KR20120046325A - 단일 니트로화 유기 화합물의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단일 니트로화된 유기 화합물을 연속적으로 제조하는 공정, 특히 모노니트로벤젠을 제조하는 공정에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 니트로벤젠을 제조하기 위한 개선된 연속적 단열 공정에 관한 것이다.

Description

모노니트로톨루엔의 제조 방법{PROCESS FOR PREPARING MONONITROTOLUENE}
본 발명은 단일 니트로화 유기 화합물을 연속적으로 제조하는 공정(방법), 특히 모노니트로벤젠을 제조하는 공정에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 니트로벤젠을 제조하는 개선된 연속적 단열 공정에 관한 것이다.
방향족을 니트로화하는 공정, 특히 벤젠을 니트로화하는 공정은 이전부터 공지되어 오고 있으며, 그리고 예를 들면 모노니트로벤젠, 구체적으로 아닐린의 제조에 사용되는 것을 얻기 위해서 수 십년 동안 상업적으로 사용되어 오고 있다. 전형적으로, 니트로벤젠의 제법은 질산 및 황산을 벤젠에 첨가하는 것을 포함한다. 이 니트로화는 발생되는 반응열에 의해 60 내지 70℃의 온도 범위 내에서 수행할 수 있거나, 또는 단열 조건 하에 수행할 수 있다. 이 반응을 수행하기 위해서, 질산 및 황산이 혼합되고, 벤젠이 계량 첨가되며, 그 벤젠이 질산과 반응하여 물 및 기본적으로 니트로벤젠을 생성하게 된다.
벤젠과 질산이 반응되는 반응 영역은 교반형 탱크 또는 관형 반응기의 배열로 구성될 수 있으며, 그 반응에서는 우수한 혼합이 요구된다. 그러므로, 복수의 분산 부재가 관형 반응기의 길이에 걸쳐 배열 및 분포되어 있으며, 벤젠, 질산, 황산 및 물의 강력한 혼합을 보장하는 관형 반응기를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 반응기는 예를 들면 WO 2001/64333 A2에 기술되어 있다.
반응 후 얻어지는 기본적으로 질산 무함유 반응 생성물은 2가지 상, 미정제 니트로벤젠이라고도 칭하고 니트로벤젠, 벤젠 및 그 니트로벤젠 중에 용해된 물 및 황산의 일정량을 기본적으로 포함하는 제1 상, 및 소모된 산이라고도 칭하고 물, 황산 및 그 황산 중에 용해된 니트로벤젠을 기본적으로 포함하는 제2 상이 형성되는 상 분리 장치로 이송된다.
산성 상과 벤젠 상이 반응 동안 미혼화성이기 때문에, 그 반응 속도 및 공간-시간 수율은 상들 간의 질량 이동에 의해, 즉 서로 간의 각 상의 큰 계면 면적을 노출시킬 수 있는 성능에 의해 고도로 제한된다. 그 계면 면적이 확대될 때, 상들 간의 반응 속도가 증가하게 된다. 통상적인 니트로벤젠 제조 플랜트에서, 그러한 계면 면적은 고 전단력을 액체에 인가하는 하나 이상의 혼합 용기에서 반응 참가 물질을 전환시킴으로써 형성된다.
