DE201623C - - Google Patents

Description

raschenden und wertvollen Ergebnissen. Läßt man nämlich Benzol und Nitriersäure in äquivalenten Mengen gleichzeitig zusammenfließen, in kleineren Quantitäten, 'welche eine vorzügliche Durchmischung und gute Temperaturregelung gestatten, so beobachtet man keine Ubernitrierung, sondern erhält ein sehr gutes Nitrobenzol. Diese Tatsache ließ sich in keiner Weise voraussehen, denn nach den' seitherigen Erfahrungen war Bildung von' Dinitrobenzol bei dem gleichzeitigen Zusammenfließen von Benzol und dem sehr energisch wirkenden Gemisch von starker Salpetersäure mit konzentrierter Schwefelsäure bei Vermeidung von Benzolüberschuß zu erwarten. Ist es doch auch im Laufe der Zeit zu einer handwerksmäßigen !Gepflogenheit geworden, bei diesen energisch verlaufenden Nitrierungen stets die zu nitrierenden Körper im Überschuß anzuwenden. Diese neue Arbeitsweise, welche in ihrem Grundprinzip von der · seitherigen im wesentlichen abweicht, erfordert auch eine wesentlich anders konstruierte und anders arbeitende Apparatur, als deren Hauptvorzüge die selbst bei bedeutender Tagesproduktion sehr geringen Dimensionen, ferner die automatische Arbeitsweise zu nennen sind. Wählt man zur Erläuterung des neuen Verfahrens die Herstellung von Nitrobenzol, so läßt sich der Verlauf der Operationen etwa wie folgt beschreiben: ; . . .

Zwei Behälter enthalten die beiden Ausgangsmatcrialien, das Benzol und die Nitriersäure, welche stets die gleiche Zusammen-,

Bekanntlich geschieht die Herstellung von

. : aromatischen Nitrokohlen wasserstoff eii, z. B. Nitrobenzol, im Großbetrieb in einzelnen Ansätzen, und zwar in der Weise, daß. man in einem Kessel zu einer bestimmten Gewichtsmenge des Ausgangsmaterials, ζ. Β. Benzol, die Nitriersäure unter den für den richtigen Verlauf des Nitrierprozesses nötigen Bedin-: gungen zugibt und das Gemenge bis zur Beendigung der Nitrierung darin beläßt.

Für diese seither übliche Arbeitsweise ist es charakteristisch, daß das Ausgangsmaterial zunächst im großen Überschuß vorhanden ist und eine Beschickung in dem betreffenden Kessel zu Ende reagieren muß, ehe neues Material zur Reaktion gebracht werden kann. Man geht dabei von der Annahme aus, daß dies für die Vermeidung von Ubernitrierung erforderlich ist. Gerade dieser Umstand war es, der einer kontinuierlichen Gestaltung der Herstellung, die in der Praxis wegen ihrer vielfachen Vorteile überall erstrebt wird, hindernd ' entgegenstand, so daß seither noch nirgends die Herstellung von Nitrokohlen-Wasserstoffen in kontinuierlichem Betrieb erfolgt. Es waren dazu besondere Beobachtungen Und Anordnungen erforderlich, die nun die Grundlage für eine weitgehende Umgestaltung' des Betriebes zu einem kontinuier- liehen bilden.

Es wurde nämlich gefunden, daß die genannten Prozesse auch unter anderen Bedingungen als seither durchgeführt, werden können, und zwar gelaugte man dabei zu über-

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Setzung haben muß. Von diesen Behältern gehen die' Flüssigkeiten durch zwei Leitungen nach dem Nitrierapparat, passieren auf diesem Wege zunächst je eine. Kühlschlange in gemeinsamem Bade, wodurch sie aiii die gleiche, stets konstante Temperatur gebracht werden. Die Flüssigkeiten werden dann z. B. mittels zweier kleiner Pumpen durch die Leitungen a und b - dem Nitrieräpparat zugeführt. Die

