DE2820890C2

DE2820890C2 - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Salpetersäureestern mehrwertiger Alkohole

Info

Publication number: DE2820890C2
Application number: DE2820890A
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen Ing.(grad.) 5210 Troisdorf Gebauer
Original assignee: Josef Meissner GmbH and Co KG
Current assignee: Josef Meissner GmbH and Co KG
Priority date: 1978-05-12
Filing date: 1978-05-12
Publication date: 1986-09-25
Also published as: IN151258B; DE2820890A1; US4251455A; BR7902919A

Description

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Salpetersäureestern mehrwertiger Alkohole durch Umsetzen derselben mit Nitriersäure, wobei in einen Kreislauf aus Abfallsäure Mischsäure, d. h. Salpetersäure und Schwefelsäure, eingespritzt, eine turbulente Strömung aufrecht erhalten und nach Kühlung der Nitriersäure der Alkohol über eine Mischvorrichtung zugeführt wird, das Nitriergemisch gekühlt und in Salpetersäureester und Abfallsäure getrennt wird und die äquivalente Menge Abfallsäure aus dem Kreislauf entnommen wird. Dieses Verfahren zur Herstellung explosibler flüssiger Salpetersäureester, wie z. B. Nitroglycerin, Nitroglykol, Dinitrodiglykol ist erheblich sicherer als die bekannten absatzweise arbeitenden Verfahren oder kontinuierlich arbeitenden Verfahren, die eine Zwischenlagerung großer Abfallsäuremengen erfordern.

Gemäß der bisher üblichen kontinuierlichen Verfahrensweise zur Herstellung von solchen Salpetersäureestern werden die Nitriersäure und der Alkohol in einen Apparat eingeführt, der Abfallsäure enthält, in welcher der bei der Reaktion erhaltene Salpetersäureester emulgiert wird. Der Apparat ist mit einem kräftigen mechanischen Rührwerk sowie mit einer Kühlvorrichtung versehen.

Ein nachgeschalteter Separator trennt den Salpetersäureester von der Abfallsäure. Diese Anordnung hat normalerweise ein Fassungsvermögen von 500—20001.

Bei dem Verfahren der DE-PS 10 39 049 erfolgt die Nitrierung in einem Injektor, wobei die Nitriersäure diesem Injektor unter Druck zugeführt wird, während der Alkohol durch die Injektorwirkung eingesaugt wird.

Die Nitriersäure wird bei diesem Verfahren in einem separaten Lager unter Zuhilfenahme von Abfallsäure durch Zugabe von frischer Mischsäure hergestellt wie in Spalte 5, Absatz 5 erläutert Hierbei ist die Zwischenlagerung großer Volumina der Abfallsäure notwendig, damit man diese unter Zusatz von Mischsäure zu Nitriersäure aufbereiten kann.

Für diese Verfahrensweise ist es von selbstverständlicher Notwendigkeit daß mindestens drei Abfallsäurekessel vorhanden sind; im ersten wird die Abfallsäure gesammelt im zweiten aufgestärkt und aus dem dritten in die Anlage gefördert

Zur Durchführung der Nitrierung findet ein Injektor Anwendung, der durch Unterdruck unter gleichzeitigem Zudosieren eines inerten Gases, z. B. Stickstoff, Kohlenstoffdioxid oder Luft eine Gasdispergierung in der flüssigen Phase und Emulgierung des Nitriergemisches erzeugt und damit ein disperses System aus Gas, Reaktionsprodukten und Abfallsäure aufbaut Diese Gasdispersion kann durch Kompression und Dekompression wie bei den bekannten Emulsionstransporten von Sprengölan zu Unfällen führen. Im weiteren Verlauf wird bei diesem Verfahren die Reaktionswärme in einen Kühler abgeführt und der Salpetersäureester von der Abfallsäure in einem anschließenden Separator getrennt.

