organischer Verbindungen mit Mischsäure fallen Abfallsäuren an, die gereinigt und aufkonzentriert werden müssen, bevor sie wieder im Nitrierprozess eingesetzt werden können. Die Abfallsäuren enthalten neben Schwefelsäure und Wasser noch unterschiedliche Gehalte an Salpetersäure, salpetriger Säure, NO_x und organischen Verbindungen. In der Regel werden diese Abfallsäuren durch Strippen mit Wasserdampf und/oder Luft im Gegenstrom in einer Rektifizierkolonne von der Hauptmenge an Verunreinigungen befreit, bevor sie rückkonzentriert werden.
In der US 5 275 701 A wird ein entsprechendes Verfahren bei der Nitrierung von Aromaten beschrieben. In dem Prospekt der Firma Plinke mit dem Titel „Denitrierung" aus dem Jahre 1976 wird ein entsprechendes Verfahren vorgestellt für die Aufarbeitung von NitriersäureGemischen aus der Herstellung von Kunststoffen und Sprengstoffen wie Nitroglyzerin, Nitrocellulose, Dinitrotoluol, Trinitrotoluol, Dinitroglycol, Dinitronaphtalin, etc..
In der DE 196 36 191 A1 von 1996 wird ein entsprechendes Verfahren für die Nitrierung von Kohlenwasserstoffen vorgestellt.
Die DE 34 097 19 A1 betrifft ein Verfahren zur Eindampfung von Abfallsäure, welche bei der zweistufigen Herstellung von Dinitrotoluol anfällt. Dabei wird ein Teil der wässrigen Phase des Brüdenkondensats in die Brüden eingedüst, damit die Brüden als Sattdampf in den Kondensator gelangen.
Die DE 196 42 328 A1 offenbart ein Verfahren zur Entfernung von in Brüden enthaltener Schwefelsäure, bei dem die schwefelsäurehaltigen Brüden oberhalb des aufkonzentrierten Sumpfprodukt mit wenig Kondensat abgespritzt und an einem Demister kondensiert werden.
Die DE 44 28 460 A1 offenbart ein Verfahren, nach dem die durch eine Entspannungsverdampfung von Nitriersäure gewonnenen Brüden mit dem Sprühstrahl eines Kühlmittels, welche kondensierte Brüden enthält, kondensiert werden.
Eine Konditionierkolonne mit Zu- und Abführung für Brüdenkondensat wird in der aufgeführten Patentliteratur nicht offenbart.
Bei der Strippung wird am Kopf der Rektifizierkolonne ein überhitztes Brüdengemisch aus Salpetersäure, salpetriger Säure, NO_x, organischen Verbindungen und Wasserdampf ausgetrieben, das zusätzlich noch Anteile von Schwefelsäure enthält. Bisher werden für die Kondensation dieses Brüdengemisches Kondensatoren aus Glas, Siliziumcarbid oder Email eingesetzt, da diese Materialien unter den korrosiven Betriebsbedingungen beständig sind.
Diese Materialien sind wesentlich kostenintensiver verglichen mit handelsüblichen Edelstählen. Zusätzlich haben diese Materialien den Nachteil, dass die Baugröße für einen Apparat begrenzt ist, so dass speziell bei größeren Anlagen mehrere Apparate parallel betrieben werden müssen, wodurch zusätzliche Kosten für Verrohrung, Gebäude und Planung entstehen.
Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Idee zugrunde, die Kosten für eine Anlage zur Strippung von Nitrierabfallsäure durch Einsatz von Edelstahlkondensatoren an Stelle der Spezialmaterialien zu reduzieren. Um dies zu erreichen, wurde zunächst in einer Versuchsanlage das bei der Strippung am Kopf der Strippkolonne austretende überhitzte Brüdengemisch vor der Kondensation durch Einspritzen eines Teils des durch die Kondensation erhaltenen Kondensats im Gleichstrom mit den Brüden auf Siedetemperatur abgekühlt (Quenchen). Leider enthielt das dabei anfallende Kondensat noch relativ hohe Restgehalte an Schwefelsäure, so dass es aufgrund der korrosiven Eigenschaften sowohl der Brüden als auch des Kondensats trotz der niedrigeren Temperaturen nicht möglich war für die Kondensation Edelstahlapparate einzusetzen. Bei weiteren Versuchen wurde versehentlich der Teilstrom des erhaltenen Kondensats im Gegenstrom zu den Brüden eingespritzt. Überraschenderweise wurde in dem mit dieser Fahrweise erhaltenen Kondensat nur noch ein sehr geringer Anteil an Schwefelsäure gefunden. Daraufhin wurde die Versuchsanlage so umgebaut, dass das Brüdengemisch aus der Strippung in einer der Kondensation vorgeschalteten Konditionierkolonne im Gegenstrom mit einem Teil oder dem gesamten bei der Kondensation anfallenden Kondensat gewaschen wird. Dadurch wird zum einen die Temperatur des aus der Konditionierkolonne austretenden Brüdengemisches auf Siedetemperatur reduziert, zum anderen lassen sich mit dieser Fahrweise die Schwefelsäureanteile aus den Brüden annähernd vollständig auswaschen. Dabei ist der Einfluss des Betriebsdrucks der Strippung vernachlässigbar, so dass das Verfahren bei den für die Strippung üblichen Betriebsdrucken zwischen 100 und 1100 mbar eingesetzt werden kann. Es wurde ebenfalls bei den Versuchen festgestellt, dass sich durch eine einfache Gegenstromführung des Kondensatstroms zu den Brüden ohne Kolonne bereits eine wesentliche Reduzierung des Schwefelsäureanteils erreichen lässt. Der Effekt mit der erfindungsgemäßen Konditionierkolonne ist aber wesentlich besser.
Die nun annähernd schwefelsäurefreien Brüden und das bei der Kondensation anfallende Kondensat stellen wesentlich niedrigere Anforderungen an die für die Kondensation eingesetzten Materialien in Bezug auf die Korrosionsbeständigkeit. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird es daher möglich, für die Kondensation des Brüdengemisches aus der Strippung von Nitriersäuren Kondensatoren aus handelsüblichen Edelstählen (beispielsweise 1.4306) einzusetzen, die neben dem im Vergleich zu den Kondensatoren aus Glas, Siliziumcarbid oder Email wesentlich niedrigeren Preis noch zusätzlich den Vorteil bieten, dass sie in beliebiger Größe hergestellt werden können, wodurch die Kosten für Verrohrung, Gebäude und Planung ebenfalls sinken. Die Kosten für die erfindungsgemäße Konditionierkolonne, die aus korrosionsbeständigem Material wie beispielsweise Glas oder Email ausgeführt werden muss sind verglichen zu der Einsparung gering, so dass sich insgesamt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Kosten bei der Strippung von Nitrierabfallsäure wesentlich verringern.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Strippung von Nitrierabfallsäuren, wobei

