KR20130138083A - 니트로화 공정에서 비-방향족 불순물의 제거 - Google Patents

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Abstract

니트로화 제조 공정에서 비-니트로화 방향족 반응물로부터 비-방향족 불순물을 제거하는 방법 및 장치에 있어서, 과량의 몰의 방향족 반응물을 사용하여 방향족 반응물이 니트로화(100)하여 니트로화 방향족 생성물을 생성하고, 비-니트로화 방향족 반응물은 생성된 니트로화 방향족 생성물로부터 회수되고(102) 재순환되어(104) 니트로화 제조 공정에 사용된다. 제거된 과량의 비-니트로화 방향족 반응물의 일부는 우회되어(106) 니트로화 된다(108). 니트로화 스트리임은 사용한 산을 분리하거나(110) 비-방향족 불순물(116)을 분리하는 등 더 가공될 수 있다. 이들 스트리임은 니트로화 생성 트레인에서 적절한 위치로 이송된다(114, 118).

Description

니트로화 공정에서 비-방향족 불순물의 제거{REMOVAL OF NON-AROMATIC IMPURITIES FROM A NITRATION PROCESS}
본 발명은 니트로화 방향족 화합물의 산업적 생산에 관한 것이고, 특히 생산 공정 중의 비-방향족 불순물의 제거에 관한 것이다.
니트로화 방향족 탄화수소류, 예를 들어 니트로벤젠 및 니트로톨루엔, 은 중요한 화학적 중간체이다. 산업적으로, 몇 니트로화 반응은 방향족 화합물에 대해 과량의 몰의 질산을 사용한다. 그러나, 다른 경우, 예를 들어 벤젠과 질산으로 니트로벤젠을 만드는 반응의 경우, 과량의 몰의 방향족 화합물을 사용한다.
니트로 방향족 화합물의 생성을 위한 니트로화 반응에서 과량의 방향족 화합물이 바람직하게 사용되는 특허 문헌의 예로는 미국특허등록 제 5,313,009 호(예를 들어 모노니트로벤젠의 제조); 미국특허등록 제 5.648,565 호(모노니트로톨루엔의 제조); 및 미국특허등록 제 6.586,645 호(니트로클로로벤젠의 제조) 등이 있다.
과량의 몰의 방향족 화합물을 사용하는 산업적인 니트로화 반응은 사용된 과량의 방향족 화합물을 회수하고 재순환시키는 단계(과량의 방향족 회수 단계)를 포함한다. 산업적인 공정에서 니트로벤젠이 생성되고, 증류 칼럼 또는 생증기(live-steam) 스트리퍼(stripper)를 사용하여 과량의 벤젠을 생성된 니트로벤젠으로부터 제거한다(일반적으로, 과량의 방향족 화합물은 생성된 니트로화 생성물에 혼합될 수 있다). 회수된 과량의 벤젠은 일반적으로 약간의 니트로벤젠을 포함할 수 있다.
산업적으로, 니트로화되는 방향족 화합물은 소량의 비-방향족 화합물을 불순물로 포함하게 될 것이다. 벤젠의 경우, 비-방향족 불순물의 예로는 시클로헥산, 메틸-시클로헥산, 및 에틸-시클로펜탄이 있다. 이들 비-방향족 불순물의 농도는 방향족 화합물 원료에 따라 달라진다. 이들 불순물은 대부분 니트로화되지 않고 니트로화 공정 중에 서서히 분해될 수 있으며, 이들의 유기적 성질로 인해 생성된 니트로화 생성물과 혼합된다. 여기에서 `비-방향족 불순물`은 니트로화 생성 트레인에서 니트로화되지 않는 비-방향족 불순물을 의미한다. 이들 비-방향족 불순물의 일반적인 물리적 성질은, 니트로화 반응기에 공급되는 방향족 화합물의 비점과 근접하는 비점을 가지거나, 니트로화 생성물의 비점과 방향족 반응물의 비점 사이에의 비점을 가진다. 예를 들어, 벤젠 및 시클로헥산은 각각 80℃ 및 81℃의 비점을 갖는 반면, 모노-니트로화 생성물(모노니트로벤젠)은 210℃의 비점을 갖는다. 표 1에는 벤젠 원료에 의해 니트로벤젠 플랜트로 도입되고 동일 플랜트의 회수 및 재순환된 벤젠 스트리임에 존재하는 비-방향족 불순물을 나열하였다. 이들 중 대부분은 벤젠의 비점과 근접하는 비점을 가지거나, 벤젠과 모노니트로벤젠 사이의 비점을 갖는다.