Das Verfahren der DE-PS 11 35 876 verwendet zur Nitrierung von Salpetersäureestern eine Vorrichtung, bei der die Reaktion unter Aufprallen der beiden Reaktionsteilnehmer aufeinander durchgeführt wird. Die Nitriersäure wird bei diesem Verfahren aus Abfallsäure, die über eine Pumpenvorlage und eine Pumpe in einen Behälter gelangt, durch Hinzufügen von Mischäure hergestellt. Aus dieser Vorlage gelangt die fertige Mischsäure wieder in den Nitrierkreislauf. Diese Anordnung benötigt eine Vorlage und einen Vorratsbehälter für Abfallsäure, die die Verweilzeit der zirkulierenden Abfallsäure erheblich heraufsetzt. Hierbei sei noch erwähnt, daß der Vorratsbehälter zumindest mit einem Rührorgan ausgerüstet werden muß, um aus Abfallsäure und frischer Mischsäure eine homogene Nitriersäure zu erzielen. Die anschließende Kühlung des Nitriergemisches und Abtrennung des Salpetersäureesters erfolgt in üblicher Weise. Durch die Pufferung von Abfallsäure in den Vorratsbehältern ist auch dieses Verfahren nicht geeignet für wenig stabile Abfailsäuren, wie sie z. B. bei der Herstellung von Dinitrodiglykol erhalten werden. Andererseits erscheint es in Anbetracht der zahlreichen Unfälle selbst bei Zwischenlagerung stabiler Abfallsäure, wie sie bei der Herstellung von Nitroglycerin anfallen, wünschenswert, generell eine Zwischenlagerung zu vermeiden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Salpetersäureestern mehrwertiger Alkohole zu schaffen, bei der aus Sicherheitsgründen eine Zwischenlagerung der Abfallsäure vermieden werden kann und der mehrwertige Alkohol in einem geschlossenen Kreislauf aus aufgestärkter Abfallsäure nitriert wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs enthaltenen Merkma-

Ie. Der Kreislauf hat bevorzugt eine Verweilzeit von 2—5 Minuten und die Strömung befindet sich im turbulenten Bereich bei einer Reynoldszahl zwischen 2500 und 5000. Durch die hohe Umlaufgeschwindigkeit der Nitriersäure in diesem Verfahren und durch das geringe Verweilzeitvolumen lassen sich mit diesem Verfahren ebenfalls höherwertige Alkohole nitrieren, deren Abfallsäure schon nach geringer Zeit zu gefährlicher Zersetzung führen kann.

Ferner werden bei diesem Verfahren keine inerten Gase in den Nitriergemischstrcm eingesaugt die zu gefährlicher Kompression führen können. Bei dem bevorzugten Verfahren wird das Verhältnis Alkohol zu Mischsäure zwangsläufig über eine Dosierpumpe konstant gehalten sowie der Alkohol über eine automatische unter Druck ansprechende Einspritzvorrichtung in den Kreislauf der Nitriersäure eingegeben.

Gegenstand der Erfindung ist das durch die Patentansprüche wiedergegebene Verfahren, mit dc Ji die Nachteile der bekannten Verfahren vermieden werden.

Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird in der Zeichnung erläutert