a) die Nitrierabfallsäure einer Strippung mit Dampf und/oder Luft unterzogen wird, so dass ein überhitztes Brüdengemisch aus Salpetersäure, salpetriger Säure, NO_x, organischen Verbindungen und Wasserdampf aus der Nitrierabfallsäure ausgetrieben wird
b) das überhitzte Brüdengemisch aus a) in einer der Kondensation vorgeschalteten Konditionierkolonne im Gegenstrom mit einem Teil oder dem gesamten bei der Kondensation anfallenden Kondensat gewaschen und abgekühlt wird,
c) das in b) abgekühlte Brüdengemisch in einem Kondensator aus Edelstahl kondensiert wird,
d) das in b) aus der Konditionierkolonne ablaufende Kondensat einer Abtriebskolonne mit Sumpfheizer zugeführt wird.

In der Abtriebskolonne wird aus der zulaufenden Mischung Wasserdampf abgetrieben, so dass sich die Säurebestandteile im Sumpf der Kolonne anreichern und man dort eine aufkonzentrierte Salpetersäure-Schwefelsäure-Mischung erhält. Diese aufkonzentrierte Salpetersäure-Schwefelsäure-Mischung lässt sich in den meisten Fällen wieder in dem Nitrierprozess einsetzen, aus dem die ursprüngliche Nitrierabfallsäure stammt. Durch dieses Recycling werden die Kosten für frische Säuren und auch die Abwasserbehandlungskosten reduziert und gleichzeitig wird die Umwelt entlastet. Je nach Nitrierabfallsäurezusammensetzung kann mit dieser besonderen Ausführung des Verfahrens eine Salpetersäure-Schwefelsäure-Mischung mit einer Gesamtsäurekonzentration von 20 bis 70 Masseprozent erhalten werden. Restgehalte an organischen Verbindungen stören in der Regel nicht, da diese, wenn sie zum Nitrierprozess zurückgefahren werden, ebenfalls als Produkt zurückgewonnen werden. Die aus der Abtriebskolonne austretenden Brüden werden zusammen mit den Brüden aus der Strippung durch die erfindungsgemäße Konditionierkolonne geleitet und in dem Edelstahlkondensator kondensiert.

Claims

Verfahren zur Strippung von Nitrierabfallsäuren, wobei a) die Nitrierabfallsäure einer Strippung mit Dampf und/oder Luft unterzogen wird, so dass ein überhitztes Brüdengemisch aus Salpetersäure, salpetriger Säure, NO_x, organischen Verbindungen und Wasserdampf aus der Nitrierabfallsäure ausgetrieben wird b) das überhitzte Brüdengemisch aus a) in einer der Kondensation vorgeschalteten Konditionierkolonne im Gegenstrom mit einem Teil oder dem gesamten bei der Kondensation anfallenden Kondensat gewaschen und abgekühlt wird, c) das in b) abgekühlte Brüdengemisch in einem Kondensator aus Edelstahl kondensiert wird, d) das in b) aus der Konditionierkolonne ablaufende Kondensat einer Abtriebskolonne mit Sumpfheizer zugeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strippung im Druckbereich zwischen 100 mbar und 1100 mbar betrieben wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die am Sumpf der Abtriebskolonne aufkonzentrierte Salpetersäure-Schwefelsäure-Mischung wieder in den Nitrierprozess zurückgefahren wird.