DE3113821C2 - Verfahren zur Herstellung von isomerenarmer m-Nitrobenzoesäure - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Herstellung von isomerenarmer m-Nitrobenzoesäure durch Nitrierung von Benzoesäure bei niederen Temperaturen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Nitrierung in einem Zweiphasensystem, bestehend aus mindestens 83%-iger Schwefelsäure und einem reaktionsinerten organischen Lösungsmittel, in dem das Nitrierungsprodukt in Gegenwart von Schwefelsäure praktisch unlöslich ist, mit Salpetersäure bei einer Temperatur zwischen -20 und 35 Grad C durchführt.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Hersteilung von isomerenarmer m-Nitrobenzoesäure durch Nitrierung von Benzoesäure bei Temperaturen unterhalb 35° C.

Die Nitrierung von Benzoesäure in konzentrierter Schwefelsäure zu m-Nitrobenzoesäure unter Verwendung von Nitriersäure als Nitriermittel ist zwar seit langem als klassisches Beispiel der organischen Chemie bekannt, jedoch hat man bei Temperaturen oberhalb 35" C gearbeitet.

Bei diesen Temperaturen bildet sich jedoch ein Rohprodukt, das große Anteile, oft bis zu 20 Prozent, an o-Nitrobenzoesäure und geringere Anteile, mindestens ca. 2 Prozent, an p-Nitrobenzoesäure enthält. Bei einem so hohen Gehalt ph Isomeren, wie dem obengenannten, wird bekanntermaßen auch die Ausbeute an reiner Γη-Isomeren bei einer später vorgenommenen Reinigung, z. B. durch Umkristallisation, noch geringer und entspricht bei weitem nicht dem Antei! im Rohprodukt, da . wesentliche Anteile der m-Nitrobenzoesäure in der Kristallisationsmutterlauge verbleiben. Da man um so mehr Lösungsmittel beim Umkristallisieren anwenden muß je höher der Gehalt an o-Isomeren ist, wird dieser Verlust an m-lsomeren in entsprechendem Grad größer. Der Verlust an m-lsomeren beim Umkristallisieren ist somit im wesentlichen proportional dem o-Isomer-Gehalt im Rohprodukt. Die Ausbeute an umkristaliisierter reiner m-Nitrobenzoesäure wird daher ziemlich gering. Gemäß einer japanischen Untersuchung, die im Chemical Abstracts 49, 2363 g (1955) referiert ist, wird eine Ausbeute von 24,5 g umkristallisierte m-Nitrobenzoesäure aus 303 g Benzoesäure erhalten, was nur 59% der theoretisch möglichen entspricht. Aus der Umkristallisationsmutterlauge kann zwar ein Teil des gelösten m-Isomers als Isomermischung zusammen mit dem o- und p-Isomer gewonnen werden, diese Mischung hat jedoch keinen praktischen Wert als solche, und es ist teuer, sie in Isomere aufzuteilen. Es kann hinzugefügt werden, daß, obwohl p-Nitrobenzoesäure nur in einer verhältnismäßig geringen Menge bei der Nitrierung von Benzoesäure gebildet wird, sie nur mit Schwierigkeit beim Umkristallisieren entfernt werden kann, da ein nicht geringer Teil derselben mit der m-Nitrobenzoesäure beim Auskristallisieren der letzten mitausfällt Es hat sich gezeigt, daß, wenn der Gehalt an p-lsomer im Rohprodukt deutlich 1 Prozent übersteigt, es schwierig ist, durch eine einzige Umkristallisilerung eine m-Nitrobenzoesäure zu erhalten, die ausreichend frei von p-Isomeren ist.

Aus dem obigen geht deutlich hervor, daß es in hohem Grade erwünscht ist, bei der Nitrierung von Benzoesäure Rohprodukte mit einer möglichst hohen Kon-

zentration an m-Isomer zu erhalten.

