JP2020506188A - 芳香族化合物の断熱ニトロ化のプロセスおよびプラント - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の方法は、
対応するニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)が、ニトロ化可能な芳香族有機化合物(芳香族化合物)および硝酸/硫酸硝化酸混合物を含有する開始反応混合物に添加され、変換および/もしくはニトロ化反応が、ニトロ化された芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)の存在下で開始されおよび/もしくは実行されること;且つ/または、
取得されたニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)が、部分的にニトロ化反応およびそれに続く変換に再循環され、および/もしくは、ニトロ化反応が、ニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)の存在下で、開始されおよび/もしくは実行されること;
を特徴とする。
(i) 硫酸、硝酸および窒素酸化物など、溶解および懸濁したミネラル酸を除去するために水を使用する酸洗浄(「酸洗浄」);
(ii) 粗ニトロ化芳香族化合物に溶解した弱酸性不純物、たとえばニトロフェノール、ニトロクレゾール、ニトロ安息香酸、たとえばシュウ酸等のフェノールまたは脂肪族もしくは環状炭化水素等の酸化分解からの分解産物、または、TNTの場合における非対称異性体を除去するために、塩基、例えば炭酸ナトリウム(ソーダ)、重炭酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、ナトリウム水素硫酸塩、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど(例えば、US 4 482 769 AまたはUS 6 288 289 B1を参照)の存在下での塩基またはアルカリ洗浄(「アルカリ洗浄」)(「塩基洗浄」);
(iii) アルカリの残留痕跡を除去し、生成物の痕跡に残っている不純物をさらに減少させるための中性洗浄(「中性洗浄」)。
再循環する生成物は、特に、
a) ニトロ化される芳香族化合物(たとえばベンゼン)の添加前におよび硝酸の混合前に濃縮されおよび再生された硫酸(リサイクル酸)に、且つ/または、
b)硝酸の混合直後にニトロ化される芳香族化合物(たとえばベンゼン)の添加前に混合酸に、且つ/または、
c)ニトロ化される芳香族化合物とともに、且つ/または、
d)リサイクル酸または混合酸への相分離前に、ニトロ化エマルジョンおよび/もしくはサブ流として、且つ/または、
e)特に添加された硝酸生成物(たとえばニトロベンゼン)の一部が、a)および/もしくはb)により水性相に導入され、他の部分が、c)によりニトロ化される芳香族化合物とともに導入されるような方法において、
導入されるものである。
A)使用済み硝化酸およびニトロベンゼンからなるニトロ化混合物の相分離の後、冷却の前もしくは後、好ましくは洗浄媒体での処理の前の粗ニトロベンゼンとして(この粗ニトロベンゼンは、生成物に加えて、2〜10%のベンゼン、ニトロフェノールおよび約0.2〜0.25%の溶解形態における硫酸の痕跡、およびミクロ乳化としての使用済み酸を含有するが、水は含有しない);且つ/または、
B)酸洗浄後の酸を含まない部分的に生成されたニトロベンゼンとして(中性洗浄からのこのニトロベンゼンは、総ニトロフェノールに加えて、すべての超過したベンゼンを含有し、水で飽和される);且つ/または、
C)中性洗浄後の生成されたニトロベンゼンとして(中性洗浄からのこのニトロベンゼンは、約2〜60ppmのニトロフェノールの痕跡およびすべての超過ベンゼンのみを含有し、同様に水で飽和される);且つ/または、
D)使用済み酸のリサイクル酸への濃縮における蒸気凝縮において得られるニトロベンゼンとして(使用済み酸の凝縮物から得られる約10〜15%の生成物のこのニトロベンゼンは、実質的にニトロフェノールを含有しないが、ベンゼンの少量の残留物を含有し、同様に水で飽和される);且つ/または、
E)超過したベンゼンの除去の後、水を含有しないか、水で飽和された最終生成物として;且つ/または、
F)また、ニトロ化工程へのそれに続く再循環による相分離前にニトロ化エマルションの部分的除去として;且つ/または、
G)上記A)〜F)の組み合わせ。
該製造プラントは、以下のユニットおよび装置を具備する。
(a) 対応するニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)の形のニトロ化生成物を与えるためのニトラブル芳香族有機化合物(芳香族化合物)のニトロ化のためのニトロ化、特に断熱ニトロ化のためのニトロ化ユニットであって、ニトロ化反応を実行するために1つ以上の反応器、好ましくは管状反応器を有するもの;
(b) 任意に、特に使用済み硝酸をニトロ化粗生成物から分離するために、生産ライン内の前記ニトロ化ユニットの下流に配置される少なくとも1つの分離装置、特に分離化装置(分離機);
(c) ニトロ化ユニットおよび生産ラインに存在する任意の分離装置の下流に配置され、特に1つ以上の洗浄段階において、洗浄媒体でニトロ化された粗生成物の洗浄を実行するための少なくとも1つの洗浄ユニット;
