ES2552760T3 - Método para la producción de dinitrotolueno - Google Patents

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ES2552760T3 ES05701305.4T ES05701305T ES2552760T3 ES 2552760 T3 ES2552760 T3 ES 2552760T3 ES 05701305 T ES05701305 T ES 05701305T ES 2552760 T3 ES2552760 T3 ES 2552760T3
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Wolfgang Mackenroth
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Peter Konieczny
Jürgen Gebauer
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Abstract

Método para la producción de dinitrotolueno en contracorriente, que incluye las etapas de a) reacción de tolueno con ácido nítrico en presencia de ácido sulfúrico hasta mononitrotolueno, b) separación del producto de reacción de la etapa a) en una fase orgánica que contiene mononitrotolueno y una fase acuosa que contiene ácido sulfúrico, c) reacción de la fase orgánica que contiene mononitrotolueno con ácido nítrico en presencia de ácido sulfúrico hasta dinitrotolueno, d) separación del producto de reacción de la etapa c) en una fase orgánica que contiene dinitrotolueno y una fase acuosa que contiene ácido sulfúrico, caracterizado porque el producto de reacción de la etapa a) exhibe un contenido de tolueno de 3,5 - 8 % en peso, referido a la fase orgánica, y un contenido de ácido nítrico de 0,1 a 1,2 % en peso, referido a la fase acuosa y la separación de fases en la etapa b) es ejecutada por medio de separadores dinámicos.

Description

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DESCRIPCION
Metodo para la produccion de dinitrotolueno
La invention se refiere a un metodo para la produccion de dinitrotolueno (DNT) mediante nitration de tolueno con acido nltrico en presencia de acido sulfurico, en dos etapas en contracorriente.
El dinitrotolueno (DNT) es un producto intermedio para la produccion de toluendiisocianato (TDI), aparte de metilendiisocianato (MDI) el precursor mas importante para la produccion de poliuretanos.
La nitracion de tolueno hasta DNT ocurre como se describe por ejemplo en H. Hermann, J. Gebauer, P. Konieczny, Industrial Nitration of Toluene to Dinitrotoluene en ASC-Symphosium, series 623, 234-249, 1996 ed. L.F. Albright, R.V.C. Carr, R.J. Schmitt, de manera predominantemente isotermica con acido nltrico en presencia de acido sulfurico (acido mixto) como catalizador, en dos etapas de manera continua en contracorriente en un sistema de dos fases, de modo tal que en la etapa de la nitracion del tolueno hasta mononitrotolueno (MNT) (etapa de MNT), el acido residual que surge de la etapa DNT se refuerza con el acido nltrico, se mezcla con el tolueno, despues de la reaction del tolueno hasta MNT se separan las fases y el MNT en una segunda etapa (etapa de DNT) reacciona con acido nltrico en presencia de acido sulfurico hasta DNT.
El acido residual de la nitracion de la primera etapa con un contenido de acido sulfurico de por lo menos 70 a 71 %, un contenido residual de acido nltrico de 0,1 a 0,5 %, un contenido de nitrosa de 0,4 a 1,5 % en peso, expresado como acido nitroso (HNO2); MNT aun disuelto de aproximadamente 0,2 a 0,45 % y un contenido maximo de agua de 26,6 a 29,3 % es conducido a una purification antes del nuevo uso, como recirculacion al proceso de nitracion despues de concentracion.
El MNT crudo, que aparte de trazas de tolueno en el rango de 0,1 a 0,3 % en peso, contiene aun acido nltrico, dioxido de nitrogeno (NO2), nitrocresoles y el DNT aun disuelto en el acido residual de la nitracion de la segunda etapa, es conducido a la etapa de DNT y all! reacciona completamente con una mezcla fresca de acido nltrico y acido sulfurico hasta DNT de modo tal que se obtiene un DNT correspondiente a la especificacion deseada, como contenido de MNT < 0,1 %, contenido de TNT < 500 ppm, isomeros orto max. 4,5 %. Despues de la separation de las fases, se lava el DNT crudo de modo que se recuperan en gran parte el acido nltrico y acido sulfurico disueltos en el DNT y pueden ser inyectados en la nitracion en la etapa MNT (ver EP 0 736 514).