화합물 정상 비점(℃) 화합물 정상 비점(℃)
2-메틸-부탄 28 시클로헥산 81
펜탄 36 2,3-디메틸-펜탄 90
2,2-디메틸-부탄 50 3-메틸-헥산 92
시클로펜탄 49 헵탄 98
3-메틸-펜탄 63 메틸-시클로헥산 101
헥산 69 에틸-시클로펜탄 104
2,2-디메틸-펜탄 79 2,4-디메틸-헥산 109
2,4-디메틸-펜탄 80 메틸렌-시클로헥산 103
2,3,3-트리메틸-부탄 81 2,3-디메틸-헥산 116
그 결과, 일부의 비-방향족 불순물이 과량의 방향족 회수 단계(증류 또는 생증기 스트리핑으로)에서 니트로화 생성물로부터 제거된다. 니트로화 생성물로부터 제거되면, 이들 비-방향족 불순물은 회수된 (과량의) 방향족 화합물과 혼합되어 니트로화 반응기로 다시 돌아간다. 그래서, 공정은 일부 비-방향족 불순물이 증가하는 폐 루프를 자연스럽게 형성한다. 일반적으로, 공정에서 증가하는 비-방향족 불순물은 회수 및 재순환된 방향족 스트리임에서 최대 농도로 존재하게 될 것이다. 일단 재순환된 스트리임은 반응 구역으로 되돌아가거나, 저장 장치로 되돌아가고, 비-방향족 불순물은 신선한 방향족 화합물의 부가에 의해 희석된다. 몇 경우에, 이들 비-방향족 불순물의 증가는 플랜트 조작에 지장을 줄 수도 있다. 이 증가가 생산에 지장을 줄지를 예견하는 것은 매우 어렵다. 일부 비-방향족류는 공정 중에 분해되는 경향이 있다. 일단 분해되면, 그 물리적 성질(예를 들어, 증기압, 또는 산 용해도)이 바뀌고, 공정에서 자연스럽게 배기 될 기회가 주어진다. 그 결과, 비-방향족 불순물의 종류와 농도 그리고 플랜트 조작 조건이 생산에 지장을 줄지 여부를 결정하는 역할을 하게 된다.
생산에 지장을 주지 않도록 니트로화 플랜트에서 비-방향족 불순물을 제거하는 일반적인 방법은 배기이다. 예를 들어, 니트로벤젠 생산 장치에서 비-방향족 불순물이 증가하므로 재순환되는 벤젠의 주기적인 배기를 필요로 한다. 요구되는 배기 비율에 따라 벤젠의 손실이 많아지고 비용이 올라가게 된다. 표 2는 공정 중의 니트로벤젠 생산 장치의 각기 다른 지점에서 비-방향족 불순물의 농도를 보여준다. 이들 불순물은, 플랜트에 공급되는 시판 벤젠에는 330 ppm의 농도로 존재하는데, 니트로화 반응기에서 45배로 증가하고 회수 및 재순환된 벤젠에서는 500배로 증가한다.
측정 장소 전체 비-방향족 불순물 농도(%)
저장고로부터 벤젠 0.033
반응기에서 벤젠(저장고로부터 벤젠과 회수된 벤젠이 혼합된 후) 1.5
회수 및 재순환된 벤젠 17.7
과량의 방향족 반응물의 배기를 이용하여 비-방향족 불순물이 증가하는 것을 방지하는 경우, 배기된 스트리임은 일반적으로 폐기된다. 배기된 스트리임을 최종 니트로화 생성물과 혼합하는 것은 일반적으로 선택되지 않는데, 이는 생성물의 질, 특히 잔류 비-니트로화 방향족 화합물의 농도에 영향을 주기 때문이다. 니트로벤젠을 생산하는 경우, 이 방법은 생성물 니트로벤젠이 갖는 벤젠 함량이 일반적으로 수용가능한 상업적 스펙을 초과하게 된다.