(d) 洗浄媒体から洗浄されたニトロ化生成物を分離するために、製造ラインの洗浄ユニットの下流側に配置される分離装置、特に分離化装置(分離機);
ここで、製造プラントは、ニトロ化された生成物をニトロ化ユニットに、特にニトロ化ユニットの開始反応混合物へ部分的に再循環させるための少なくとも1つの再循環装置を具備するものである。
− ニトロ化粗生成物および洗浄媒体を接触させおよび乳化させるための少なくとも1つの分散装置、特に混合装置、および
− 前記分散装置の下流側に配置され、分散装置において生成されるニトロ化粗生成物および洗浄媒体の乳化において供給するための環状反応器;を具備するものであるとともに、特に環状反応器は、この環状反応器を介する乳化の通過中に、ニトロ化粗生成物中に初期時に存在する不純物の除去が可能となるように構成されること、且つ/または、ニトロ化粗生成物に初期時に存在する不純物が、反応器を介する乳化の通過中に洗浄媒体に移動し、それによって中性化されるものである。
得られたニトロ化芳香族化合物(ニトロ化芳香族化合物)は、ニトロ化反応およびそれに続く変換に部分的に再循環されおよび/もしくはニトロ化反応が、ニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)の存在下で、開始されおよび/もしくは実行されること。
762g/hのベンゼン(10%過剰)と、65.73%の硫酸および4.99%の硝酸を含有する15.4kg/hの混合酸とが、80℃の開始温度のために231mリットルの内部容積を有し、異なる間隔の17の混合要素(静的混合要素とオリフィスプレートの組み合わせ)を備えている管状反応器に計量して入れられる。ベンゼンは、初期分散を達成するためにノズルを介して約9バールの初期圧力で反応器に導入される。80秒の反応器における(重量ベースで11.7および容量ベース9.6の使用済み酸/生成物の相比を有する)ニトロ化混合物での滞留時間で、ニトロ化混合物の流速は、0.42m/sである。初期分散の後、15番目の混合要素の後の反応器の温度は98℃であり、反応器の終端温度は121℃である。使用済み硝化酸中の硝酸の残留含有量は、(97%の硝酸の変換に対応して)1200ppmである。ニトロ化混合物の温度上昇は、41℃である。粗ニトロベンゼンは、導入されたベンゼンの超過とは別に、120ppm未満のジニトロベンゼン(DNB)および非常に少量のピクリン酸を有する1200ppm未満のニトロフェノールを含有する。
762g/hのベンゼン(10%過剰)と、(計量された25%のベンゼンに対応する)ニトロ化から生じる再循環される190.5g/hのニトロベンゼンと、65.73%の硫酸および4.99%の硝酸の含有量を有する15.4kg/hの混合酸の混合物とが、80℃の開始温度のために上述した実施例1のように管状反応器に計量して入れられる。ベンゼン/ニトロベンゼン混合物は、初期分散を達成するために、ノズルを介して約8バールの初期圧力で反応器に導入される。(重量ベースで10.2および容量ベースで8.0の使用済み酸/生成物の相比を有する)ニトロ化混合物での78秒の反応器における滞留時間で、ニトロ化混合物の流速は0.43m/sである。初期分散の後で15番目の混合要素の後の反応器の温度は、102℃であり、反応器の終端温度は、122.1℃である。使用済み硝化酸中の硝酸の残留含有量は、(99.5%の硝酸の変換に対応して)200ppm未満である。ニトロ化混合物における温度上昇は、42.1℃である。粗ニトロベンゼンは、導入されたベンゼンの超過とは別に、約80ppmのジニトロベンゼン(DNB)および非常に少ない比率のピクリン酸を有する900ppm未満のニトロフェノールを含有する。
65.73%の硫酸および4.99%の硝酸を含有する154.4kg/hの混合酸と、(1.31%の混合酸に対応する)ニトロ化から生じる190.5g/hの再循環ニトロベンゼンと、762g/hのベンゼン(10%過剰)とが、約80℃の開始温度のために、実施例1において記載されたように管状反応器に計量されて入れられるとともに、ニトロベンゼンがベンゼンの添加前に混合酸に予め分散される。ベンゼンは、初期分散を達成するために、反応器内の混合酸およびニトロベンゼンの混合物に、ノズルを介して約8バールの初期圧力で導入される。重量ベースで10.2および容量ベースで8.0の使用済み酸/生成物の相比を有するニトロ化混合物の78秒間の反応器における滞留時間で、ニトロ化混合物の流速は、0.43m/sである。初期の予分散後の第15番目の混合要素の後の反応器内の温度は、102℃であり、反応器終端の温度は、122.1℃である。使用済み硝化酸における硝酸の残留含有量は、(99.5%の硝酸の変換に対応して)200ppm未満である。ニトロ化混合物の温度上昇は、42.1℃である。粗ニトロベンゼンは、導入されるベンゼンの超過とは別に、約80〜90ppmのジニトロベンゼン(DNB)および非常の小さい比率のピクリン酸を有する900ppmのニトロベンゼンを含有する。