El acido residual de la etapa de DNT con una concentration de acido sulfurico de aproximadamente 78,0 a 79,0 por ciento, acido nltrico de aproximadamente 1 a 1,5 % y nitrosa de la oxidation de los nitrocresoles en el MNT de aproximadamente 0,8 -1,5 % es empleado despues del refuerzo con acido nltrico fresco en la etapa MNT como acido mixto para la nitracion.
Como acido sulfurico para la nitracion del MNT hasta DNT se emplea comunmente un acido sulfurico con un contenido de aproximadamente 96 %, el cual es recientemente producido o recuperado mediante concentracion del acido residual de la etapa MNT en una instalacion de reconcentracion.
Aparte de este metodo estandar de la nitracion isotermica continua en dos etapas, en EP 903 336 se propuso ejecutar tambien la nitracion de tolueno hasta DNT con acido mixto en 3 etapas de modo continuo o ejecutar de manera adiabatica en una etapa o dos etapas de modo que, como se describe en EP 597 361 y EP 696 570, el calor total de reaccion de la nitracion del tolueno hasta DNT o solo de la etapa DNT, como se describe en EP 696 571, es usado para separar el agua de reaccion de la nitracion y el agua aplicada a traves del acido nltrico en el acido residual. Ademas, en US 5 948 944 y US 2 362 743 se propuso ejecutar la nitracion de tolueno hasta DNT solo en acido nltrico como medio de reaccion y as! evitar el uso de acido sulfurico.
En todos los metodos para la produccion de DNT mediante nitracion de tolueno, para una conduction economica del metodo es requerimiento que el medio de reaccion, por ejemplo acido sulfurico o acido nltrico, sea tratado nuevamente de modo que pueda ser empleado nuevamente como medio de reaccion en el proceso de nitracion, como se describe por ejemplo en EP 155 586 y US-Pat. 5,275,701.
Tambien por razones de la contamination ambiental, para la selection de un metodo de nitracion es esencial que las perdidas de acidos por reacciones secundarias, tanto de acido sulfurico como de acido nltrico, sean tan bajas como sea posible.
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Comunmente este objetivo es alcanzado una vez removiendo en el acido sulfurico residual de la nitracion hasta MNT despues de una eliminacion de los compuestos nitroaromaticos aun disueltos, cuyo contenido es de 0,15 a 0,45 % en peso dependiendo de la relacion MNT/DNT en el acido residual y de la concentration de acido sulfurico en el acido residual, el acido nltrico y la nitrosa en un proceso de una o varias etapas del agua hasta una concentracion de acido sulfurico, permitiendo retornar este acido sulfurico concentrado como acido fresco con una concentracion de 88 a 94 % en acido sulfurico o despues de otra concentracion en una etapa de alta concentracion a 94 a 98 % de acido sulfurico, a la etapa de nitracion DNT, como se describe por ejemplo en EP 155 586.
Para la reduction al mlnimo de las perdidas de acido nltrico que no se transforma en producto terminado, se retorna a la nitracion el acido nltrico del lavado del DNT crudo, como acido debil con un contenido total de acido de 23,73 a 40 % de acido total junto con el acido nltrico del lavado de gas residual y del arrastre con vapor del acido residual directamente o despues de concentracion, como se describe por ejemplo en EP 0 736 514. Mediante ello, aparte del mejoramiento a mas de 98 % del rendimiento en DNT referido al uso de acido nltrico, al mismo tiempo se reduce esencialmente la contamination de agua residual con nitrato.
Para el uso de acido sulfurico parcialmente concentrado de la nitracion de tolueno hasta MNT para la production de DNT, no es necesario eliminar completamente todas las impurezas de la nitracion del acido sulfurico parcialmente concentrado, antes del retorno a la nitracion.