Aus der DE-OS 25 40 899 ist ein Verfahren zur Herstellung von m-Nitrobenzoesäure bekannt, das bei Temperaturen unter 30⁰C durchgeführt wird. Als Nitrierungsmittel wird hochkonzentrierte Salpetersäure ver wendet, und als Reaktionsmedium dient Oleum einer Konzentration von mindestens 10%. Die sulfonierende und allgemein zersetzende Wirkung hoher Schwefeltrioxid Konzentrationen im Reaktionsgevnisch wird

ίο durch portionsweises Eintragen der Benzoesäure in die Salpetersäure/OIeummischung, starkes Rühren des Reaktionsgemisches und Arbeiten bei niederen Temperaturen nahezu vollständig zurückgedrängt Gemäß US-PS 39 81 933 hat man zwar auch schon versucht, entsprechende Nitrierungen in Methylenchlor*d durchzuführen. Es zeigte sich jedoch, daß bei Verwendung von Lösungsmitteln, die das Nitrierungsprodukt lösen, wie z.B. das genannte Methylenchlorid, ebenfalls schwer zu trennende IsomerengemiscJie erhal ten werden.

Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung der aufgeführten Nachteile isomerenarme m-Nitrobenzoesäure herzustellen. Mit Hilfe des neuen Verfahrens gelingt es überra schcnderweise unter den angewandten Reaktionsbedin- gur.gen die Reaktion bei relativ tiefen Temperaturen durchzuführen, wodurch das entsprechende günstige Isomeren verhältnis ;n bezug auf m-Isomer technisch ausgenutzt werden kann.

Mit dem neuen Verfahren gelingt es nämlich auch bei niedrigen Temperaturen im Bereich von —20 bis 35° C die exotherme Reaktionswärme insbesondere bei kontinuierlicher Arbeitsweise z. B. bei Verwendung eines Kühlschlaufenreaktors rasch abzuführen.

Das neue Verfahren ist dadurch gekennzeichnet daß man die Nitrierung von Benzoesäure in einem Zweiphasensystem, bestehend aus Schwefelsäure und einem reaktionsinerten organischen Lösungsmittel, in welchem das Nitrierungsprodukt in Gegenwart von Schwefelsäu re praktisch unlöslich ist, durchführt. Die Reaktion wird bei Temperaturen von — 20 bis 35°C durchgeführt und als Nitriermittel verwendet man Salpetersäure.

Als reaktionsinerte organische Lösungsmittel, in denen das Nitrierungsprodukt in Gegenwart von konzen- trierter Schwefelsäure praktisch unlöslich ist, kommen vor allem aliphatische Kohlenwasserstoffe in Betracht Vorzugsweise eignen sich Benzine verschiedener Siedebereiche wie z. B. Testbenzin, Lackbenzin oder Naphtha. Die einzelnen flüssigen Kohlenwasserstoffe können natürlich auch in reiner Form eingesetzt werden, z. B. als n-Oktan, n-Heptan etc.

Es können jedoch auch andere organische Lösungsmittel eingesetzt werden, sofern sie den definierten Parametern entsprechen.

Gemäß vorliegender Erfindung wird eine hinsichtlich der Herstellung von m-Nitrobenzoesäure sehr günstige Isomerverteilung bei der Nitrierung von Benzoesäure mittels Salpetersäure, vorzugsweise in Form von Nitriersäure erhalten, wenn die Menge Schwefelsäure, be- rechnet als H₂SO* 100% mindestens ca. 300 Gewichtsprozente bezogen auf die Menge der eingesetzten Benzoesäure beträgt und die Nitrierung bei einer Temperatur durchgeführt wird, die niedriger als ca. 35° C ist. Sehr gute Resultate werden erhalten, wenn die Nitrierung bei Temperaturen zwischen 0 und 25° C erfolgt Niedrigere Temperaturen bis ca. — 20°C sind zwar in bezug auf Ausbeute und m-Isomerbildung am günstigsten. Die Geschwindigkeit der Wärmeabführung sinkt dann je-

loch so stark ab, daß die Wirtschaftlichkeit des Verfah^rens entsprechend schlechter ist. Bei kontinuierlicher Verfahrensführung ist diese Arbeitsweise jedoch durchlus noch gut praktikabel.

