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Verfahren zum kontinuierlichen Waschen von Trinitrotoluol Bei - der
Herstellung von Trinitrotoluol fällen nach der Trennung von der Abfallsäure Isomere
, an, die die Eigenschaften des Trinitrotoluols, besonders seinen Erstarrungspunkt,
-ungünstig beeinflussen. Es ist daher wichtig, diese Isomeren, die - einen ganz
erheblichen Anteil der Gesamterzeugung ausmachen können, restlos zu entfernen, was
bislang auf verschiedenste Weise durchgeführt wurde. Es sei erinnert an die bekannten
-Reinigungsverfahren mit Tetrachlorkohlenstoff, Dichloräthylengemischen, Alkohol,
Behandeln mit Sulfit usw. Alle diese Verfahren, mit deren Hilfe die Isomzren entfernt
werden, haben den großen Nachteil, daß sie teilweise das a-Trinitrotoluol angreifen
bzw. größere Verluste verursachen.
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Diese kurz gestreiften Verfahren arbeiten nach einer unterbrochenen
Arbeitsweise, wodurch ein Großbetrieb natürlich erschwert ist, da die zur Anwendung
kommenden Apparaturen imme-p nur eine bestimmte und 1h:-grenzte Leistungsfähigkeit
aufweisen. Es ist auch ein Verfahren bekanntgeworden, nach dem Trinitrotoluol einem
ununterbrochenen Waschprozeß unterworfen wird, derart, daß man geschmolzenes, rohes
Trinitrotoluol und Sulfitlösung kontinuierlich in einen Kessel laufen läßt, in dem
die beiden Komponenten miteinander verrührt werden, wobei eine entsprechende Menge
der Mischung anschließend in einen weiteren Kessel läuft, in dem dann die Trennung
der beiden Stoffe durchgeführt wird. Bei diesem `'erfahren rriuß die Behandlung
in Kesseln mit Rührvorrichtungen durchgeführt werden, wobei eine Behandlungszeit
von 2o Minuten einzuhalten ist.
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Es wurden nun Versuche angestellt, um mit Hilfe einer einfachen Vorrichtung
zu einem vollkommenen Waschprozeß zu gelangen, der die Kompliziertheit früherer
Waschapparaturcn umgeht und ein einwandfreies Endprodukt liefert.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, daß , man das verunreinigte,
flüssige oder geschmolzene Trinitrotoluol mit
einem Waschmittel
bzw. einer Waschmittellösung emulgier t, was durch eine intensive Luftrührung gut
erreicht werden kann. Durch die Luftrührung wird gleichzeitig erreicht, daß die
einzelnen Trinitrotoluolpartikelchen sehr fein aufgeteilt werden, wodurch es besser
möglich wird, die Isomeren aus dem Trinitrotoluol herauszuwaschen und die Reaktianszeiten
wesentlich abzukürzen. Gleichzeitig dient die zugeführte Luft als Transportmittel
für das zu waschende Trinitrotoluol.
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Die Emulsion, bestellend aus Trinitrotoluol und Waschflüssigkeit,
wird durch eine Waschkolonne langsam von unten nach oben geführt. Im Innern des
Gefäßes sind durchlochte Siebplatten angeordnet, durch die die Emulsion hindurchgedrückt
wird.
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Die Waschkolonne muß zur Trinitrotoluolwäsche heizbar ausgeführt bzw.
gegen Temperaturverluste geschützt sein,. um zu vermeiden, daß das Trinitrotoluol
während des Waschprozesses erstarrt. Zudem ist erforderlich. die Waschmittel vorzuwärmen
und die zur Anwendung kommende Rührluft mit Dampf zu sättigen und gleichfalls so
vorzuwärmen, daß eine Erstarrung des Trinitrotoluols verhindert wird.
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Beispiel Das noch Spuren von Abfallsäure - .enthaltende Rohtrinitrotoluol,
das noch die bekannten isomeren Nitrokörper, die ebenfalls entfernt werden sollen,
.enthält;'" wird von einem Scheidegefäß zunächst zu einer Waschkolonne geleitet
bzw. durch einen geeigneten Injektor angesaugt und am unteren Ende dieser Kolonne
mit der Waschflüssigkeit durch mit Dampf gesättigte und vorgewärmte Luft emulgiert
und durch diese Kolonne hochgetrieben. Am oberen Ende dieser Waschkolonne befindet
sich ein Auslaufstutzen, aus dem das vorgewaschene Rolltrinitrotoluol, das nunmehr
zum größten Teil von Säureresten befreit ist, in ein Gefäß geleitet wird, in dem
sich das Gemisch kontinuierlich in Trinitrotoluol und Wasser scheidet. Auch dieser
Behälter ist beheizt bzw. gegen Temperaturverluste geschützt. In dieser ersten Kolonne
wird also eine sog, saure Wäsche durchgeführt.