Mediante ello es posible trabajar tambien con bajos grados de preparation, por ejemplo un acido sulfurico de 88 a 94 %, que contiene aun trazas de dNt y nitrosa, sin influir negativamente en la calidad del producto. Mediante ello pueden mantenerse bajos los costos para la concentracion de acido sulfurico, puesto que puede omitirse la costosa alta concentracion del acido sulfurico.
Aparte de una conduction en circuito cerrado del acido sulfurico en el proceso con un consumo mlnimo de acido sulfurico y un rendimiento del acido nltrico empleado superior a 98 % hasta el producto, para una instalacion moderna para la produccion isotermica continua de DNT a partir de tolueno en dos etapas en contracorriente, son necesarias adicionalmente otras costosas medidas industriales, para poder ejecutar una "nitracion controlada".
De este modo es valido impedir durante la nitracion estados indefinidos de operation y con ello excluir que ocurra una nitracion “no controlada” - ligada a elevado desprendimiento de calor, lo cual en caso extremo puede conducir a la explosion. Este inventario de requerimientos aplica sobre todo entonces cuando en la mezcla de reaction aun esta presente el tolueno altamente reactivo.
Esto es logrado comunmente mediante:
a) trabajo en contracorriente en dos etapas definidas, de modo que en la etapa MNT solo reacciona tolueno hasta MNT con un acido de nitracion y bajo condiciones en las cuales se excluye ampliamente una reaccion no controlada diferente del MNT formado para el tiempo de residencia preestablecido, hasta DNT, y en la etapa DNT reacciona completamente el mNt hasta DNT, de modo correspondiente a la especificacion.
b) en todas las etapas de nitracion, solo ocurre la nitracion a concentracion tan baja como sea posible de acido sulfurico y acido nltrico en el acido residual,
c) siempre la mezcla de nitracion de dos fases esta presente como emulsion homogenea en el reactor,
d) el calor de reaccion de la nitracion y de la mezcla de acido mixto concentrado hasta dar la mezcla de reaccion es disipado de manera efectiva, lo cual es posible solo cuando aparte de suficientes superficies de enfriamiento, por adicion del producto que va a ser sometido a nitracion como tolueno y MNT, la mezcla de nitracion esta presente como emulsion,
e) la proportion de producto que aun no ha reaccionado (tolueno, MNT) en la mezcla de reaccion en los reactores individuales, es tan baja como sea posible,
f) ocurre una separation de fases de la mezcla de nitracion, en fase organica y fase acida en presencia de exceso de acido nltrico, solo cuando en la fase organica no hay o solo hay pequenas cantidades de producto que va a ser sometido a una nitracion,
g) ocurre una separacion de fases de la mezcla de nitracion con producto que aun no ha reaccionado completamente (tolueno, MNT) solo cuando el contenido de acido nltrico en el acido de nitracion es 0 o es
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tan bajo, que para una nitracion no controlada el calor liberado no puede conducir a condiciones indefinidas de operacion como descomposicion, emision de gases.
Este listado de requerimientos aplica sobre todo entonces cuando en la mezcla de reaccion esta presente aun tolueno que no ha reaccionado.
Se da una nitracion controlada, que satisface estos requerimientos de seguridad industrial, cuando una separacion de fases de la mezcla de nitracion es ejecutada solo cuando ya no hay presente producto para ser sometido a la nitracion, en la correspondiente fase organica, en la respectiva etapa de nitracion (tolueno en la etapa MNT y MNT en la etapa DNT) y el contenido de acido nltrico es tan bajo como sea posible.
De all! que para los metodos industriales conocidos, en la etapa MNT ocurre la separacion de fases comunmente entonces cuando el tolueno ha reaccionado en mas de 99,5 %, descrito por ejemplo en EP 903 336, US 3,092,671 y EP 066 202, correspondiente con un contenido de tolueno de aproximadamente 0,1 a 0,5 %, por ejemplo ver H. Hermann, J. Gebauer, P. Konieczny, Industrial Nitration of Toluene to Dinitrotoluene en ASc-Symphosium, series 623, 234-249,1996 ed. L.F. Albright, R.V.C. Carr, R.J. Schmitt, Tab. II,).