디른 산업, 즉 석유 정제에서, 추출 증류를 통해 비-방향족류를 방향족 스트리임으로부터 제거하는 방법이 있다. 이러한 예로는 미국 특허등록 제 4.363,704 호 및 4,514,262 호가 있다. 추출 증류는 일반적인 증류법과는 구별되며 용매가 부다되어 방향족 및 비-방향족 화합물 사이의 휘발 비율을 증가시킨다. 일반적으로, 상대 휘발 도가 다를수록, 스트리핑이나 증류를 사용하여 분리하기 쉬워진다. 추출 증류를 통한 비-방향족의 제거는 복잡하고, 일반적으로 하나 이상의 증류탑을 사용하여 가벼운 불순물과 무거운 불순물을 모두 제거하거나, 하나의 긴 증류 칼럼을 사용하여 여러 추출을 한다. 일반적으로, 일부 용매는 방향족 화합물에 남게 되는데, 이것은 용매에 따라 수요자에게 문제가 될 수도 있다. 따라서, 추출 증류 공정은 니트로화 공정에서 비-방향족 불순물을 제거하는 방법으로 바람직하지 않다.
미국특허등록 5,313,009 미국특허등록 5.648,565 미국특허등록 6.586,645 미국특허등록 4.363,704 미국특허등록 4,514,262 미국특허등록 3,780,116 국제특허공개공보 92/11227
따라서, 니트로화 공정에서 회수 및 재순환되는 과량의 방향족 반응물로부터 비-방향족 불순물을 제거하기 위한 저비용의 방법 및 장치가 필요하다.
본 발명은 니트로화 공정에서 과량의 몰로 사용된 방향족 반응물이 회수 및 재순환되는 경우 생성된 스트리임에서 비-방향족 불순물을 제거하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 본 발명자는 회수된 과량의 미반응 방향족 반응물의 일부를 우회시켜 니트포화시키고, 니트로화 스트리임을 더 가공하여 니트로화 생성 트레인에서 적절한 위치로 이송함으로써 비-방향족 불순물을 제거하고, 증가하는 것을 조절할 수 있었다.
본 발명은 과량의 몰의 방향족 반응물을 사용하여 방향족 반응물이 니트노화되어 니트로화 방향족 생성물이 제조되고, 비-니트로화 방향족 반응물은 생성된 니트로화 방향족 생성물로부터 회수되어 니트로화 제조 공정에 사용하기 위해 재순환되는 니트로화 제조 공정에서, 비-니트로화 방향족 반응물로부터 비-방향족 불순물을 제거하기 위한 방법에 있어서, 회수된, 비-니트로화 방향족 반응물의 일부를 우회시켜 비-니트로화 방향족 반응물과 비-방향족 불순물을 포함하는 스트리임을 형성한 단계, 형성된 스트리임을 니트로화하여 니트로화 방향족 생성물 및 비-방향족 화합물을 포함하는 스트리임을 생성하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 과량의 몰의 방향족 반응물을 사용하여 니트로화 방향족 생성물을 생성하기 위한 니트로화 반응기, 생성된 니트로화 방향족 생성물로부터 비-니트로화 방향족 반응물을 회수하기 위한 분리장치, 및 추출 장치로부터 회수된 비-니트로화 방향족 반응물을 니트로화 반응기로 재순환시키기 위한 재순환 루프를 갖는 니트로화 생성 트레인에서, 비-니트로화 방향족 반응물로부터 비-방향족 불순물을 제거하기 위한 장치에 있어서, 생성 크레인은 비-니트로화 방향족 반응물과 비-방향족 불순물을 포함하는 스트리임을 형성하기 위해 회수된 비-니트로화 방향족 반응물의 일부를 우회시키기 위한 수단, 및 형성된 스트리임을 수용하고 그 안의 비-니트로화 방향족 반응물을 니트포화시켜 니트로화 방향족 생성물 및 비-방향족 불순물을 포함하는 스트리임을 형성하기 위한 2차 니트로화 반응기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치에 관한 것이다.