벤젠의 공업적 니트로화에서, 주요 니트로벤젠 생성물 이외에도, 다수의 부산물이 또한 수 백(100) ppm 내지 수 천(1000) ppm의 크기 정도로 얻어지기도 한다. 발생하는 부산물은 2가지 군: 다중 니트로화 벤젠 및 단일 또는 다중 니트로화된 페놀계 부산물으로 나눌 수 있다. 그 발생하는 다중 니트로화 벤젠은 이성질체성 디니트로벤젠: 1,2-디니트로벤젠, 1,3-디니트로벤젠 및 1,4-디니트로벤젠이다. 그 형성된 페놀계 부산물은 이성질체성 니트로화 페놀: 2-니트로페놀, 3-니트로페놀 및 4-니트로페놀이다. 이성질체성 이중 니트로화 페놀: 2,4-디니트로페놀 및 2,6-디니트로페놀이 또한 얻어지고, 삼중 니트로화 2,4,6-트리니트로페놀(피크린산)도 마찬가지이다. 그 부산물이 단지 저 농도로만 얻어지지만, 부산물은 고 독성 및 생태독성 때문에 그리고 제거의 복잡성 때문에, 생성물 및 폐수 처리에서 복잡성의 수준의 증가를 유발하므로, 니트로벤젠 공정의 경제적 실행 가능성을 매우 높은 정도로 손상시키게 된다.
상기 언급된 부산물의 발생을 감소시키기 위해서, 과량의 벤젠이 전형적으로 사용되고, 특히 다중 니트로화 벤젠의 형성을 억제하기 위해서 특정 구성을 지닌 반응기가 사용된다. 이러한 목적을 위해서, 예를 들면 WO 01/46433 A2에서는 분산 영역이 진정 영역과 교대하는 관형 반응기를 사용하는 것을 제안하고 있다. 그러나, 이러한 반응기의 한가지 단점은 반응기의 진정 영역에서 상들의 현저한 분리(침강)가 존재하고, 이것이 분산 영역 하류에서 개별 반응물들의 매우 에너지 집약적인 혼합을 요구한다는 점이다.
본 발명의 목적은 니트로화 방향족을 연속적으로 제조하기 위한, 특히 니트로벤젠을 제조하기 위한 공정에 관한 것으로, 이 공정은 단순 구성의 관형 반응기에서 수행할 수 있으며, 그리고 높은 최종 전환율 및 소량의 부산물을 제공할 수 있다.
이 목적은 하나 이상의 방향족을, 질산, 황산 및 물을 포함하는 혼합물과 반응시킴으로써 니트로화 방향족을 연속적으로 제조하는 공정으로서,
(a) 하나 이상의 방향족, 및 질산, 황산 및 물을 포함하는 혼합물을 임의 순서로 관형 반응기 내로 공급하는 단계로서, 상기 관형 반응기는 반응기 직경의 30 내지 70 배에 상응하는 거리에서 반응기의 총 길이에 걸쳐 배열되어 있는 160°내지 200°의 범위에 있는 편향 각을 지닌 복수의 수직 관 벤드(vertical tube bend), 및 고 역혼합(backmixing)이 관형 반응기의 제1 부분에서 존재하고 보다 낮은 보다 낮은 역혼합이 반응기의 제2 부분에 존재하도록 배열되어 있는 다수의 정적 혼합 부재(static mixing element)를 갖는 것인 단계,
(b) 반응 혼합물을 얻기 위해서, 반응기에서 하나 이상의 방향족, 및 질산, 황산 및 물을 포함하는 혼합물을 단열 조건 하에 전환시키는 단계, 및
(c) 반응을 수행한 후 단계 (b)에서 얻어지는 반응 혼합물을 유기상과 수상으로 분리하는 단계
를 포함하는 공정에 의해 달성된다.
놀랍게도, 본 출원인은 본 발명에 따른 공정의 도움으로, 방향족 모노니트로 화합물, 특히 니트로벤젠은 비싸고 복잡한 반응기를 전혀 사용할 필요가 없이 적은 비율의 부산물과 함께 높은 수율로 제조될 수 있다는 점을 발견하게 되었다.