El contenido de acido nltrico en el acido residual de MNT esta entonces comunmente en aproximadamente 0,4 a 1,0 % de acido nltrico. Bajo estas condiciones ya no es posible una nitracion no controlada, por ausencia de tolueno en la fase organica. El calor total de reaccion, que surge de la transformacion de tolueno hasta MNT, fue disipado de manera definida en las condiciones de una nitracion controlada.
Por el contrario, cuando en el MNT en la etapa MNT aun esta presente un contenido notable de tolueno, por ejemplo de 3,5 a 5 % en el MNT, se ejecuta primero la separacion de fases, cuando para el momento de la separacion de fases en el acido residual no esta presente ya acido nltrico, sino que este fue consumido completamente antes de la separacion de fases, ver US 2,947,791.
Aparte de este metodo industrial continuo con condiciones definidas para cada etapa del metodo, en PL 126 069 se propuso producir ya en la etapa MNT una mezcla de MNT-/DNT y primero entonces ejecutar la separacion de fases, para transformar completamente el MNT remanente en la mezcla MNT/DNT en la etapa DNT.
Para estas condiciones, con el MNT esencialmente poco reactivo en la mezcla con DNT y en presencia de un acido residual con una concentration de acido sulfurico que permite solo una lenta transformacion de MNT en DNT, se reduce esencialmente el peligro de reacciones no controladas.
Para alcanzar un rendimiento selectivo tan completo como sea posible del tolueno en la etapa MNT, en los metodos industriales conocidos se elige la concentracion de acido sulfurico en el acido de nitracion y la temperatura de reaccion, de modo que solo se forma MNT, pero no ocurre en absoluto otra reaccion hasta DNT o bien ocurre tan lentamente como es posible.
Este modo de operacion de dos etapas con rendimiento selectivo del tolueno hasta MNT a una temperatura de reaccion de preferiblemente 35 a 45°C, un acido residual con preferiblemente 70 a 72 % de acido sulfurico y un contenido de acido nltrico de preferiblemente 0,3 a 0,7 % en la etapa MNT y en la etapa DNT a una temperatura de reaccion de preferiblemente 60 a 70°C, un acido residual con preferiblemente 80 a 82 % de acido sulfurico (sin el DNT disuelto en el acido residual de DNT) y un contenido de acido nltrico de preferiblemente 1,0 a 1,5 % en la etapa DNT, ofrece como ventaja que la adicion de asociados de reaccion tolueno y acido nltrico en la etapa MNT o bien acido nltrico y acido sulfurico en la etapa DNT, puede ocurrir de manera estequiometrica mediante una dosificacion sencilla de masa y puede omitirse en las etapas individuales un costoso control analltico de la mezcla de reaccion durante la nitracion, como son necesarios cuando ocurre la nitracion en mezcla hasta mezclas MNT/DNT en la etapa MNT con concentraciones de acido sulfurico en el acido residual de MNT, con los cuales en presencia de tolueno que no ha reaccionado, es ya posible un rendimiento notable de MNT hasta DNT.
Para esta transformacion completamente selectiva del tolueno en la etapa MNT o bien del MNT en la etapa DNT, para la nitracion isotermica continua del tolueno hasta DNT en dos etapas en contracorriente, comunmente se ejecuta la nitracion en cascada de vasijas con agitation en las etapas individuales. Asl, en US 3,434,802, EP 903 336, EP 066 202, PL 126 089 y US 2,947,791, se propuso ejecutar la nitracion industrial de tolueno hasta MNT en una cascada de vasijas con agitacion en dos a cuatro etapas, y ejecutar la transformacion del MNT hasta DNT igualmente en una cascada de vasijas con agitacion en dos a cuatro etapas.