Über den Mischinjektor 1, Kühler 3 und 4, Separator 5 und Pumpe 6 wird eine Kreislaufströmung aus'Abfallsäure aufrecht erhalten, deren Volumendurchsatz mit Hilfe des Reglers FICA konstant gehalten wird. Diese Kreislaufströmung ist bei dem beschriebenen Verfahren leistungsunabhängig von 0—100% immer konstant. Dies wird dadurch bewirkt, daß der Volumendurchsatz der im Kreislauf umlaufenden Abfallsäure gegenüber dem in diesen Kreislauf eingebrachten mehrwertigen Alkohol und der Mischsäure so groß ist, daß selbst bei unterschiedlichen Leistungen, z. B. unterschiedlichen Dosierungsleistungen der Dosierpumpe 7, in einem Schwankungsbereich von 10 bis 100% die hydraulischen Daten (Volumendurchsatz usw.) weitgehend konstant bleiben, ohne daß konstruktive Änderungen erforderlich sind. In diesem Kreislauf wird mittels Dosierpumpe 7 über das Mischsäurepuffergefäß 8 frische Mischsäure mit Hilfe des Injektors 1 in den Kreislauf eingespritzt. Im Wärmetauscher 3 wird die bei der Vereinigung der Mischsäure mit der Abfallsäure auftretende Mischungswärme abgeführt. Ebenfalls über die Dosierpumpe 7 wird der Alkohol mit Hilfe des erzeugten Druckes über eine automatische Einspritzdüse 2 in den Kreislauf eingegeben. Diese Anordnung garantiert ein zwangsmäßiges proportionales Dosieren der frischen Mischsäure im Verhältnis zum Alkohol. Darüber hinaus werden die Mengen mit Hilfe einer Differenzdurchflußmeßeinrichtung FIA überwacht. Die Wärmebilanz des Kreislaufes ist so bemessen, daß die durch die Nitrierung entstehende Wärmetönung den Kreislauf nach der Mischsäure 2 auf 20—40⁰C je nach Art des zu nitrierenden Alkohols erwärmt. Der anschließende Kühler 4 kühlt dar Nitriergemisch auf Raumtemperatur. Die Wärmetauscher 3 und 4 werden mittels Kühlwasser in Richtung 3 nach 4 betrieben. Die Regelung erfolgt über einen TC und wird durch die Temperatur des Säuregemisches nach dem Kühler 3 geführt. Die Kühlflächen der Kühler 3 und 4 sind so bemessen, daß durch die Kopplung der Kühler die gewünschte Temperatur nach Kühler 4 erzielt wird. Dadurch wird gewährleistet, daß in jedem Fall vor der Nitrierung an der Mischdüse 2 ein ausreichendes Potential an kalter Umlaufsäure vorhanden ist.

Im Separator 5 wird der flüssige Salpetersäureester von der Abfallsäure getrennt und die Abfallsäure wieder in den Kreislauf zur Pumpe 6 geschickt. Vor der Pumpe 6 wird die überschüssige Abfallsäure aus dem Kreislauf herausgenommen und beliebig weit zur Aufbereitung transportiert Nach Beendigung der Nitrierung oder bei Stromausfall wird mit Hilfe des Puffergefäßes 8 automatisch das System mit frischer Mischsäure leergefahren und dadurch auch instabile Abfajlsäure aus dem System entfernt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Salpetersäureestern mehrwertiger Alkohole durch Umsetzen mit Nitriersäure, wobei in einen Kreislauf aus Abfallsäure, in dem eine turbulente Strömung aufrecht erhalten wird, Mischsäure eingespritzt, nach Kühlung der Nitriersäure der Alkohol über eine Mischvorrichtung zugeführt, das Nitriergemisch gekühlt anschließend in Salpetersäureester und Abfallsäure getrennt wird und die überschüssige Menge Abfallsäure aus dem Kreislauf entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß man das Volumen des Kreislaufs so klein hält, daß das im Kreis- is lauf befindliche Volumen an Abfallsäure innerhalb von etwa 2 bis 15 Minuten ausgetauscht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die turbulente Strömung durch eine hohe Umlaufgeschwindigkeit des Kreislaufs bei Reynold'schen Zahlen von 2500 bis 5000 erzeugt

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß man die Trennung des Nitriergemisches in einem Zentrifugalseparator durchführt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß man die Mischsäure aus einem unter Druck stehenden Puffergefäß zuführt, so daß bei Ausfall des Zwangskreislaufes das Nitriergemisch durch die nachströmende Nitriersäure bzw. Mischsäure in dem Separator verdrängt und hier getrennt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den Zufluß der Abfallsäure vor Zugabe der Mischsäure konstant hält.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß man das Verhältnis Alkohol zu Mischsäure über eine Dosierpumpe zwangsläufig konstant hält.

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