반응기 직경의 30 내지 70배, 바람직하게는 40 내지 60배, 보다 바람직하게는 45배 내지 55배에 상응하는 거리에서 반응기의 총 길이에 걸쳐 배열되어 있는, 160°내지 200°범위에 있는 편향 각, 바람직하게는 180°의 편향 각을 지닌 복수의 수직 관 벤드를 포함하는 관형 반응기를 사용하면, 극히 최소한의 장치 복잡성 및 낮은 에너지 공급으로, 사용된 반응물, 하나 이상의 방향족, 및 질산, 황산 및 물을 포함하는 혼합물의 매우 효과적인 혼합이 달성되고, 이의 결과로서 고 분산 작용 및 이로써 고 반응 속도가 동시에 유리하게 달성된다. 용어 "수직 관 벤드(vertical tube bend)"는 본 발명의 문맥에서 기부에 대하여 수직으로 정렬되어 있으며 그리고 이로써 2상 혼합물을 재분산시키는 작용을 하는 관 벤드를 의미하는 것으로 이해된다. 유리하게도, 그 2상 혼합물은 매우 효과적으로 혼합되고, 동시에 최소한 수준의 장치 복잡성을 지닌 수직 관 벤드를 통과하여 흐르게 된다.
관형 반응기에서 관 벤드의 배열은 반응 조건에 따라 좌우된다. 본 발명의 한 실시양태에서, 관형 반응기는 벤드에 의해 6개 내지 18개의 챔버, 보다 바람직하게는 10개 내지 12개의 챔버로 분할된다. 본 발명의 추가 실시양태에서, 그 관 벤드들은 관형 반응기의 총 길이에 걸쳐 등거리로 배열되어 있다.
본 발명에 따른 공정을 수행하는 관형 반응기는 관 벤드 간의 상호작용에서 고 역혼합이 관형 반응기의 제1 부분에 존재하고 보다 낮은 역혼합이 관형 반응기의 제2 부분에 존재하도록 배열되어 있는 다수의 정적 혼합 부재를 추가로 포함한다. 고 역혼합이 존재하는 관형 반응기의 제1 부분의 길이는 관형 반응기의 총 길이의 20 내지 40%이고, 바람직하게는 관형 반응기의 총 길이를 기준으로 하여 25 내지 35%이며, 보다 낮은 역혼합이 존재하는 관형 반응기의 제2 부분의 길이는 관형 반응기의 총 길이를 기준으로 하여 60 내지 80%, 바람직하게는 65% 내지 75%이다. 반응 조건에 따라 좌우되긴 하지만, 그 정적 혼합 부재는 상기 정의된 조건이 상응하는 구역에서 존재하는 방식으로 배열되어 있다. 본 발명의 문맥에서 "고 역혼합"은 보덴슈타인 수(Bodenstein number)가 5보다 더 작은 값(들)을 갖는 것으로 가정한 조건이 반응기의 그러한 소구역(subregion)에 존재한다는 것을 의미한다. "보다 낮은 역혼합"은 보덴슈타인 수가 5보다 더 큰 값(들)을 갖는 것으로 가정한 조건이 반응기의 그러한 소구역에 존재한다는 것을 의미한다. 관 벤드의 배열 및 정적 혼합 부재의 배열은 상응하는 조건이 반응기의 상응하는 구역에 존재하도록 하는 기술적 지식에 기초하여 해당 기술 분야의 당업자에 의해 수행될 수 있다.
관형 반응기에 존재하는 정적 혼합 부재는 제한기, 특히 오프셋 제한기, 베드 및 적당한 오리피스를 갖는 플레이트인 것이 바람직하다. 단열 반응 체제에서 발생하는 고 반응 온도 및 공격적인 공급원료가 플레이트의 재료에 대한 요구를 높게 만들기 때문에, 그러한 플레이트에는 그러한 조건 하에 실질적으로 비활성인 재료가 사용되고, 스테인레스강 또는 탄탈 플레이트 및 코팅 또는 세라믹 재료가 보다 바람직하다.