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En esta forma de trabajar se alcanza, en union con los correspondientes acidos de nitracion, no solo un rendimiento del tolueno en la etapa MNT superior al 99,5 %, sino tambien un DNT, que satisface las especificaciones estipuladas de pureza (MNT <0,1 %, TNT <0,1 %) con tiempos de residencia industrialmente practicables de la mezcla de nitracion, en las etapas continuas de nitracion de corriente en el mismo sentido, conducidas de manera individual en contracorriente.
Fue objetivo de la invencion el metodo para simplificar mas la produccion de DNT, en particular respecto al numero de los equipos empleados en conexion con una disminucion del volumen de reaccion y en particular reducir el numero de los reactores utilizados.
Se ha mostrado ahora sorprendentemente que es posible ejecutar la nitracion isotermica de tolueno hasta DNT, desviandose de las condiciones de nitracion del estado de la tecnica, de modo que en la etapa MNT hasta el momento de la separacion de fases en el MNT esta presente aun un elevado contenido de tolueno y al mismo tiempo tambien en el acido de nitracion un contenido de acido nltrico, sin que ocurran estados indefinidos de operacion con correspondientes riesgos de seguridad, en tanto la separacion de fases del MNT del acido residual ocurra de modo que se prevenga de modo confiable la reaccion adicional del tolueno con el acido nltrico.
Con ello, es objetivo de la invencion un metodo para la produccion de dinitrotolueno, que incluye las etapas:
a) reaccion de tolueno con acido nltrico en presencia de acido sulfurico hasta mononitrotolueno
b) separacion del producto de reaccion de la etapa a) en una fase organica que contiene mononitrotolueno y una fase acuosa que contiene acido sulfurico,
c) reaccion de la fase organica que contiene mononitrotolueno con acido nltrico en presencia de acido sulfurico hasta dinitrotolueno,
d) separacion del producto de reaccion de la etapa c) en una fase organica que contiene dinitrotolueno y una fase acuosa que contiene acido sulfurico,
caracterizado porque el producto de reaccion de la etapa a) exhibe un contenido de tolueno de 3.5 - 8 % en peso, preferiblemente 3,5 a 5 % en peso, referido a la fase organica, y un contenido de acido nltrico de 0,1 a 1,2 % en peso, referido a la fase acuosa, y la separacion de fases en la etapa b) ocurre de modo que se impide una reaccion adicional del tolueno con el acido nltrico.
Puede impedirse la reaccion adicional mediante una separacion rapida y efectiva de las fases organica e inorganica. Tal separacion es ejecutada por medio de separadores dinamicos.
Para esto, la fase organica de la etapa b) puede ser transferida sin mas procesamiento a la etapa c).
Las fases acuosas de las etapas b) y d) pueden, dado el caso despues de un procesamiento y concentracion, ser usadas nuevamente en la etapa a) y etapa c). La concentration ocurre comunmente por separacion del agua, en particular mediante destilacion. Despues de la concentracion, el acido sulfurico tiene preferiblemente una concentracion en el rango entre 85 y 96 %.
La temperatura de la etapa a) esta preferiblemente en el rango entre 35 y 70°C, preferiblemente entre 45 y 55°C.
La relation molar de acido nltrico a tolueno en la etapa a) esta preferiblemente en el rango entre 0,95 y 1,12. La relacion molar de acido nltrico a MNT en la etapa c) esta preferiblemente entre 1,03 y 1,10.
La temperatura en la etapa c) esta mayormente en el rango entre 60 y 85°C, preferiblemente en el rango entre 65 y 80°C.
La concentracion del acido nltrico empleado en las etapas a) y c) esta comunmente entre 58 y 100 %. En la practica es comun trabajar bien sea con una concentracion de acido nltrico en el rango entre 58 y 68 % o con una concentracion de acido nltrico en el rango entre 95 y 99,9 %.
Puede obtenerse un MNT con el contenido residual de acuerdo con la invencion de tolueno y acido nltrico en el momento de la separacion de fases, con el numero comun de 2 a 4 vasijas con agitation con las otras condiciones de nitracion iguales, cuando se trabaja a bajas temperaturas de la nitracion, como se describe
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por ejemplo en US Pat. 3 708 546, o se ejecuta la nitracion a una concentracion de acido sulfurico de 62 a 64 % en el acido residual.