본 발명은 니트로화 공정에서 회수 및 재순환되는 과량의 방향족 반응물로부터 비-방향족 불순물을 제거하기 위한 저비용의 방법 및 장치를 제공한다.
도 1A는 본 발명의 구현 예의 개략도로, 비-니트로화 방향족 화합물과 비-방향족 불순물을 포함하는 슬립 스트리임이 니트로화된다. 도 1B는 본 발명의 구현예의 개략도로, 2차 니트로화 반응기를 떠난 스트리임이 더 처리되거나 또는 니트로화 생성 트레인으로 이송된다.
도 2는 본 발명의 방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 구현예를, 벤젠의 니트로화로 모노니트로벤젠을 생성하는 반응을 들어 하기에 설명하였다. 그러나, 이 반응은 과량의 몰의 방향족 반응물이 사용되는 니트로화 반응의 일례일 뿐, 본 발명은 모든 니트로화 반응에 적용될 수 있다. 그러한 반응의 예로는 톨루엔의 니트로화로 모노니트로톨루엔을 생성하는 반응, 클로로벤젠으로부터 모노니트로클로로벤젠을 생성하는 반응, 모노니트로톨루엔으로부터 디니트로톨루엔을 생성하는 반응 등이 있다.
먼저, 도 1A를 보면, 니트로화 생성 트레인 10은 니트로화 반응기 20을 갖는데, 이 반응기는 벤젠 스트리임 22 및 혼합 산 스트리임 24(질산 및 황산, 그리고 물)을 받아 니트로벤젠 스트리임 26을 생성하고, 이 반응기는 또한 비-방향족 화합물 및 반응하고 남은 벤젠도 포함한다. 혹은, 산(질산 및 황산) 스트리임 24는 반응기로 별도의 스트리임으로 도입될 수 있다. 니트로화 단계는 니트로화 반응 외에, 세척 및 다른 단위 조작(도시하지 않음)을 포함할 수 있다.
니트로화 생성물 스트리임 26은 니트로화 생성 트레인의 분리 장치 28, 예를 들어 증류 칼럼 또는 증기 스트리퍼로 보내져, 과량의, 비-니트로화 벤젠을 제거하게 된다. 생성물 모노니트로벤젠(스트리임 30)은 분리 장치의 바닥으로 제거되어 저장 장치로 이송된다. 과량의 비-니트로화 벤젠 스트리임 32는 니트로화 생성 트레인의 재순환 루프를 형성하고 분리 장치 28로부터 니트로화 반응기 20으로 재순환된다. 스트리임 32는 벤젠과 모노니트로벤젠 사이의 비점을 갖거나, 벤젠보다 낮은 비점을 갖는 비-방향족 불순물을 포함한다. 스트리임 32는 모노니트로벤젠도 약간 포함한다.
과량의 벤젠 재순환 스트리임 32로부터 우회된 슬립 스트리임 34는 니트로화 반응기 36에 공급된다. 이 반응기는 본 명세서에서 2차 니트로화 반응기로 부른다(니트로화 생성 트레인의 주 니트로화 반응기 20과 구별한다). 혹은, 전체 과량의 벤젠 재순환 스트리임(슬립 스트리임 만이 아닌)이 2차 니트로화 반응기로 방향을 틀 수도 있다. 슬립 스트리임 34는 연속 또는 비연속일 수 있는데, 이는 본 발명의 방법이 연속식 또는 배치식으로 조작될 수 있기 때문이다. 예를 들어, 재순환 스트리임 32의 약 5부피%는 슬립 스트리임 34로 우회될 수 있다. 혼합 산(질산 및 황산) 스트리임 38은 2차 니트로화 반응기 36으로 도입된다. 또는, 두 산이 별도로 2차 니트로화 반응기로 도입되거나, 산 스트리임이 슬립 스트리임 34와 미리 혼합되어 2차 니트로화 반응기로 들어갈 수도 있다. 질산 및 황산은 니트로화 생성 트레인으로부터 오거나 다른 경로로 공급될 수도 있다. 2차 니트로화 반응기에서, 슬립 스트리임 34로부터 벤젠이 니트로화되어 모노니트로벤젠을 생성한다. 2차 니트로화 반응기를 떠나는 스트리임 40은 생성된 모노니트로벤젠, 슬립 스트리임 34에 있던 비-방향족 불순물, 및 비-니트로화 벤젠, 그리고 사용한 산을 포함한다.