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Von diesem Behälter gelangt das Trinitrotoluol, das immer noch geringe
Säurespuren aufweist, mit Hilfe eines Injektors in eine zweite Waschkolonne, in
der es mit Hilfe eines Waschmittels, wie Bicarbonatlösung (5011o Na I-I C03), bei
einer Temperatur von z. B. 85@ neutral gewaschen «#ird. In dieser Phase deri.Behandlung
handelt es sich also um eine Neutralwäsche. Der Inhalt der Kolonne geht in einen
zweiten Zwischenilehältcr, in dem die ununterbrochene Trennung in Trinitrotoluol
uiid wäßrige Dicarbonatlösung bzw. Wasser vor sich geht. In einer anschließenden
dritten Waschkolonne, die nur mit Warmwasser' betrieben wird, werden ettca vorhandene
Bicarbonatspuren im Trinitrotoltiol ausgewaschen und der Inhalt der Kolonne in einen
dritten Zwischenbehälter entleert, in dem erneut die kontinuierliche Trennung in
Trinitrotoluol und Wasser vor sich geht. In einer vierten Kolonne geschieht nunmehr
das eigentliche Waschen des noch Isomere enthaltenden Trinitrotoluols mit Hilfe
einer warmen Sulfitlösung von geeigneter Konzentration. Dieser Reinigungsvorgang
mit Sulfitlösung verläuft in der gleichen Weise wie in der vorangegangenen Waschkolonne,
ebenso eine Waschstufe mit Sulfitlösung in einer fünften Kolonne. Es handelt sich
also bei der vierten und fünften Waschkolonne um eine erste bzw. zweite Reinigungswäsche
für Trinitrotoluol mit vorgewärmten Sulfitlösungen, z. B. 50;o Nä.S03 bei 85', um
die Isomeren aus dem Trinitrotoluol zu entfernen. In jedem Falle der Stufen vier
und fünf wird das mit der Waschflüssigkeit emulgierte Trinitrotoluol in einen Zwischenbehälter
entleert, genau wie bei den Stufen i, 2 und 3, um eine ununterbrochene Scheidung
des gewaschenen Trinitrotoluols.vom mitgeführten Waschmittel durchzuführen. Abschließend
wird das Trinitrotoluol durch eine sechste Kolonne, die mit Warmwasser beschickt
wird, getrieben, um Spurender in der fünften Kolonne angewandten Sulfitlösung restlos
zu entfernen. Das nunmehr fertiggewaschene, von Isomeren befreite und neutrale Trinitrotoluol
wird dann in üblicher. Weise weiter behandelt.
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Die Behandlung des zu reinigenden Trinitrotoluols in den beschriebenen
Kolonnen ist unschädlich, da in jeder Kolonne nur eine Reaktionszeit von höchstens
5 Minuten gebraucht wird, da das Trinitrotoluol in den Kolonnen durch die Siebböden
und die Luft in der Waschflüssigkeit äußerst fein verteilt wird, wodurch die Behandlung
beschleunigt wird. _ Die feine Verteilung läßt sich nur in der angegebenen Art durch
Waschkolonnen erreichen, während in anderen Reaktionsgefäßen die Reaktionszeiten
auf etwa 2o Minuten anwachsen.
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Es ist bekannt, daß längere Behandlungen mit Waschmitteln, ganz gleich
welcher Art, dem flüssigen Trinitrotoluol wenig zuträblich sind und daß selbst heißes
Wasser nach gewisser Zeit unerwünschte Verfärbungen, die durch Abbauprodukte entstehen,
nach sich zielst. Deshalb muß man darauf bedacht sein, die Waschprozesse nach Möglichkeit
abzukürzen, wozu das angemeldete Verfahren eine sehr brauchbare Lösung darstellt,
da jede
Waschphase: nur etwa 5 Minuten-in Anspruch nimmt. Bei einer
Reihe von Waschoperationen, wie sie in jeder Trinitrotoluolt-eüiigung vorgenommen
werden müssen, ergeben sich damit ganz wesentliche Verkürzungen. was.für die Ausbeute
und die Qualität des hergestellten Reintrinitrotoluols. von großem Vorteil ist.
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So gelingt es z. B., nach den üblichen Reinigungsmethoden ein Reintrinitrotoluol
Herzustellen, das einen Erstarrungspunkt von So,3 bis 8o,5' aufweist, während nach
dem Verfahren der Erfindung ein Reintrinitrotoluol mit einem Erstarrungspunkt von
80,5 bis 80,7' erhalten wird. Die Verluste an Trinitrotoluol und Isomeren
betragen nach bekannten Verfahren etwa; 7 bis ioo,'o, berechnet auf Rohtrinitrotoluol,
nach dem Verfahren der Erfindung dagegen nur etwa q. bis 50#'0, da das Trinitrotoluol
praktisch überhaupt nicht angegriffen wird.
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Die oben geschilderte Anordnung der Waschkolonnen kann beliebig abgeändert
werden. Die Zahl der Kolonnen ist abhängig vofi der Art des anfallenden Trinitrotoluols
bzw. von seinem Gehalt an mitgerissener Abfallsäure und isomeren Nitrokörpern.
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Die beschriebene Anordnung hat den Vorteil einer ununterbrochenen
Arbeitsweise. Das gesamte, aus dem Nitrierapparat und aus dem Scheider kotilnieildl
und ,.noch starkverunreinigte Trinitrotoluol kann kontinuierlich gewaschen werden.
I?s entfällt somit jc-liche Handarbeit, wodurch der Waschprozel.; wesentlich vereinfacht
wird.
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Gleichzeitig wird durch diese Waschanordnung ein sehr gutes Erzeugnis
gewonnen, das allen Anforderungen entspricht, abgesehen von der Tatsache. daß die
Waschverluste auf ein Minimum herabgesetzt werden.