Ambos procedimientos son poco adecuados para una produccion a gran escala industrial de DNT.
Otra posibilidad para alcanzar el contenido de acuerdo con la invencion de tolueno y acido nltrico consiste, contra los procedimientos comunes, en no ejecutar la nitracion del tolueno hasta MNT en una cascada de vasijas con agitacion en varias etapas, sino solo en una vasija con agitacion, y entonces realizar la separacion de fases. Con las otras condiciones de reaccion iguales, como en la cascada de vasijas con agitacion en varias etapas, por la reduccion del tiempo de residencia en aproximadamente 50 %, el tolueno no reacciona completamente.
Por variacion de la temperatura de nitracion en la etapa a), por ejemplo un aumento de la temperatura en el reactor hasta 55°C, puede ajustarse de modo focalizado el contenido tolueno en el MNT y el contenido de acido nltrico en el acido de nitracion.
Comunmente, en el estado de la tecnica, para la nitracion del tolueno hasta DNT en dos etapas en contracorriente, segun el metodo estandar en la etapa MNT se emplean por lo menos dos reactores, en donde por ejemplo el tolueno, acido nltrico y el acido final de DNT, bien sea son inyectados solo en un reactor de la etapa a) y el otro reactor sirve para mantener el tiempo de residencia, o el acido nltrico es inyectado junto con una parte del tolueno en un reactor de la etapa a) y el resto del tolueno es inyectado en el segundo reactor de la etapa a), para optimizar la relacion de isomeros 2.4-, 2.6-DNT.
Se muestra ahora de modo sorprendente que es posible transformar aproximadamente 85 a 95 % del tolueno empleado, en el primer reactor de la etapa MNT. Un MNT as! esta en equilibrio con acido de nitracion de aproximadamente 72 a 73 % de acido sulfurico y un contenido de acido nltrico de max. 1,2 %, para una temperatura de nitracion de 55°C.
Si en la etapa a) se trabaja solo con un reactor y se ejecuta la separacion de fases de la mezcla de nitracion directamente despues del reactor, de modo que no pueda ocurrir ninguna reaccion adicional no controlada y se inyecta el MNT as! obtenido con hasta 8 % en peso de tolueno directamente en la etapa DNT, se muestra de modo sorprendente que en comparacion con el metodo estandar, en el cual se trabaja con un MNT despues de la separacion de fases con un contenido de tolueno < 0,2 %, tambien puede transformarse un MNT con un contenido residual de tolueno de hasta 8 % en peso hasta un DNT, que satisface todos los parametros de especificacion. Tampoco se cambia la formation de productos secundarios, nitrocresoles y nitrosa.
De modo sorprendente, no es necesario un ajuste de la dosificacion de acido nltrico en la etapa MNT y en acido sulfurico y acido nltrico en la etapa DNT, correspondiente a los rendimientos modificados en las etapas individuales.
Este inesperado comportamiento muestra el elevado poder de amortiguacion de la mezcla de nitracion contra ligeras fluctuaciones en la dosificacion de tolueno, acido nltrico y acido sulfurico. El rendimiento no completo de tolueno de hasta 15 % de la cantidad empleada en la etapa MNT hace innecesario cambiar las relaciones de dosificacion optimas de seguridad industrial, para las etapas individuales.
Se ha mostrado adicionalmente que en lugar de un reactor, en particular una cascada de vasijas con agitacion en tres a cuatro etapas para la etapa DNT, es posible sin ninguna objecion la transformation completa de un MNT con un contenido de tolueno de hasta 8 % en peso tambien en un reactor, en particular una cascada de vasijas con agitacion, que consiste en maximo dos reactores con tiempo reducido de residencia. Tambien, aqul adicionalmente puede ajustarse el contenido residual de MNT en el DNT a <0,1 %, mediante variacion de la temperatura de nitracion, por ejemplo un aumento de la temperatura hasta 85°C en el primer y segundo o tambien solo en el segundo reactor. Una ventaja adicional del trabajo con solo dos reactores en la etapa DNT es que se reduce significativamente el contenido trinitrotolueno (TNT) en el DNT y concretamente puede descender por debajo del llmite de detection.