Vorzugsweise beträgt die Menge Schwefelsäure, berechnet als H₂SO₄ 100% zwischen 500 und 700 Gewichtsprozent der Menge zu nitrierender Benzoesäure.

Die gemäß der Erfindung anzuwendende Schwefelsäure kann aus 100%igem H₂SO₄, sogenanntem Monohydrat (SO₃ - H₂O) bestehen, sie kann jedoch auch eine

geringe Menge Wasser enthalten. Konzentrierte Schwefelsäure von Handelsqualität, die gewöhnlich 96% H₂SO₄ und 4% Wasser enthält, ist anwendbar. Sie kann jedoch bis zu 10 Prozent Schwefeltrioxyd, berechnet auf das Monohydrat, enthalten. Am zweckmäßigsten ist 98%ige Schwefelsäure.

Der Einfluß von Reaktionstemperatur und Schwefelsäurekonzentration auf die Isomeren-Yerteilung der erhaltenen Nitrobenzoesäuren wird durch folgende Tabelle 1 erläutert.

Tabelle 1

Isomerenverteilung der Nhro-benzoesäuren in Abhängigkeit von Nitriertemperatur und

H₂SO4-K.onzentration.

Ermittelt nach der LC-Methode

Nitrier-	H2SO4	Anzahl	3-NO2	2-NO2	4-NO2
Temp.	Konz	Versuche
CQ	il))		(%)'	(%)	(*■*
23	92	1	82,4	16,5	1.2
23	95	3	83,4	15,2	1,4
13	95	2	84,7	14,1	1,2
3	95	1	863	12,5	0,6
33	98	1	83,7	15,0
23	98	2	85,7	13,2	1,2
13	98	2	86,4	12,4	1.2
3	98	2	87,8	11,6	0,6
23	100	1	85,8	13,0	\2

Gehalt an Dinitro-benzoesäuren unter 0,5%.

Die zu verwendende Salpetersäure soll eine Stärke besitzen, die gewöhnlicher konzentrierter (ca. 64%iger) Salpetersäure entspricht Die Nitrierung wird zweckmäßig mittels einer Mischung von Salpetersäure und Schwefelsäure der sogenannten Nitriersäure durchgeführt.

Das Gewichtsverhältnis von Schwefelsäure-Monohydrat zu konz. Salpetersäure in der Nitriersäure ist dabei etwa 1:1.

Vorzugsweise wird die Salpetersäurekonzentration in dieser Nitriersäure so eingestellt, daß sie in geringem Überschuß zur theoretisch notwendigen Menge vorhanden ist Der Überschuh beträgt in der Regel ca. 5%. Man kann auch konzentrierte Salpetersäure alleine als Nitriermitte¹ einsetzen, da Schwefelsäure ohnehin als Reaktionsmedium vorliegt. Die Menge an eingesetztem Schwefelsäure-Monohydrat muß dann allerdings entsprechend erhöht werden, sonst verhält sich das übrige Säuregemisch wie 92%ige Schwefelsäure, mit dem, gemäß Tabelle 1, eine schlechtere Ausbeute und ein ungünstigeres Isomerenverhältnis in bezug auf m-lsomer erhalten würde.

Die Aufarbeitung des Nitrierungsgemisches wird folgendermaßen durchgeführt. Nach beendeter Nitrierung trennt man das Reaktionsgemisch in zwei Phasen und trägt die das Nitrierungsprodukt enthaltende anorganische Phase unter Rühren in Wasser ein, wobei die Temperatur nicht über 6O⁰C ansteigen soll. Hierauf rührt man die Masse bei diener Temperatur, vorzugsweise 45 bis 6O⁰C. noch V₂ bis 4 Stunden, stellt dann die Temperatur der Suspension auf einen stationären Wert zwisehen 15 bis 50⁰C während 20 bis 60 Minuten ein, filtriert das ausgefallene Reinprodukt bei gleicher stationärer Temperatur ab und wäscht mit kaltem Wasser nach, bis der ph-Wert des Filtrats höher als 2 ist, und trocknet gegebenenfalls. Diese Art der Aufarbeitung bewirkt eine gezielte und eindeutige Isomerentrennung in der gewünschten Richtung zu m-Nitrobenzoesäure. Ebenfalls von Einfluß auf die m-Isomereneinheit ist das Gesamtvolumen des Aufarbeitungsverfahrens.