65.73%の硫酸および4.99%の硝酸を含有する15.4kg/hの混合酸と、(1.1%のリサイクル酸に対応する)160g/hのニトロベンゼンと、762g/hのベンゼン(10%過剰)および(導入されるベンゼンの10%に対応する)76g/hのニトロベンゼンの混合物とが、約80℃の開始温度のために、実施例1に記載されたように、管状反応器に計量されて入れられるとともに、ニトロベンゼンがベンゼンを添加する前に、混合酸に予め分散される。ベンゼン/ニトロベンゼン混合物は、初期分散を達成するために、反応器内の混合酸およびニトロベンゼンの混合物に、ノズルを介して約9バールの初期圧力で導入される。重量ベースで10.2および容量ベースで8.0の使用済み酸/生成物の相比を有するニトロ化混合物の78秒の反応器における滞留時間で、ニトロ化混合物の流速は、0.43m/sである。初期の予分散後の第15番目の混合要素の後の反応器の温度は102℃であり、反応器の最終端の温度は、122.1℃である。使用済み硝化酸における硝酸の残留含有量は、(99.5%の硝酸の変換に対応して)200ppm未満である。ニトロ化混合物の温度上昇は、42.1℃である。粗ニトロベンゼンは、導入されたベンゼンの超過とは別に、約80ppmのジニトロベンゼン(DNB)および非常の小さい比率のピクリン酸を有する900ppm未満のニトロフェノールを含有する。
Claims (37)
- 対応するニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)を与えるために、ニトロ化可能な芳香族有機化合物(芳香族化合物)のニトロ化、特に断熱ニトロ化のための方法であって、
ニトロ化可能な芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)が、ニトロ化反応において、硝酸/硫酸硝化酸混合物で、対応するニトロ化芳香族有機混合物(ニトロ化芳香族化合物)に変換される方法において、
対応するニトロ化芳香族有機化合物(芳香族化合物)は、ニトロ化可能な芳香族有機化合物(芳香族化合物)および硝酸/硫酸硝化酸混合物を含有する開始反応混合物に添加され、変換および/もしくはニトロ化反応は、ニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)の存在下で開始されおよび/もしくは実行されること;且つ/または、
取得されたニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)は、ニトロ化反応に再循環され、それに続いて変換および/もしくはニトロ化反応は、ニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)の存在下で開始されおよび/もしくは実行されることを特徴とする方法。 - 前記変換および/もしくはニトロ化反応は、断熱反応条件下で実行されること;且つ/または、
前記変換および/もしくはニトロ化反応は、モノニトロ化として実行されること;且つ/または、
前記開始反応混合物およびニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)は、有機相および酸相の液体/液体混合物として存在するとともに、特に前記有機相は、ニトロ化可能な芳香族有機化合物(芳香族化合物)およびニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)を含有し、および/もしくは、特に前記酸相は硝酸、硫酸および任意の水を含有すること;且つ/または、
ニトロ化可能な芳香族有機化合物(芳香族化合物)および前記硝酸/硫酸硝化酸混合物並びにニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)は、ニトロ化混合物を形成することを特徴とする請求項1記載の方法。 - 前記ニトロ化可能な芳香族有機化合物(芳香族化合物)は、選択された反応条件下で液体であることおよび/もしくは前記ニトロ化可能な芳香族有機化合物(芳香族化合物)は、標準圧力(1.01325バール)下で、70℃以上、特に50℃以上、好ましくは25℃以上、特に好ましくは10℃以上の温度で、液体状態で存在すること;且つ/または、
前記ニトロ化可能な芳香族有機化合物(芳香族化合物)は、任意のハロゲン化単環もしくは多環有機芳香族化合物の間から選択されること;且つ/または、
前記ニトロ化可能な芳香族有機化合物(芳香族化合物)は、ベンゼン、モノニトロベンゼン(MNB)、ハロゲン化ベンゼン、特にモノクロロベンゼンおよびジクロロベンゼン、モノニトロ化ハロゲン化ベンゼン、トルエン、モノニトロトルエン(MNT)、ジニトロトルエン(DNT)およびキシレン並びにそれらの混合物および組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項1または2記載の方法。 - 前記ニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)は、選択された反応条件下で液体であることおよび/もしくは前記ニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)は、標準圧力(1.01325バール)下で、70℃以上、特に50℃以上、好ましくは25℃以上、特に好ましくは10℃以上の温度で、液体状態で存在すること;且つ/または、
前記ニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)は、任意のハロゲン化単環もしくは多環モノニトロ化、ジニトロ化もしくはトリニトロ化有機芳香族化合物の間から選択されること;且つ/または、