ίο Kolben dieser Pumpen werden von der gleichen Welle aus angetrieben, arbeiten also synchron und sind in ihren Dimensionen so berechnet und ihr Kolbenhub ist so eingestellt, daß sie stets die äquivalenten Mengen von Benzol bzw. Nitriersäure befördern. Der Nitrierapparat selbst besteht zweckmäßig aus ^>r einer Reihe von hintereinander angeordneten kleinen Gefäßen c¹ bis c⁴, welche mit Schnell-, rührern d¹ bis ri⁴ und mit Doppelmänteln e¹ bis e⁴ für Kühlung bzw. Heizung versehen sind. Benzol und Nitriersäure treten nun

: gleichzeitig in das erste Gefäß ein, werden zu einer gleichmäßigen Emulsion verrührt, die, durch das nachkommende Material verdrängt, sich allmählich durch die ganze Reihe der Gefäße bewegt und dabei stets durch die Schnellrührer in feinster Verteilung gehalten

' * wird. Auf diesem Wege vollzieht sich die Nitrierung, begünstigt durch die sorgfältige Durchmischung in den einzelnen kleinen Ge-• fäßen, schnell. Die Temperatur der Emulsion wird so geregelt, daß im vorderen Teil des

' Nitrierers die durch die Reaktion entstehende Wärme größtenteils weggenommen wird, während weiter hinten die Temperatur etwas höher gehalten wird, damit der Prozeß völlig zu Ende geführt ist, ehe die'Emulsion den Nitrierer verläßt. Es ist einleuchtend, daß bei gegebenen Temperatur- und Rührverhältnissen einer bestimmten Länge des Apparates eine bestimmte Tagesproduktion entspricht. Was bei dem alten Prozeß in gleichen Gefäßen zu verschiedenen Zeiten geschieht, erfolgt bei der neuen kontinuierlichen Arbeitsweise gleichzeitig, jedoch in verschiedenen Teilen der langgestreckten Apparatur.

Selbstverständlich kann man auch das Zufließenlassen der dem Kohlenwasserstoff entsprechenden Nitriersäuremenge in der Weise· verteilen, daß man z. B. nur die Hälfte der Nitriersäure in das erste Gefäß, ein Drittel in das zweite und den Rest in das dritte eintreten laßt. Man erreicht damit eine bessere Verteilung der bei der Reaktion frei werdenden Wärme, im Falle die Kühlfläche des ersten Gefäßes nicht ausreichen sollte.

Ist nun das Benzol im hinteren Teile des Nitrierers völlig in Nitrobenzol umgewandelt,' so tritt die Emulsion in einen weiten, senkrecht stehenden Zylinder f. Hier trennt sich die schwerere Abfallsäure von dem leichteren Nitrobenzol. Dieses verläßt den Entmischet" oben bei g, jenes unten bei A,-beide gleichzeitig und kontinuierlich in dem Maße, als Benzol und Nitriersäure auf der anderen Seite der Apparatur zugeführt werden. Von der anhaftenden oder gelösten Säure soivie von Spuren nicht nitrierter Kohlenwasserstoffe kann das Rohnitrobenzol durch Waschen bzw. Ablassen ebenfalls nach dem kontinuierlithen Prinzip, aber' auch auf die seither übliche Weise befreit werden. . , _;,

Bei diesem kontinuierlichen Verfahren der Darstellung von Nitroprodukten sind gleichzeitig nur relativ kleine Mengen von Substanzen in Reaktion, und es ist klar, daß die Apparatur dadurch recht kleine Dimensionen erhält. Aus diesem Umstände ergeben sich für die Fabrikation enorme Vorteile. Bei gleicher Produktion nimmt die Apparatur nur einen kleinen Bruchteil des Raumes ein, der für die Ausführung des alten Verfahrens erforderlich ist, und die Kosten ihrer Beschaffung vermindern sich bedeutend. Ein kontinuierlich und automatisch arbeitender Betrieb erfordert' ferner weniger Arbeitskräfte, aber auch geringere Maschinenkraft, da nach dem neuen Verfahren stets nur kleine Quantitäten in Reaktion sind. Bei dem alten Verfahren hingegen müssen große Quantitäten des fertigen Produktes durch die Rührwerke stundenlang durchgearbeitet werden, um die Reaktion völlig zu Ende zu führen. Dabei ist es nicht einmal möglich, die großen Quantitäten so vollständig zu durchmischen, wie dies bei den kleinen, in Reaktion befindlichen Quantitäten des kontinuierlichen Betriebes leicht geschehen kann. Die vollständige Emulgierung der nicht mischbaren Substanzen führt im letzteren Falle natürlich zu einer Beschleunigung der Reaktionsgeschwindigkeit, wodurch das Endprodukt schneller den Apparat verlassen kann, was wiederum auf Reinheit und Ausbeute von vorteilhaftem Einfluß ist.