El contenido residual ligeramente elevado de acido nltrico en comparacion con una transformacion completa del tolueno en dos reactores, de aproximadamente 1,2 % en el acido residual de la etapa MNT, es as! mismo recuperado mediante reproceso del acido sulfurico residual con el proposito de retornarlo a nitracion y enviado de nuevo a la nitracion.
La invencion deberla ser aclarada en mas detalle mediante los siguientes ejemplos.
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Condiciones generales de nitracion para el Ejemplo 1 (ejemplo de comparacion, ilustracion 1) y Ejemplo 2 (Ejemplo de acuerdo con la invencion, ilustracion 2):
Para el Ejemplo 1 se trabajo en la etapa MNT con 2 vasijas con agitacion y en la etapa DNT con tres vasijas con agitacion. En el Ejemplo 2 en la etapa MNT se trabajo con una vasija con agitacion y en la etapa DNT se trabajo con dos vasijas con agitacion.
Se inyectan 870 kg de acido sulfurico al 94,5 % del reproceso de un acido residual de MNT, junto con 372 kg de acido nltrico 99,7 % y el MNT de la etapa MNT despues de la separation de fases en el separador S1 en el reactor DNT-1 de la etapa DNT.
Despues del paso de la mezcla de reaction a traves de la cascada de vasijas con agitacion en la etapa DNT (DNT-1 a DNT-n), se separo la mezcla DNT/acido residual de DNT en el separador S2.
En un lavado subsiguiente, se libero el DNT (1000 kg) de todos los contaminantes acidos (acido nltrico, acido sulfurico, nitrosa) y los nitrocresoles.
El acido residual fue inyectado en la etapa MNT en el reactor MNT-1 con 519 kg de tolueno y 341 kg de acido nltrico al 99,7 % junto con el acido nltrico recuperado del lavado del DNT y del reproceso del acido residual de MNT.
Despues del paso de la mezcla de reaccion a traves de la cascada de vasijas con agitacion de la etapa MNT (MNT-1 a MNT-n), se separo la mezcla MNT/acido residual de MNT en el separador S1. Se inyecto en la etapa DNT el MNT crudo, como se describio previamente. El acido residual de MNT fue liberado de los compuestos nitroaromaticos disueltos, del acido nltrico residual y de la nitrosa, y retornado al proceso despues de concentration hasta acido sulfurico al 94,5 %.
En la Tabla 1 se compilan las composiciones del acido residual y de los productos para una nitracion segun el metodo estandar (2 reactores en la etapa MNT, 3 reactores en la etapa DNT, ilustracion 1) y para el metodo de acuerdo con la invencion (1 reactor en la etapa MNT, 2 reactores en la etapa DNT, ilustracion 2).
La comparacion de los parametros de nitracion y parametros de producto para una nitracion de tolueno hasta DNT segun el metodo estandar con en total 5 reactores, con el metodo mejorado con solo 3 reactores muestra que sin modification de los parametros de dosificacion para tolueno, acido nltrico y acido sulfurico, en las etapas individuales de nitracion se produce un MNT con hasta 5 % de tolueno en la etapa MNT y en la etapa DNT puede transformarse sin problema hasta un DNT conforme con la especificacion, sin que en comparacion con el metodo estandar tengan que modificarse las condiciones generales de nitracion desarrolladas como optimas para una nitracion industrial.
Los acidos residuales en las etapas MNT y DNT como indicador para un procedimiento libre de objecion de la nitracion, tienen en el metodo mejorado con un numero reducido de reactores la misma composition que en el metodo estandar.