前記ニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)は、モノニトロベンゼン(MNB)、ジニトロベンゼン(DNB)、ハロゲン化モノニトロベンゼンおよびジニトロベンゼン、特にモノニトロ化およびジニトロ化モノクロロベンゼンおよびジクロロベンゼン、モノニトロトルエン(MNT)、ジニトロトルエン(DNT)、トリニトロトルエン並びにモノニトロ化およびジニトロ化キシレン、並びにそれらの混合物および組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の方法。 - ベンゼンは、ニトロ化可能な芳香族有機化合物(芳香族化合物)として使用され、モノニトロベンゼン(MNB)は、ニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)として得られることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の方法。
- 前記変換および/もしくはニトロ化反応の後に、酸性水相(酸相)の除去および/もしくは使用済み硝化酸および粗ニトロ化芳香族有機化合物(粗ニトロ化芳香族化合物)への取得されたニトロ化混合物の相分離が続き、好ましくは洗浄媒体による、特に1つ以上の洗浄段階における粗ニトロ化芳香族有機化合物(粗ニトロ化芳香族化合物)の洗浄が続くとともに、この方法において(精製された)不純物を有しない精製されたニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)を与えるために使用された洗浄媒体の除去がそれに続くことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の方法。
- 前記洗浄は、少なくとも2つの洗浄段階において実行され、少なくとも1つの酸洗浄段階(「酸洗浄」)および少なくとも1つの中性洗浄段階(「中性洗浄」)が設けられること;且つ/または、
前記洗浄は、(i)酸性媒体において実行される少なくとも1つの第1の洗浄段階(「酸洗浄」)であって、好ましくは洗浄媒体として水もしくはミネラル酸を使用するもの、(ii)アルカリ(塩基)媒体において実行される少なくとも1つの第2の洗浄段階(「塩基洗浄」)であって、好ましくは洗浄媒体として塩基を使用するもの;および(iii)中性媒体において実行される少なくとも1つの第3の洗浄段階(「中性洗浄」)であって、好ましくは洗浄倍として水を使用するもの;を具備すること;且つ/または、
使用された洗浄媒体は、特に精製の後、再利用および/もしくは循環および/もしくは再循環されることを特徴とする請求項6記載の方法。 - 変換および/もしくはニトロ化反応の後に結果として生じる使用済み硝化酸は、粗ニトロ化芳香族有機化合物(粗ニトロ化芳香族化合物)が分離された後、特に新しい硝酸および/もしくは硫酸が追加された後、再利用されおよび/もしくは循環されおよび/もしくは再循環されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の方法。
- 変換および/もしくはニトロ化反応のために追加されおよび/もしくは再循環されるニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)の量は、
追加されおよび/もしくは再循環されるニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)が、有機相および酸相の間の界面張力の低下をもたらし、且つ/または、再循環されたニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)が、有機相および酸相の改善された分散性、特に改善された乳化性をもたらすような方法で;且つ/または、
ニトロ化されおよび/もしくは反応されるニトロ化可能な芳香族有機化合物(芳香族化合物)に基づいた、追加されおよび/もしくは再循環されるニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)の重量比が、0.01〜60重量%の範囲内、特に0.1〜50重量%の範囲内、好ましくは5〜45重量%の範囲内、特に好ましくは10〜40重量%の範囲内であるような方法で;且つ/または、
硝酸/硫酸硝化酸混合物の硫酸に基づいた、追加されおよび/もしくは再循環されるニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)の重量比が、0.01〜10重量%の範囲内、特に0.2〜5重量%の範囲内、好ましくは0.5〜3重量%の範囲内、特に好ましくは1〜2重量%の範囲内であるような方法で;
選択されることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載の方法。 - 変換および/もしくはニトロ化反応のために追加されおよび/もしくは再循環されるニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)は、下記する配置(i)〜(iv)の少なくとも1つで追加されおよび/もしくは導入されることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1つに記載の方法。