Es ist daher darauf zu achten, daß das Gesamtvolumen der jeweiligen Aufarbeitungscharge mindestens doppelt bis 5fach, vorzugsweise 4- bis 5fach, so groß ist, wie das Volumen de« anorganischen Phase des Rohnitrierungsproduktes und daß das Auffüllen bzw. die Verdünnung bis auf das gewünschte Volumen mittels Wasser erijigt. Die beiden letztgenannten Maßnahmen, nämlich Aufarbeitungsvolumen und stationäre und Filtriertemperatur sind voneinander abhängig. Wenn ein Optimum an m-isomerenreinem Produkt erhalten werden soll, müssen beide Maßnahmen miteinander koordiniert werden.

Die organische Pnase kann in einem nachfolgenden Ansatz direkt wieder verwendet werden.

Folgende Tabellen 2 und 3 geben ein Bild dp.r Abhängigkeiten der stationären Aufarbeitungs- und Filtrationstemperatur bei konstantem Aufarbeitungsvolumen und wechselnder Aufa^beitungsvolumina bei konstanter Aufarbeitungstemperatur bezüglich der zu erzielenden Ausbeuten und Isomerenverteilung.

Tabelle 2

Ausbeute an 3-Nitro-benzoesäure sowie Gehalt an isomeren-Nitro-benzoesäuren in Abhängigkeit von der stationären Aufarbeitungs- und Filtriertemperatur, bei konst. Volumetv vor der Filtration von 3,0 I. Anfangskonzentration der Schwefelsäure: 98%

Nitrier	Stationäre	Ausbeute	J-NO2	2-NN2	4-NO2
Temp.	und Filir.-	(%d.Th.)
(0C)	Temp.(-C)		(%)	(%)	(*>)
30-35	40	74.2	98,5	0.6	0.7
20-25	50	733	99.5	0.2	03
	40	76,0	99,0	0,2	03
	30	77,8	96.3	3.0	0.6
10-15	50	74,6	99.7	0,1	0.2
	40	773	99,7	0.1	0,2
	30	78,7	98,2	13	03
0- 5	50	76,2	99,9	0,0	0,2
	40	80.0	993	03	0.2
	30	79,9	99,3	03	0,2

Gehalt an Dinilro-benzoesäurcn unter 0.1 Vo. Tabelle 3

Abhängigkeit der Ausbeute und des Reinheitsgrades von m-Nitrobenzoesäure in Abhängigkeit vom stationären Filtrationsvolumen. Filtrationstem^· atur von 40°C, und Schwefelsäurekonzentrationen von 95 bzw. 98% vor der Verdünnung

Nitrier- Temp.(°C)	Filtr- VoL(L)	Ausbeute (%d.Th.)	H2SO* Konz.(%)	3-NO2 i%)	2-NO, (%)	4-NO2 (%)
20-25	13 2,0 23	78.1 77,2 76,7	95 95 95	89,4 92.1 933	9,6 63 52	03 0.8 0.7
	J1U	753	95	96,7	2.6	0.6
	3,0 33	76.0 73,0	98 98	99,0 99,2	0.2 0,1	03 0.2
10-15	2.0	793	95	92.4	6,7	0,7
	3.0	773	98	99.7	0,1	02
0-5	2,0	803	95	94,2	43	0,4
	3,0	80,0	98	993	03	02

Die Nitrierung kann chargenweise oder kontinuierlich durchgeführt werden.