플레이트는 분산 부재로서 작용을 하고, 오리피스를 갖는다. 그 오리피스는 슬래트(slat), 홀(hole) 또는 보어(bore)일 수 있다. 그 오리피스는 보어인 것이 바람직한데, 그 이유는 그것의 제조가 달성하기에 매우 단순하기 때문이다. 그러나, 또한 다른 오리피스 형태를 선택하는 것도 가능하다. 본 발명의 한 실시양태에서, 천공된(perforated) 플레이트로서 구성된 플레이트를 사용하는 것이 유리한 것으로 밝혀졌다. 이러한 천공된 플레이트는 본 발명의 한 실시양태에서 플레이트의 면적에 걸쳐 대칭적으로 또는 균일적으로 배열되어 있는 복수의 홀을 갖는다. 본 발명의 추가 실시양태에서, 그 천공된 플레이트는 단위 면적 당 홀의 군일한 분포로부터 유래되는 단위 면적 당 보다 적은 수의 홀이 제공되는 면적을 갖는다.
본 발명의 특히 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 공정에서, 보어 및 삼각형 및/또는 사각형 및/또는 오각형 및/또는 육각형 또는 분절형 컷아웃(cutout)을 둘 다 갖는 플레이트를 사용하는 것이 유리한 것으로 밝혀졌다. 이러한 컷아웃은 플레이트의 면적의 부분에 걸쳐 균일하게 분포되는 것이 바람직하고, 동시에 컷아웃은 플레이트의 면적의 다른 부분에 걸쳐 배열 분포되어 있다. 그 삼각형 및/또는 사각형 및/또는 오각형 또는 분절형 컷아웃은 본 발명의 한 실시양태에서, 단지 부분적으로 펀칭되고, 그 컷아웃은 플레이트의 평면으로부터, 바람직하게는 흐름 방향으로 굽어지고, 배플로서 작용하게 된다. 그러한 플레이트의 사용은 본 발명에 따른 공정에 사용된 반응물들의 매우 유리한 혼합을 유도하게 된다.
본 발명에 따른 공정에 사용된 반응기는 수직으로 정렬되는 것이 바람직하고, 하단 및 상단을 갖는다. 반응기의 하단은 반응물, 하나 이상의 방향족, 및 질산, 황산 및 물을 포함하는 혼합물의 입장을 위한 하나 이상의 공급 수단을 가지며, 그리고 상단은 반응 혼합물을 회수하기 위한 하나 이상의 회수 수단을 갖는다. 본 발명의 하나의 실시양태에서, 반응물은 하나 이상의 펌프의 도움으로 공급된다. 바람직한 실시양태에서, 반응기는 유기상 및 수상을 위한 공급 수단을 추가로 가지며, 그 공급 수단은 반응기에 존재하는 개별 챔버 내로의 공급을 가능하게 한다.
반응 참가 물질들은 함께 공급될 수 있지만, 또한 개별적으로 또는 그 물질들 중 2개 또는 3개로 된 혼합물로, 반응기에 동시적으로 또는 연속적으로 공급될 수 있다. 본 발명의 한 실시양태에서, 그 반응 참가 물질은 상기 언급된 방식으로 하나 이상의 공급수단(feed)(들), 예컨대 노즐(들)을 통해 도입될 수 있다.
반응의 성공을 위한 보다 작게 중요한 것은 반응 참가 물질, 질산, 방향족 및 황산 및 물이 서로 혼합되는 순서 및 조성이며, 단 결과로 생성된 반응 혼합물은 전반적인 혼합 후에 본 발명의 조성을 갖는다는 점을 전제로 한다.
전체 반응기에 걸쳐, 내부재, 특히 플레이트를 통해 원하지 않는 역류를 방지하기 위해서, 관형 반응기에서, 플레이트 당 0.05 내지 3 bar의 압력 강하를 발생시키는 플레이트를 사용하는 것이 바람직하다. 방향족의 단열적 단일 니트로화의 경우, 0.05 내지 1 bar, 가장 바람직하게는 0.08 내지 0.8 bar의 압력 강하를 발생시키는 플레이트를 사용하는 것이 바람직하다. 플레이트에 대한 압력 강하는 최소치로 유지되는 것이 바람직하며, 그 이유는 예를 들어 보다 높은 압력 강하를 제공하는 것이 보다 높은 성능의 펌프를 필요로 하고, 이어서 전반적인 공정에서 보다 높은 비용을 유발하기 때문이다.