(i)すべて他の反応物の開始反応混合物;且つ/または、(ii)特に硝酸/硫酸硝化酸混合物の生成前の硝酸/硫酸硝化酸混合物の硫酸;且つ/または(iii)硝酸/硫酸硝化酸混合物;且つ/または、(iv)ニトロ化されるニトロ化可能な芳香族有機化合物(芳香族化合物)。 - 追加されおよび/もしくは再循環される前記ニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)は、下記する配置(i)〜(iv)の少なくとも1つから生じることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1つに記載の方法。
(i)好ましくは酸性水相(酸相)の除去の後のおよび/もしくは取得されたニトロ化混合物の使用済み硝化酸および粗ニトロ化芳香族有機化合物(粗ニトロ化芳香族化合物)への相分離の後の粗ニトロ化芳香族有機化合物(粗ニトロ化芳香族化合物);且つ/または(ii)特に酸もしくは中性洗浄の後の洗浄されたニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物);且つ/または(iii)洗浄された、特に酸もしくは中性洗浄の後で得られた、揮散されもしくは蒸留されもしくは乾燥されたニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物);且つ/または(iv)使用済み硝化酸の濃縮の後の蒸気凝縮によって得られたニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)。 - 変換および/もしくはニトロ化反応のために追加されおよび/もしくは再循環されたニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)は、開始反応混合物の有機相および酸相の両方に導入されおよび/もしくは再循環されること;
特に有機相に基づいて、ニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)の0.1〜35重量%、特に10〜25重量%が、有機相に添加され、酸相に基づいて、ニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)の0.01〜3重量%、特に0.1〜2重量%、好ましくは0.5〜1.5重量%、特に好ましくは1.1〜1.5重量%が、酸相に添加されることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1つに記載の方法。 - 変換および/もしくはニトロ化反応の後に生じる使用済み硝化酸は、粗ニトロ化芳香族有機化合物(粗ニトロ化芳香族化合物)が分離され、それに続く濃縮が行われ、新しい硝酸および/もしくは硫酸の所定の添加の後、ニトロ化反応に再利用されおよび/もしくは循環されおよび/もしくは再循環されること、ここで、変換および/もしくはニトロ化反応のために添加されおよび/もしくは再循環されるニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)は、濃縮され、任意に新しい硝酸および/もしくは硫酸および/もしくはニトロ化されるニトロ化可能な芳香族有機化合物(芳香族化合物)と混合された使用済み硝化酸に添加されおよび/もしくは導入されること;
特にニトロ化可能な芳香族有機化合物(芳香族化合物)が、時間ベースで、反応の開始直後および/もしくは最後として、好ましくは変換および/もしくはニトロ化反応を開始する第1の分散動作の直後に、反応成分(反応物)に添加されおよび/もしくは導入されることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1つに記載の方法。 - 変換および/もしくはニトロ化反応の後に生じる使用済み硝化酸は、粗ニトロ化芳香族有機化合物(粗ニトロ化芳香族化合物)が分離され、その後に濃縮された後、リサイクル酸として再利用されおよび/もしくは循環されおよび/もしくは再循環されること、ここで、濃縮されたリサイクル酸およびニトロ化されるニトロ化可能な芳香族有機化合物(芳香族化合物)およびニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)の分散が最初に生成され、それに続いて硝酸が、分散に添加され、特にそこに分散され、この方法においてニトロ化反応が開始されること;
特に硝酸は、時間ベースで、反応の開始直後および/もしくは最後として、好ましくは変換および/もしくはニトロ化反応を開始する第1の分散動作の直後に、反応成分(反応物)に添加されおよび/もしくは導入されることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1つに記載の方法。 - 変換および/もしくはニトロ化反応のための開始温度は、70〜120℃の範囲内の温度、特に80〜120℃の範囲内の温度、好ましくは80〜110℃の範囲内の温度、特に好ましくは85〜105℃の範囲内の温度から選択されること;且つ/または、
変換および/もしくはニトロ化反応のための開始温度は、120℃以下、特に100℃以下、好ましくは95℃以下、特に好ましくは90℃以下であることを特徴とする請求項1〜14のいずれか1つに記載の方法。 - 使用される硝酸/硫酸硝化酸混合物は、水性硝酸/硫酸硝化酸混合物であること;且つ/または、