Bei chargenweiser Arbeitsweise wird gewöhnlich das organische Lösungsmittel in etwa 3- bis Sfacher Menge, bezogen auf eingesetzte Benzoesäure, vorgelegt. Danach wird die Benzoesäure eingetragen und anschließend etwa die sechsfache Menge, bezogen auf Benzoesäure, 98%ige Schwefelsäure hinzugesetzt Die Benzoesäure wird in dieser Phase durch die Schwefelsäure gelöst

Man stellt danach auf Reaktionstemperatur zwischen — 10 bis 25° C Daraufhin läßt man die Nitriersäure zulaufen, die mengenmäßig ca. 5 bis 10% über der Menge der eingesetzten Benzoesäure liegt, wobei die Temperatur im gleichen Bereich gehalten wird.

Es wird anschließend ca. 20 bis 60 Minuten nachgerührt Danach erfolgt die Phasentrennung. Die untere anorganische Phase läßt man in kaltes Wasser laufen und achtet darauf, daß die Temperatur nicht über 60° C steigt Hierauf wird auf das ca. 5fache Volumen der Reaktionslösung mit Wasser aufgefüllt und stellt dann während ca. 30 Minuten auf eine stationäre, konstante Temperatur zwischen 15 bis 50° C ein. Der sich dabei bildende Niederschlag der m-Nitrobenzoesäure wird bei gleicher Temperatur abfiltriert und mit kaltem Wasser nachgewaschen, bis das Filtrat einen pH-Wert zwischen 2 und 3 hat Das erhaltene Produkt kann entweder in feuchter Form weiterverarbeitet werden oder wird im Vakuum bei ca. 60 bis 80° C getrocknet

Bei kontinuierlicher Arbeitsweise wird die Reaktion beispielsweise in einer Apparatur wie auf anliegender Skizze durchgeführt Darin bedeuten die einzelnen Positionsziffern folgendes:

60

1 und 3 Vorratsgefäße für Ausgangsprodukte, Lösungen von Benzoesäure in Schwefelsäure und zum Anfang auch organische Lösungsmittel

sowie Nitriersäure

2 und 4 Dosierpumpen
5 Reaktor

6 Reaktionsrohr für Nachreaktion

8 Abscheider

8 Vorlage für die die Reaktionsprodukte enthaltende Phase 9,9a Wärmeaustauscher

10 Leitung für Reaktionsmischung/Incrtflüssigkeits-Suspension

11 Ableitung Für die die Reaktionsprodukte enthaltende Phase

12 Rückführungsleitung für die Inertflüssigkeit

13 Dosierventil für Inertflüssigkeit

Zur Durchführung des Verfahrens mit Hilfe der in der Skizze gezeigten Vorrichtung wird die Inertflüssigkeit von der Leitung 12 über den Reaktor 5, die Leitung 10 und den Abscheider zurück in die Leitung 12 im Kreislauf geführt (»Kühlschlaufe«). Aus den Vorratsgefäßen 1 und 3 werden über die Dosierpumpen 2 und 4 die Reaktionspartner und das Lösungsmittel, in den Reaktor 5 cir.dciier!. Das Vcrrs'.sgefäß ! en'.hä!·. Nitriersäure, das Vorratsgefäß 3 die zu nitrierende Verbindung Benzoesäure gelöst in Schwefelsäure, zu Beginn der Reaktion, zusammen mit dem inerten organischen Lösungsmittel. Im Reaktor 5, der vorzugsweise eine Zentrifugalpumpe ist, und in dem die Reaktion abläuft, wird das Reaktionsmedium innig mit der in den Reaktor einströmenden Inertflüssigkeit (org. Lösungsmittel) vermischt, welche die entstehende Reaktionswärme aufnimmt. Nach der Verweilzeit im Reaktor (z. B. eine bis einige Sekunden) wird das gebildete 2-Phasengemisch aus Reaktionsmedium und Inertflüssigkeit in das Reaktionsrr.^v;r 6 gedrückt, in dem die Nitrierung zu Ende geführt wird. Das Reaktionsrohr 6 wird dazu entsprechend gekühlt, um die exotherme Wärmebildung abzuführen. Durch das Verbindungsrohr 10 strömt das 2-Phasengemisch in den Abscheider 7, worin sich die Phasen trennen. Die sich absetzende Phase, welche die Nitrobenzoesäure enthält, wird durch die Leitung 11 in eine Vorlage 8 abgelassen. Das überstehende organische Lösungsmittel (es wird hier ein Inertmiitel verwendet, deren spezifisches Gewicht kleiner ist als das der wäßrig-sauren Reaktionslösung) gelangt an seinem oberen Ende in das Rohr 12, welches von einem Kühler (Wärmeaustauscher) umgeben ist Das organische Lösungsmittel wird durh diesen Kühler auf die gewünschte Temperatur abgekühlt und gelangt, gegebenfalis nach Regulierung der Durcflußmenge, durch das Ventil 13 zurück in den Reaktor. Die Inertflüssigkeit strömt auf diese Weise kontinuierlich durch den Reaktor und nimmt so die Reaktionswärme auf und gibt sie an den Wärmeaustauscher 9 ab.