이 니트로화 스트리임 40을 처리하는 몇 가지 선택이 있다. 스트리임은 도 1B에 도시된 대로 가공될 수 있다. 일례에서, 스트리임 40은 경사분리기(decanter) 42로 보내지고 사용한 산을 포함하는 수성, 산 상(acid phase)(스트리임 44)을, 유기 상(스트리임 46)으로부터 분리한다. 이 유기 상은 2차 니트로화 반응기 36에서 생성된 모노니트로벤젠, 비-방향족 불순물 및 잔류하는 비-니트로화 벤젠을 포함한다. 도 1B에 도시된 바와 같이, 경사분리기 42는 임의로 사용될 수 있는데, 이는 2차 니트로화 반응기 36 자체로도 분리할 수 있기 때문이다. 이 경우 산 상 스트리임 44는 2차 니트로화 반응기로부터 직접 방출되고 경사분리기 42는 별개의 용기로 필요하지 않을 수 있다. 산 상은 니트로화 생성 트레인, 즉 니트로화 반응기 20으로 재순환되거나, 폐기된다. 니트로화로 인해, 유기 스트리임 46의 조성은 재순환 스트리임 32 및 슬립 스트리임 34에 비해 실질적으로 바뀐다. 이전에는 비슷한 비점을 가진 방향족 화합물과 비-방향족 불순물로 구성되어 있었으나, 이제는 아주 다른 비점을 가진 니트로화 생성물 및 비-방향족 불순물로 구성된다. 니트로벤젠 생성 실시예에서, 회수 및 재순환된 스트리임 32은 벤젠 및 비-방향족 불순물, 예를 들어 시클로헥산을 포함하고, 둘 다 비슷한 비점을 갖는다. 그러나, 니트로화 스트리임 46은 주로 니트로벤젠을 포함하고 동일한 비-방향족 불순물을 포함하며, 둘은 매우 다른 비점을 갖는다. 따라서, 예를 들어 스트리핑 또는 증류를 사용하여 니트로화 스트리임 46으로부터 비-방향족 불순물의 분리는 쉽게 행해진다. 표 3은 벤젠의 정상 비점에서 벤젠에 대한 표 1에서 선택된 비-방향족 불순물의 상대 휘발도를 나타낸 것이다. 표 4는 니트로벤젠의 정상 비점에서 니트로벤젠에 대한 동일한 비-방향족 불순물의 상대 휘발도를 나타낸 것이다.
화합물 상대 휘발도
펜탄/벤젠 5.9
시클로펜탄/벤젠 2.6
헥산/벤젠 2.3
헵탄/벤젠 0.9
시클로헥산/벤젠 1.0
2,2,3-트리메틸-부탄/벤젠 1.5
화합물 상대 휘발도
펜탄/니트로벤젠 36.1
시클로펜탄/니트로벤젠 23.8
헥산/니트로벤젠 22.3
헵탄/니트로벤젠 14.1
시클로헥산/니트로벤젠 13.6
2,2,3-트리메틸-부탄/니트로벤젠 16.6
일반적으로, 화합물 사이의 상대 휘발도는 특정 분리를 위해 증류 칼럼에 요구되는 이론적 플래이트의 수에 큰 영향을 준다. 예를 들어, 미국특허등록 제 4,363,704 호에서, 메틸시클로헥산으로부터 톨루엔을 99% 순도로 분리하는데 상대 휘발도가 1.5인 경우 필요한 이론적 플래이트는 227인 반면, 상대 휘발도가 5.5인 플래이트는 45만 필요하였다. 이것은 화합물 사이의 상대 휘발도가 클수록 비-방향족 불순물을 분리하는데 유리하고, 본 발명에서는 혼합물의 방향족 성분을 니트로화하여 얻어진다.