使用される硝酸/硫酸硝化酸混合物は、前記硝酸/硫酸硝化酸混合物に基づいて、60〜79重量%、特に62〜75重量%、好ましくは65〜72重量%の量の硫酸と、1〜8重量%、特に2〜6重量%、好ましくは3〜5重量%の硝酸と、特に合計で100重量%となる比率の水を含有すること;且つ/または、
前記硝酸/硫酸硝化酸混合物は、ニトロ化されるニトロ化可能な芳香族有機化合物(芳香族化合物)の使用される硝酸/硫酸硝化酸混合物に存在する硝酸に対する科学量論比が、1.0〜1.5の範囲内、特に1.05〜1.15の範囲内であるような量において使用されること;且つ/または、
前記硝酸/硫酸硝化酸混合物は、使用済み硝化酸のニトロ化芳香族有機混合物(ニトロ化芳香族化合物)に対する容量ベースの相比が、3:1〜25:1の範囲内、特に4:1〜15:1の範囲内、好ましくは5:1〜8:1の範囲内であるような量において使用されることを特徴とする請求項1〜15のいずれか1つに記載の方法。 - 本方法または変換および/もしくはニトロ化反応は、反応器、特に管状反応器において実行されることを特徴とする請求項1〜16のいずれか1つに記載の方法。
- 本方法または変換および/もしくはニトロ化反応は、反応器、特に管状反応器において実行されること;
ここで、反応器、特に管状反応器における反応混合物の反応時間および/もしくは単粒時間は、硝酸/硫酸硝化酸混合物の硝酸が、少なくとも98%、特に少なくとも99%、好ましくは少なくとも99.5%の範囲内で変換されるような方法において選択されることを特徴とする請求項1〜17のいずれか1つに記載の方法。 - 本方法または変換および/もしくはニトロ化反応は、管状反応器において実行されること;
ここで、管状反応器における反応混合物の反応時間および/もしくは滞留時間は、10〜180秒、特に30〜180秒、好ましくは40〜120秒、特に好ましくは60〜90秒であること;且つ/または、
前記管状反応器における反応混合物の反応時間および/もしくは滞留時間は、180秒を超えない範囲、特に120秒を超えない範囲であること;且つ/または、
前記管状反応器における反応混合物の流速は、特に逆混合なしの栓流が広がるような方法において選択されること;且つ/または、
前記管状反応器における反応混合物の流速は、0.01〜10m/s、特に0.1〜5m/s、好ましくは0.2〜3m/s、特に好ましくは0.5〜2m/s、より好ましくは0.8〜1.5m/sであることを特徴とする請求項1〜18のいずれか1つに記載の方法。 - 本発明または変換および/もしくはニトロ化反応は、管状反応器において実行されること、ここで、管状反応器は、特に添加的に混合エネルギーを導入するための1つ以上、好ましくは複数の混合要素を備えること;
特に、前記混合要素は、金属プレート、特に衝突もしくは偏向プレートとして、オリフィスプレートとして、静的混合器としてまたは分流器として形成されること;および/または、
特に10〜1000ジュール/リットル、好ましくは10〜500ジュール/リットル、特に好ましくは20〜200ジュール/リットルの混合エネルギーが、混合要素によって導入されること;且つ/または、
特に混合要素毎の圧力降下は、0.1〜3.0バール、好ましくは0.3〜1.5バール、特に好ましくは0.3〜0.8バールであること;且つ/または、
前記混合要素は、硝酸/硫酸硝化酸混合物の硝酸の変換が、前記反応器の最初の10〜30%において、少なくとも40%、特に少なくとも50%、好ましくは少なくとも60%となるような方法において、前記管状反応器に配置されること;且つ/または、
前記混合要素は、導入された硝酸の変換が、前記管状反応器の最終端で、少なくとも98%、好ましくは少なくとも99%、特に好ましくは99.5%であるような方法において、前記管状反応器内に配置されることを特徴とする請求項1〜19のいずれか1つに記載の方法。 - 本方法または変換および/もしくはニトロ化反応は、管状反応器において実行されること、ここで、特に分散もしくはエマルション、特に開始反応材料もしくはニトロ化混合物を生成するための分散装置、好ましくは混合装置が、前記反応器、特に管状反応器の上流側に配置されること;
特に,前記分散装置、特に前記混合装置は、攪拌容器、噴流混合器もしくはポンプ、特に遠心ポンプとして構成されること;且つ/または、
前記分散装置、特に前記混合装置は、ポンプ、特に遠心ポンプとして構成されること;且つ/または、
特に、分散装置、特に混合装置は、特に好ましくは中央駆動噴流および特に環状噴流の形の前記駆動噴流の周囲の媒体を生成する噴流混合器として構成されること;且つ/または、
特に、前記分散装置、特に混合装置は、反応器、特に管状反応器の上流側、特に上流側すぐに配置されること、特に前記分散装置から反応器に入ること、特に分散装置は、前記反応器と一体化されることおよび/もしくは反応器の構成要素であることを特徴とする請求項1〜20のいずれか1つに記載の方法。 - 対応するニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)の形のニトロ化生成物を与えるためにニトロ化可能な芳香族有機化合物(芳香族化合物)をニトロ化するための、特に断熱ニトロ化するための製造プラント(ニトロ化プラントもしくはプラント)であって、特に請求項1〜21のいずれか1つに記載の方法を実行するための製造プラントにおいて、