Tabla 1
Ejemplo 1 (Comparacion) Ejemplo 2 (de acuerdo con la invencion) Ejemplo 1 (Comparacion) Ejemplo 2 (de acuerdo con la invencion)
Etapa MNT
Etapa DNT
Numero de reactores
2 1 Numero de reactores 3 2
Temperatura de nitracion acido residual MNT
4^ cn o cn cn o Temperatura de nitracion acido residual DNT 60-70° 65-80°
Acido sulfurico %
71.52 71.55 Acido sulfurico % 78.44 78.36
Acido nltrico %
0.41 0.96 Acido nltrico % 1.20 1.19
Acido nitroso producto (MNT) %
1.19 1.28 Acido nitroso producto (DNT) % 1.05 1.23
Tolueno %
<0.15 3.5 MNT % n.n. n.n.
MNT %
91.1 88.7 TNT % 0.01-0.02 <0.01
Ejemplo 1 (Comparacion) Ejemplo 2 (de acuerdo con la invencion) Ejemplo 1 (Comparacion) Ejemplo 2 (de acuerdo con la invencion)
DNT %
8.8 7.8 2,4 DNT % 79.3 79.3
2,6 DNT % 20.7 20.7
Otros isomeros % 4.79 4.82

Claims (14)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    REIVINDICACIONES
    1. Metodo para la produccion de dinitrotolueno en contracorriente, que incluye las etapas de
    a) reaccion de tolueno con acido nltrico en presencia de acido sulfurico hasta mononitrotolueno,
    b) separacion del producto de reaccion de la etapa a) en una fase organica que contiene mononitrotolueno y una fase acuosa que contiene acido sulfurico,
    c) reaccion de la fase organica que contiene mononitrotolueno con acido nltrico en presencia de acido sulfurico hasta dinitrotolueno,
    d) separacion del producto de reaccion de la etapa c) en una fase organica que contiene dinitrotolueno y una fase acuosa que contiene acido sulfurico,
    caracterizado porque el producto de reaccion de la etapa a) exhibe un contenido de tolueno de 3,5 - 8 % en peso, referido a la fase organica, y un contenido de acido nltrico de 0,1 a 1,2 % en peso, referido a la fase acuosa y la separacion de fases en la etapa b) es ejecutada por medio de separadores dinamicos.
  2. 2. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el producto de reaccion de la etapa a) exhibe un contenido de tolueno de 3,5 a 5 % en peso, referido al peso de la fase organica de la etapa a).
  3. 3. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la fase organica de la etapa b) que contiene mononitrotolueno es transferida sin proceso adicional a la etapa c).
  4. 4. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque las fases acuosas de las etapas b) y d) que contienen acido sulfurico, son empleadas nuevamente en las etapas a) y c) dado el caso despues de un acondicionamiento y concentracion.
  5. 5. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque como equipo de reaccion para las etapas a) y c) se emplean vasijas con agitacion y/o reactores de corriente.
  6. 6. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la etapa a) es ejecutada en solo un equipo de reaccion.
  7. 7. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la etapa c) es ejecutada en maximo dos equipos de reaccion conectados en serie.
  8. 8. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la etapa a) es ejecutada a una temperatura en el rango entre 35 y 70°C.
  9. 9. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la etapa c) es ejecutada a una temperatura en el rango entre 60 y 85°C.
  10. 10. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la relacion molar de acido nltrico a tolueno en la etapa a) esta en el rango entre 0,95 y 1,12.
  11. 11. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la relacion molar de acido nltrico a mononitrotolueno en la etapa c) esta en el rango entre 1,03 y 1,10.
  12. 12. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la fase acuosa que contiene acido sulfurico de la etapa b) es concentrado hasta un acido sulfurico con una concentracion de 85 a 96 % y retornado a la etapa a).
  13. 13. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque a la fase acuosa que contiene acido sulfurico de la etapa d) se anade acido nltrico y se retorna a etapa a).
  14. 14. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el acido nltrico suministrado en la etapa a) y etapa c) exhibe una concentracion de 58 a 100 %.
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