Das in Gefäß 8 erhaltene Rohnitrierungsprodukt kann weiter wie im chargenweisen Verfahren aufgearbeitet werden. Diese Aufarbeitungsstufe kann jedoch apparate- und zeitmäßig so abgestimmt werden, daß eine vollkontinuierliche Arbeitsweise gewährleistet wird.

Das neue Verfahren zeichnet sich vor allem durch die relativ hohe Reinheit der produzierten m-Nitrobenzoesäure und des weiteren dadurch aus, daß man die Reaktion auch vollkontinuierlich durchführen kann. Dank der raschen Abführung der Reaktionswärme ist die kontinuierliche Nitrierung unempfindlich bezüglich evtL auftretender Temperatursprünge, was eine bessere Verfahrens- und Betriebssicherheit gewährleistet Die damit verbundene bessere Wärmeabfuhr ermöglicht die Nitrierung bei tieferen Temperturen und ergibt in hohen Ausbeuten isomerenarme m-Nitrobenzoesäure, die ein wertvolles Zwischenprodukt zur Herstellung von Farbstoffen als auch in der Pharmaindustrie ist.

Generell stellt es jedoch auch als Chemikalie ein Endprodukt dar.

Die nachfolgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Beispiel I In einem I,5-I-Kolben mit Untenauslauf wird 500g

ίο (ca. 700 ml) Benzin vom Siedepunkt 110 bis 140⁰C vorgelegt. Unter Rühren trägt man 122,1 g Benzoesäure 100% ein und fügt 732 g Schwefelsäure 98°/oig hinzu. Die entstandene Suspension wird jetzt auf ca. 55°C erwärmt und so lange gerührt (ca. 10 Minuten), bis die Benzoesäure mit hellgelber Farbe in der Schwefelsäure in Lösung gegangen ist. Anschließend wird das 2-Phasengemisch wieder auf 20 bis 25°C abgekühlt, ohne daß es hierbei zur Auskristallisation der Benzoesäure kommt. Jetzt läßt man 131,3 g Nitriersäure 50,4%ig zu laufe" iinrf hält die Temperatur mittels Kühlbad bei max. 20 bis 25⁰C. Zulaufdauer ca. 30 bis 40 Minuten je nach Kühlung. Im Anschluß wird noch 30 Minuten ausgerührt. Gesamtes Volumen: ca. 1300 ml, davon: obere Phase (Benzin) ca. 700 ml, farblos, untere Phase (Reak tionsmasse) ca. 600 ml, gelbbra un.