니트로화 유기 스트리임 46은 분리 장치 50에 공급되는데, 이 분리장치는 2차 분리장치로 부르며 니트로화 생성 트레인의 주 분리 장치 28과 구별한다. 2차 분리 장치 50은, 예를 들어, 증류 칼럼 또는 생-증기 스트리퍼일 수 있다. 비-방향족 불순물은 제거되고, 모노니트로벤젠의 스트리임 54를 생성한다. 이 스트리임 54는 니트로화 생성 트레인 내의 어느 위치 또는 하부 스트리임으로 이송될 수 있다. 예를 들어, 스트리임 54를 니트로화 생성 트레인의 세척 구역으로 이송하여 모노니트로벤젠으로부터 잔류 산을 제거할 수 있다.
2차 분리 장치 50으로부터 제거된 비-방향족 불순물의 스트리임 52는 폐기되거나, 생성물 스펙이 허용하는 경우 분리 장치 28의 니트로화 생성물 하부 스트리임(또는 스트리임이 분리되지 않는 경우, 분리 장치의 바닥에서)과 혼합된다. 이 혼합 선택은 상당히 중요한데, 그 이유는 비-방향족 불순물 스트리임 52가 니트로화 생성물 스트리임 30와, 폐기 루트로, 비-니트로화 방향족 잔류물과 관련된 니트로화 생성물의 질에 영향을 주지 않고 혼합될 수 있기 때문이다. 니트로벤젠의 경우, 비-방향족 불순물 스트리임 52이 니트로벤젠 생성물, 스트리임 30과, 잔류 벤젠 농도에 대한 니트로벤젠의 스펙에 영향을 주지 않고 혼합될 수 있다는 것이다.
몇 예에서, 니트로화 스트리임 40은 더 이상의 처리를 한 후 혹은 처리 없이 (즉 사용한 산의 분리 및 비-방향족 불순물의 분리 중 하나 이상의 처리 후 또는 처리 없이), 분리 장치 28의 어느 하부 스트리임에서(또는 스트리임이 분리되지 않는 경우, 분리 장치의 바닥에서) 니트로화 생성 트레인의 니트로화 생성물과 혼합된다. 이것은 상당히 중요한데, 그 이유는 니트로화 스트리임 40 또는 46 이 최종 니트로화 생성물과, 폐기 루트로, 비-니트로화 방향족 잔류물과 관련된 니트로화 생성물의 질에 영향을 주지 않고 혼합될 수 있기 때문이다.
다른 예에서, 니트로화 스트리임 40는 산의 제거 없이 2차 분리 장치 50에서 분리된다. 사용한 산을 갖는 방향족 생성물 스트리임은 니트로화 생성 트레인 내의 어느 지점 또는 하부 스트리임으로 이송되고, 바람직하게는 생성 트레인의 세척 구역으로 이송된다.
도 2의 플로우 챠트는 본 발명의 방법의 단계들을 보여준다. 명확하게 하기 위해 일반적인 니트로화 공정 자체의 단계들도 플로우 챠트에 일부 포함되어 있는데, 즉 방향족 반응물, 본 발명에서 예로 벤젠의 니트로화(단계 100), 니트로화 생성물 스트리임으로부터 과량의 반응물 회수(단계 102), 및 비-니트로화 반응물 ( 비-방향족 불순물을 포함하는)의 니트로화 반응기로의 재순환(단계 104)이 그것이다. 본 발명의 방법에서, 슬립 스트리임이 반응물 재순환 루프로부터 우회(단계 106)하고, 이 스트리임이 니트로화 된다(단계 108). 플로우 챠트는 니트로화 단계 108로부터 생성물 스트리임을 처리하는 여러 예를 보여준다 .
일례에서, 니트로화 단계 108에서 사용한 산은 유기 상으로부터 분리된다 (단계 110). 사용한 산은 주 니트로화 반응기로 재순환되거나 폐기된다(단계 112). 유기 상은 단계 1202의 니트로화 생성 트레인 하부 스트리임으로 이송된다(단계 114). 단계 114 대신, 비-방향족 불순물을 제거하고(단계 116) 방향족 스트리임을 니트로화 생성 트레인 또는 분리 단계 102의 하부스트리임으로 이송할 수도 있다(단계 118). 제거된 비-방향족 불순물은 니트로화 생성 트레인의 외부로 이송되어 (단계 120), 예를 들어 폐기되거나, 또는 분리 단계 102의 하부스트리임으로 이송하여, 니트로화 방향족 생성물에 혼합한다(단계 122).