In der amerikanischen Patentschrift 449687 ist ein Apparat und ein Verfahren zur Erzeugung von Explosivstoffen beschrieben, welches jedoch auf wesentlich anderer Grundlage beruht.

Abgesehen davon, daß das Verfahren der amerikanischen Patentschrift die Erzeugung von Sprengstoffen bezweckt, z.B. Nitroglycerin, während das vorliegende Verfahren hauptsächlich die Darstellung von Mononitrokolüenwasserstoffen betrifft, müssen nach dem amerikanischen Verfahren, wie aus Claim 1 hervorgeht, die beiden aufeinander einwirkenden Stoffe vor dieser Einwirkung jeder für sich durch Zerstäuben mit Luft in feine Verteilung gebracht werden, was bei dem neuen Ver-120 fahren nicht erforderlich ist. Bei diesem fließen die Stoffe, wie sie sind, zusammen und wer-

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den erst im Moment des Zusammentreffens innig miteinander vermischt, ohne daß ein anderer Körper (die Luft), welcher für die Reaktion nach dem neuen Verfahren nicht erforderlich ist und die Abscheidung der zerstäubten Reaktionsprodukte erheblich erschwert, mit durch den Proze(3 geschleppt werden muß. Ein weiterer wesentlicher Unterschied und Fortschritt des neuen Verfahrens

ίο gegenüber dem der amerikanischen Patentschrift liegt in der streckenweisen Anordnung der Rühr- und Kühl- bzw, Heizvorrichtung. Hierdurch wird es ermöglicht, die Reaktionszone nach Bedarl zu verlängern und zu ver- kürzen und ein gleichmäßiges Fortschreiten der Reaktion von einem Ende der Apparatur nach dem anderen zu bewirken.

Was im vorhergehenden für die Nitrobenzoldarstcllung in kontinuierlichem Betriebe gesagt ist, gilt auch für die homologen Verbindungen, nur müssen selbst verständlich die Reaktionsbedingungen und die Apparatur den abweichenden Eigenschaften der Homologen angepaßt werden.

Für die Nitrierung des Naphtalins ist es zweckmäßig, den Kohlenwasserstoff zu schmelzen, weil aiii diese Weise die Dosierung von Naphtalin und Nitriersäure ebenso leicht erfolgen kann, als z. B. beim Nitrobenzolprozeß, während die kontinuierliche Zuführung der äquivalenten Menge Naphtalin in. fester Form sich schwieriger gestaltet. Die Naphtalinnitrierung kann nach dem neuen Verfahren . auch in der Weise geschehen, daß man gepulvertes Naphtalin und gepulverten Salpeter .in innigster Mischung gleichzeitig mit der nötigen Menge starker Schwefelsäure dem Apparate zuführt.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:.

   ι. Verfahren zur Darstellung von aromatischen Mononitrokohlenwasserstoffen, darin bestehend, daß man Kohlenwasserstoff und Nitriermittel gleichzeitig und kontinuierlich 4,s der unter 2. gekennzeichneten Vorrichtung zuführt, innig vermischt und das Reaktionsprodukt und die Abfallsäure getrennt abfließen läßt.
2. 2. Vorrichtung zur Ausführung des unter ■ i. geschützten Verfahrens, bestehend aus einem langgestreckten oder mehreren hintereinander geschalteten, mit Schnellrührern und streckenweise angeordneter Kühl- und Heizvorrichtung versehenen Gefäßen, welche mit Behältern verbunden sind, aus denen kontinuierlich Kohlenwasserstoff und Nitriermittel zugeführt werden, und einem Entmischer, welcher oben und unten mit Auslaufvorrichtungen versehen ist.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.