前記製造プラントは、下記するユニットおよび装置を具備することを特徴とするもの。
(a) 特にニトロ化反応を実行するための1つ以上の反応器、好ましくは管状反応器を有し、対応するニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)を与えるために、ニトロ化可能な芳香族有機化合物(芳香族化合物)をニトロ化し、特に断熱ニトロ化するためのニトロ化ユニット(N);
(b) 製造ラインのニトロ化ユニット(N)の下流側に任意に配置され、特に使用済み硝化酸をニトロ化粗生成物から分離するための少なくとも1つの分離ユニット(S)、特に1つの分離装置(分離機);
(c) 前記製造ラインに存在するニトロ化ユニット(N)および所定の分離装置(S)の下流側に配置され、特に1つ以上の洗浄段階において、洗浄媒体でニトロ化粗生成物の洗浄を実行するための少なくとも1つの洗浄ユニット(W);
(d) 前記製造ラインの洗浄ユニット(W)の下流側に配置され、洗浄媒体から洗浄されたニトロ化生成物を分離するための分離ユニット、特に分離装置(分離機);
ここで、前記製造プラントは、ニトロ化ユニット(N)に、特にニトロ化ユニット(N)の開始反応混合物にニトロ化生成物を部分的に再循環させるための少なくとも1つの再循環装置(R)を具備すること。 - 前記ニトロ化ユニット(N)は、反応器として、少なくとも1つの管状反応器を具備することを特徴とする請求項22記載の製造プラント。
- 前記ニトロ化ユニット(N)は、反応器として少なくとも1つの管状反応器を具備すること、ここで、前記管状反応器は、特に添加的な混合エネルギーを導入するための1つ以上、好ましくは複数の混合要素を備えるものであること;
特に、前記混合要素は、金属プレート、特に衝突もしくは偏向プレートとして、オリフィスプレートとして、静的混合器としてもしくは分流器として構成されること;且つ/または、
特に、前記混合要素は、10〜1000ジュール/リットル、好ましくは10〜500ジュール/リットル、特に好ましくは20〜200ジュール/リットルの混合エネルギーが、動作状態において混合要素によって導入為れるような方法において構成されること;且つ/または、
特に、動作状態における混合要素毎の圧力降下は、0.1〜3.0バール、0.3〜1.5バール、特に好ましくは0.3〜0.8バールであること;且つ/または、
特に、前記混合要素は、動作状態において、硝酸/硫酸硝化酸混合物の硝酸の変換が、前記反応器の最初の10〜30%において、少なくとも40%、特に少なくとも50%、好ましくは少なくとも60%であるような方法において、前記反応器内に配置されること;且つ/または、
特に、前記混合要素は、前記導入された硝酸の変換は、前記反応器の終端において、少なくとも98%、好ましくは少なくとも99%、特に好ましくは少なくとも99.5%であるような方法において、前記管状反応器に配置されることを特徴とする請求項22または23に記載の製造プラント。 - 分散もしくはエマルション、特に開始反応混合物もしくはニトロ化混合物を生成するための分散装置、特に混合装置は、前記ニトロ化ユニット(N)の前記反応器もしくは複数の反応器、特に管状反応器の上流側に配置されること;
特に、前記分散装置、特に混合装置は、攪拌容器、噴流混合器もしくはポンプ、特に遠心力ポンプとして構成されること;且つ/または、
特に、前記分散装置、特に混合装置は、ポンプ、特に遠心力ポンプとして構成されること;且つ/または、
特に、前記分散装置、特に混合装置は、噴流混合器として構成されるとともに、該噴流混合器は、好ましくは中央駆動噴流および特に環状噴流の形の駆動噴流の回りの媒体とを生成すること;且つ/または、
特に、前記分散装置、特に混合装置は、反応器、特に管状反応器の上流側、好ましくは直接的な上流側に配置されるとともに、特に前記分散装置から反応器に入ること、特に分散装置は、反応器と一体に形成されることおよび/もしくは反応器の構成要素であることを特徴とする請求項22〜24のいずれか1つに記載の製造プラント。 - 前記洗浄ユニット(W)は、
− ニトロ化粗生成物および洗浄媒体を接触させ且つ乳化させるための少なくとも1つの分散装置、特に少なくとも1つの混合装置、且つ、
− 前記分散装置の下流側に配置され、前記分散装置において生成されたニトロ化粗生成物および洗浄媒体のエマルションに供給するための管状反応器;特に、前記管状反応器は、管状反応器をエマルションが通過する間に、ニトロ化粗生成物に最初に存在する不純物を排除することを可能にするような方法において、且つ/または、ニトロ化粗生成物に最初に存在する不純物が、管状反応器をエマルションが通過する間に洗浄媒体に移行し、それによって中和されるような方法において、構成されるものを具備することを特徴とする請求項22〜25のいずれか1つに記載の製造プラント。 - 前記洗浄ユニット(W)は、2つの洗浄段階、特に少なくとも1つの酸洗浄および少なくとも1つの中性洗浄を実行するように構成されることを特徴とする請求項22〜26のいずれか1つに記載の製造プラント。