본 발명의 한 실시양태에서, 반응물은 하나 이상의 공급수단을 통해 공급되고, 이 공급수단은 고 혼합으로 반응물을 관형 반응기 내로 공급하는 것을 허용한다. 본 발명의 한 실시양태에서, 하나 이상의 방향족은 하나의 공급수단, 예를 들면 노즐을 통해 관형 반응기 내로 공급될 수 있으며, 그리고 질산, 황산 및 물을 포함하는 혼합물은 추가의 공급수단, 예를 들면 노즐을 통해 반응기 내로 공급될 수 있고; 바람직한 실시양태에서, 하나 이상의 방향족, 및 질산, 황산 및 물을 포함하는 혼합물은 하나의 공급수단을 통해, 예를 들면 노즐을 통해 관형 반응기 내로 동시적으로 공급될 수 있다. 추가의 바람직한 실시양태에서, 질산, 황산 및 물을 포함하는 혼합물은, 복수의 공급수단을 통해, 예를 들면 복수의 노즐을 통해 관형 반응기에 공급되며, 그 복수의 노즐은 관형 반응기의 길이에 걸쳐 배열 분포되어 있다.
본 발명에 따른 공정 내에 있거나 그 공정에 사용되는 노즐(들)은, 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 반응기 기술의 분야에서 당업자에 공지되어 있다. 그 노즐은 이것이 액적의 발산 패턴(완전 콘형)을 생성하며 그리고 언급된 액적에 회전 운동 부재를 부여할 수 있거나 부여할 수 없는 발산 전이 층으로서 관류를 방출할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 그러한 흐름 패턴은 분무-건조 기술로부터 공지된 노즐을 사용함으로써 얻어질 수 있다. 그 노즐은 결과로 생성된 나선형 스트림을 얻기 위해서 선형 발산 스트림 상에 중첩되는 방사형(나선형) 배출 스트림을 생성하기 위해서 하나 이상의 접선형 또는 나선형 통로를 한정하는 내벽 또는 다른 수단을 갖는 것이 바람직하며, 그 결과로 생성된 나선형 스트림은 배출시 형성된 액적의 분산을 강화시키는 작용을 한다. 그 노즐은 70°이하의 배출 콘 각도를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 공정에 사용된 공급수단은 반응기 기술의 분야에서 당업자에 공지되어 있다. 그 공급수단은 이것이 예비혼합을 미리 발생시키도록 구성되는 것이 바람직하다. 이는 당업자에게 공지된 상이한 혼합 노즐을 사용함으로써 달성할 수 있지만, 또한 정적 혼합기 또는 T-피이스(piece)를 사용하여 달성할 수도 있다.
공급수단을 통한, 특히 노즐을 통한 선형 유체 흐름 속도가 전형적으로 5 내지 50 m/s이고, 이로써 10 내지 1000 ㎛의 평균 액적 크기가 달성된다.
반응 참가 물질들은 20 내지 110℃의 범위, 바람직하게는 40 내지 100℃의 범위, 보다 바람직하게는 55 내지 95℃의 범위에 있는 공급수단에서 또는 반응기에서 혼합된다. 단열 반응 조건이 유지된다. 목적 온도는 혼합 온도의 수준, 반응 참가 물질의 비율 및 전환율에 따라 좌우되고; 그 온도는 일반적으로 140℃, 보통 130℃를 초과하지 않는다.
본 발명에 사용될 수 있는 방향족 화합물은, 예를 들면 벤젠, 톨루엔, 클로로벤젠, 나프탈렌 및 안트라퀴논이다. 바람직한 실시양태에서, 방향족 화합물은 벤젠이다.