In einem 4-1-Becherglas legt man nun ca. 1,8 I kaltes Wasser vor und läßt die untere Phase des Reaktionsgemisches innerhalb von ca. 20 bis 30 Minuten unter Rühren zulaufen. Die Temperatur im Becherglas steigt da- bei bis auf 55 bis 60⁰C an. Durch Wasser- bzw. Eiszugabe hält man die Temperatur in diesem Bereich konstant. Das Endvolumen wird danach auf 3 1 gestellt, dann wird noch 30 Minuten bei 55 bis 60°C nachgerührt. Mittels Eisbad kühlt man die beigefarbene Suspen sion auf 40°C ab und rührt nochmals 30 Minuten nach, um stationäre Verhältnisse zu erhalten. Die Filtration erfolgt bei gleicher Temperatur von 40° C über eine Nutsche von 16 cm 0. Mit ca. 1 I kaltem Wasser wird in Portionen nachgewaschen. Der Ablauf hat gegen Ende des Auswaschens einen pH-Wert von ca. 2,5 bis 2,6.

Die Filtrierzeit beträgt ca. 30 Sekunden, die Waschzeit ca. 45 Sekunden.

Die Trocknung des Produktes erfolgt bei 70 bis 80° C unter Wasserstrahlvakuum. Man erhält m-Nitrobenzoe säure mit einem Schmelzpunkt von 140°C (Literaturan gaben 140 bis 141⁰C).

Der Gehalt an Reinprodukt nach LC-Analyse beträgt 983 bis 99.5%. Ausbeute: ca. 128 g t.q. ä ca. 99% (nach LC) = ca. 127 g

so ä 100%, was 76% der Theorie ausmacht.

Im Scheidekolben verbleibt ein Rest von ca. 490 g Benzin, das ist ca. 98% des Einsatzes, der beim nächsten Ansatz wieder verwendet werden kann.

B e i s ρ i e I 2

Nitrierung von Benzoesäure, kontinuierlich mit Hilfe der in der Skizze dargestellten Vorrichtung

Im Vorratsgefäß 3 werden 700 ml Benzin, 122,1g Benzoesäure in 732 g 98%iger Schwefelsäure vorgelegt Im Vorratsgefäß 1 legt man 1313 g 50,5%ige Nitriersäure vor. Die Kühlschlaufe wird mit 1500 ml Benzin mit einem Siedebereich von 110° bis 140°Cgefüllt

Man setzt die Zentrifugalpumpe des Reaktors 5 in Betrieb und bringt die Kühlmediumtemperaturen der Wärmeaustauscher auf folgende Werte: Wärmeaustauscher 9:20^aC; Wärmeaustauscher 9a: I5^SC Sobald das Benzin in der Schlaufe eine Temperatur von 15° C er-

reicht hat, werden die beiden Reaktanden mit den Dosierpumpen 2 und 4 in den Reaktor eindosiert. Der Durchsatz an Nitriersäure beträgt 10 ml/Minute, jener an Benzoesäure in Schwefelsäure 100 ml/Minute. Nach ca. 6 Minuten stellen sich stationäre Bedingungen ein. Eine Reaktoraustrittstemperatur von 20 bis 25°C ist dann erreicht. Eine zu hohe Reaktionstemperatur läßt sich problemlos über die Kühlung des Wärmeaustauschers 9 regulieren. Der Versuch dauert 20 Minuten. Die erhaltene Nitrol^jnzoesäurelösung, die aus dem Abscheider 7 abgezogen wird, wird hernach auf Eiswasser ausgetragen und das Produkt weiter wie in Beispiel 1 aufgearbeitet. Man erhält praktisch gleiche Ergebnisse.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   Verfahren zur Herstellung von isomerenarmer m-Nitrobe;izoesäure durch Nitrierung von Benzoesäure mit Salpetersäure bei Temperaturen unter 35° C in Gegenwart von Schwefelsäure, dadurch gekennzeichnet, daß man die Nitrierung in einem Zweiphasensystem, bestehend aus der Schwefelsäure und einem reaktionsinerten organischen Lösungsmittel, in dem das Nitrierungsprodukt in Gegenwart von Schwefelsäure praktisch unlöslich ist, durchführt.