- 前記洗浄ユニット(W)は、少なくとも3つの洗浄段階を有する洗浄を実行するように構成されること、特に前記洗浄は、(i)洗浄媒体として好ましくは水もしくはミネラル酸を使用して酸媒体において実行される少なくとも1つの第1の洗浄段階(「酸洗浄」)、(ii)洗浄媒体として好ましくは塩基を使用してアルカリ(塩基)媒体において実行される少なくとも1つの第2の洗浄段階(「塩基洗浄」)、および(iii)好ましくは洗浄媒体として水を使用して中性媒体において実行される少なくとも1つの第3の洗浄段階(「中性洗浄」)を具備することを特徴とする請求項22〜27のいずれか1つに記載の製造プラント。
- ニトロ化ユニット(N)にニトロ化生成物を部分的に再循環させるための再循環装置(R)は、部分的に再循環されるニトロ化生成物が、製造流の下記する(i)〜(iv)の位置の少なくとも1つから取り出されるような方法において構成されおよび/もしくは配置されることを特徴とする請求項22〜28のいずれか1つに記載の製造プラント:(i)好ましくは酸性水相(酸相)の排除の後および/もしくは取得されたニトロ化混合物の使用済み硝化酸および粗ニトロ化芳香族有機化合物(粗ニトロ化芳香族化合物)への粗ニトロ化芳香族有機化合物(粗ニトロ化芳香族化合物)の分離の後の粗ニトロ化芳香族有機化合物(粗ニトロ化芳香族化合物);且つ/または、(ii)特に、酸もしくは中性洗浄の後に、洗浄されたニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物);(iii)洗浄され、特に酸性もしくは中性洗浄の後に得られおよび揮散されもしくは蒸留されもしくは乾燥されたニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物);且つ/または、(iv)使用済み硝化酸の濃縮の後の蒸気凝縮において得られたニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)。
- 前記ニトロ化ユニット(N)へのニトロ化生成物の部分的な再循環のための再循環装置(R)は、部分的に再循環されたニトロ化生成物が、製造流の下記する(i)〜(iv)の位置の少なくとも1つに添加されおよび/もしくは導入為れるような方法において構成されおよび/もしくは配置されることを特徴とする請求項22〜29のいずれか1つに記載の製造プラント:(i)すべて他の反応物の開始反応混合物;且つ/または(ii)特に硝酸/硫酸硝化酸混合物の製造前の硝酸/硫酸硝化酸混合物の硫酸;且つ/または(iii)硝酸/硫酸硝化酸混合物;且つ/または(iv)ニトロ化されるニトロ化可能な芳香族有機化合物(芳香族化合物)。
- 前記製造プラントは、使用済み硝酸を再利用するための少なくとも1つのリサイクル装置(RA)を具備すること;
特に、リサイクル装置(RA)は、使用済み硝化酸を濃縮するための装置および新しい硝酸および/もしくは硫酸を添加するための装置を任意に具備することを特徴とする請求項22〜30のいずれか1つに記載の製造プラント。 - 請求項1〜21の記載された特徴の1つまたは複数によって特徴づけられることを特徴とする請求項22〜31のいずれか1つに記載の製造プラント。
- 分散剤(分散薬剤)、特に乳化剤として、特に対応する非ニトロ化芳香族有機化合物のニトロ化反応ためのニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)の使用。
- 有機相および酸相の界面張力を低下させるためのおよび/もしくは対応する非ニトロ化芳香族有機化合物のニトロ化、特にニトロ化反応における有機相および酸相の分散性の改善のためのニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)の使用。
- 収率を増加するためのおよび/もしくは副産物形成を減少させるためのおよび/もしくは合計反応時間の短縮化および/もしくは対応する非ニトロ化芳香族有機化合物のニトロ化、特にニトロ化反応における反応開始温度を低下させるためのニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)の使用。
- ニトロ化可能な芳香族有機化合物(芳香族化合物)は、対応するニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)に、好ましくは断熱ニトロ化反応において、硝酸/硫酸硝化酸混合物で変換されること;
対応するニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)は、ニトロ化可能な芳香族有機化合物(芳香族化合物)および硝酸/硫酸硝化酸混合物を含有する開始反応混合物に添加され、且つ、変換および/もしくはニトロ化反応は、ニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)の存在下で開始されおよび/もしくは実行されること;且つ/または、
取得されたニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)は、ニトロ化反応に部分的に再循環され、それに続く変換および/もしくはニトロ化反応は、ニトロ化芳香族有機化合物(ニトロ化芳香族化合物)の存在下で開始されおよび/もしくは実行されることを特徴とする請求項33〜35のいずれか1つに記載の使用。 - 請求項1〜32のいずれか1つに記載の特徴の1つもしくは複数によって特徴づけられる請求項33〜36のいずれか1つに記載の使用。
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