질산, 황산 및 물을 포함하는 혼합물 내의 질산 비율은, 질산, 황산 및 물의 합을 기준으로 하여, 1 내지 8 중량%, 바람직하게는 2 내지 6 중량%, 보다 바람직하게는 2.5 내지 4 중량%이다. 질산은 고도로 농축된 형태로 또는 공비 형태로 사용될 수 있지만, 대략 60 내지 65 중량%이고 저렴하게 이용가능한 "약산"의 형태로 사용될 수 있는 것이 바람직하다.
질산, 황산 및 물을 포함하는 혼합물 내의 황산 함량은, 질산, 황산 및 물의 합을 기준으로 하여, 58 내지 74 중량%, '바람직하게는 60 내지 70 중량%, 보다 바람지갛게는 63 내지 68 중량%, 가장 바람직하게는 64 내지 67 중량%이다.
100 중량%에 이르는 잔량은 물이다. 이는 사실 황산의 희석 물로서, 질산의 희석 물로서 또는 언급된 형태 중 하나 이상으로서 사용될 수 있다. 보다 바람직하게는, 물은 황산 및 질산 둘 다의 희석 물로서 존재한다.
HNO3에 대한 하나 이상의 방향족, 특히 벤젠의 몰비는 일반적으로 0.9 내지 1.5이다. 바람직하지 못한 다중 니트로화 방향족, 특히 다중 니트로화 벤젠의 형성을 최소화하기 위해서, 질산에 대한 방향족의 몰비는 바람직하게는 1.0 내지 1.5, 보다 바람직하게는 1.03 내지 1.3, 가장 바람직하게는 1.05 내지 1.2이다. 니트로벤젠의 제조의 경우에서 본 발명에 따른 공정의 반응은 다음의 반응식: C6H6 + HNO3 → O2N-C6H5 + H2O으로 표시된다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시양태에서는, 벤젠 및 HNO3이 공정 내로 도입되고, 모노니트로벤젠 및 물이 배출되고, 반면에 기술된 H2SO4/H2O 혼합물이 반응 매질을 구성하게 된다. 희석된 질산이 산업적 실시에서 사용되는 것이 유리하기 때문에, 또한 반응의 물 이외에도 질산의 희석 물을 배출하는 것도 필요하다.
이어서, 반응 참가 물질의 유량이 설명된다. 반응 첨가 물질의 최적 유량은 다양한 인자, 예컨대 반응기 크기 및 반응 조건에 따라 좌우되기 때문에, 이 점에서는 일반화하는 것이 가능하지 하지 않지만, 내부 직경이 50 내지 350 nm인 내부 직경을 지닌 관형 반응기의 경우, 관 내의 선형 유량은 일반적으로 0.20 내지 3.00 m/s, 바람직하게는 0.5 내지 1.5 m/s이다. 관형 반응기에서 반응 첨가 물질의 체류 시간은 반응 조건 및 관형 반응기에 따라 좌우되지만, 일반적으로 0.5 분 내지 5 분, 바람직하게는 0.5 분 내지 2 분이다. 반응기 내의 압력은 일반적으로 2 내지 5 bar이다. 이는 벤젠이 존재하는 온도 조건 하에 액체 형태로 존재하는 것을 보장하게 된다.
관형 반응기의 길이 및 내부 직경은 공정 파리미터에 따라 좌우된다: 관형 반응기의 길이는 일반적으로 2.5 내지 300 m, 바람직하게는 25 내지 200 m, 보다 바람직하게는 100 내지 150 m이다. 반응기의 내부 직경은 마찬가지로 넓은 범위에 걸쳐 다양할 수 있으며, 일반적으로 50 내지 350 mm, 바람직하게는 100 내지 300 mm, 보다 바람직하게는 150 내지 280 mm이다.
단계(c)에서, 관형 반응기로부터 배출되는 반응 혼합물은 분리기에서 유기상과 산성 상으로 분리된다. 제거된 산성 상은 잘 알려진 수단, 예를 들면 장치, 예컨대 진공 증발기에 의해 재농축되며, 이러한 경우 반응에 의해 발생된 열 및 혼합이 사용되고 필요하다면 다시 사용된다. 유기 상으로부터, 원하는 방향족 니트로 화합물은 방향족 화합물의 니트로화에서 일반적으로 수행되는 공정, 예컨대 세척 및 증류 공정에 의해 존재하는 불순물을 제거함으로써 정제할 수 있다.
다음의 실시예는 본 발명에 따른 공정을 예시한 것이다.
실시예 1
내부 직경 d = 200 mm 및 길이 L = 130 m을 지닌 관형 반응기에서, 벤젠과 65% H2SO4, 3% HNO3 및 36% 물을 포함하는 혼성 산을, 출발 온도 T = 90℃에서 단열 조건 하에 반응시키고, 벤젠의 몰과량은 10%이었다. 그 반응기에는 총 15개의 정적 혼합 부재가 구비되어 있고, 그 중 7개가 반응기 체적의 1/3에 장착되고, 5개가 그 체적의 2/3에 장착되며, 그리고 3개가 그 체적의 3/3에 장착되었다. 체류 시간 t = 1.5 분에서, 니트로방향족의 수율은 97%이었다. 페놀계 부수적 성분들의 비율은 1000 내지 5000 ppm이었다. 반응기가 그 길이에 걸쳐 균일하게 분포된 180°반경을 지닌 12개의 관 벤드에 의해 추가로 구비될 때, 그 수율은 98%로 증가하였고, 이러한 경우, 페놀계 부산물의 비율은 10%로 감소될 수 있었다.

Claims (7)

  1. 하나 이상의 방향족을, 질산, 황산 및 물을 포함하는 혼합물과 반응시킴으로써 니트로화 방향족을 연속적으로 제조하는 방법으로서,
    (a) 하나 이상의 방향족, 및 질산, 황산 및 물을 포함하는 혼합물을 임의 순서로 관형 반응기 내로 공급하는 단계로서, 상기 관형 반응기는 반응기 직경의 30 내지 70 배에 상응하는 거리에서 반응기의 총 길이에 걸쳐 배열되어 있는 160°내지 200°의 범위에 있는 편향 각을 지닌 복수의 수직 관 벤드(vertical tube bend), 및 고 역혼합(backmixing)이 관형 반응기의 제1 부분에서 존재하고 반응물의 보다 낮은 역혼합이 반응기의 제2 부분에 존재하도록 배열되어 있는 다수의 정적 혼합 부재(static mixing element)를 갖는 것인 단계,
    (b) 반응기에서 반응 혼합물을 단열 조건 하에 전환시켜서 임의 반응 혼합물을 얻는 단계, 및
    (c) 반응을 수행한 후 단계 (b)에서 얻어지는 반응 혼합물을 유기상과 수상으로 분리하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 정적 혼합 부재는 베드, 천공된(perforated) 시이트, 제한기(restrictor) 및 정적 혼합기로부터 선택되는 것인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 질산, 황산 및 물을 포함하는 혼합물은 관형 반응기의 길이에 걸쳐 배열 분포되어 있는 복수의 공급수단(feed)을 통해 관형 반응기에 공급되는 것인 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 질산에 대한 방향족의 몰비가 1.0 이상 내지 1.5, 바람직하게는 1.03 이상 내지 1.3인 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 어느 하나의 항에 있어서, 관형 반응기는 관 벤드에 의해 6개 내지 18개의 챔버로 분할되는 것인 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 하나 이상의 방향족은 벤젠, 톨루엔, 클로로벤젠, 나프탈렌 및 안트라퀴논으로부터 선택되는 것인 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 하나 이상의 방향족이 벤젠인 방법.
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