니트로화 단계 108의 생성물 스트리임을 처리하는 다른 예는, 사용한 산의 첫 번째 분리 없이 스트리임을 바로 분리 단계 116으로 보내, 비-방향족 불순물을 제거하는 것이다. 이 예에서, 분리 단계 116의 방향족 스트리임은 사용한 산을 포함하고 있고 이 생성물 스트리임은 니트로화 생성 트레인의 어느 지점 또는 분리 단계 102의 하부스트리임으로 이송된다(단계 118). 제거된 비-방향족 불순물은 니트로화 생성 트레인의 외부로 이송되어 (단계 120), 예를 들어 폐기되거나, 또는 분리 단계 102의 하부스트리임으로 이송하여, 니트로화 방향족 생성물에 혼합한다(단계 122).
니트로화 단계 108의 생성물 스트리임을 처리하는 또 다른 예는, 스트리임 을 단순히 니트로화 생성 트레인 (단계 124), 분리 단계 102의 하부 스트리임으로 보내는 것이다.
하기의 본 발명의 명세서 및 도면은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이해하도록 기재한 것이다. 그러나, 당업자에게 일반적으로 널리 알려진 구성요소나 필요없는 부분은 게시하지 않았다. 예를 들어, 여러 도관이나 펌프가 반응물이나 생성물 스트리임을 이송하는데 사용될 수 있고, 여러 단위 조작이 일반적으로 니트로화 공정에 사용되나 게시하지 않았다. 따라서, 도면과 명세서는 단지 설명을 위한 것이며 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서에 의해 여러 가지 변형할 수 있을 잘 알 수 있고 이는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다. 본 발명의 범위는 하기의 특허청구범위에 의해 정해질 것이다.
20: 니트로화 반응기
28: 분리장치
32: 재순환 루프

Claims (36)

  1. 과량의 몰의 방향족 반응물을 사용하여 방향족 반응물이 니트로화되어 니트로화 방향족 생성물이 제조되고, 비-니트로화 방향족 반응물은 생성된 니트로화 방향족 생성물로부터 회수되어 니트로화 제조 공정에 사용하기 위해 재순환되는, 니트로화 제조 공정에서 비-니트로화 방향족 반응물로부터 비-방향족 불순물을 제거하는 방법에 있어서,
    (a) 회수된, 비-니트로화 방향족 반응물의 일부를 우회시켜 비-니트로화 방향족 반응물과 비-방향족 불순물을 포함하는 스트리임(34)을 형성하는 단계, 및
    (b) 형성된 스트리임(34)을 니트로화하여 니트로화 방향족 생성물 및 비-방향족 화합물을 포함하는 첫 번째 스트리임(40)을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 단계 (b)에서 생성된 니트로화 방향족 생성물을 포함하는 첫 번째 스트리임 (40)은, 니트로화 제조 공정에서, 비-니트로화 방향족 반응물을 분리하는 니트로화 제조 공정 하부 스트리임으로 이송되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 단계 (b)에서 생성된 니트로화 방향족 생성물을 포함하는 첫 번째 스트리임 (40)은 사용한 산 상을 포함하고, 상기 방법은 사용한 산 상을 니트로화 방향족 생성물로부터 분리하여 사용한 산을 포함하는 스트리임 (44) 및 니트로화 방향족 생성물과 비-방향족 불순물을 포함하는 두 번째 스트리임 (46)을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 분리된 사용한 산은 니트로화 제조 공정으로 재순환되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 3항에 있어서, 분리된 사용한 산은 폐기되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 3항 내지 제 5항 중의 어느 한 항에 있어서, 니트로화 방향족 생성물과 비-방향족 불순물을 포함하는 두 번째 스트리임 (46)은, 니트로화 제조 공정에서, 비-니트로화 방향족 반응물을 분리하는 니트로화 제조 공정 하부 스트리임으로 이송되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 3항 내지 제 5항 중의 어느 한 항에 있어서, 니트로화 방향족 생성물과 비-방향족 불순물을 포함하는 두 번째 스트리임 (46)으로부터 비-방향족 불순물을 제거하여 제거된 비-방향족 불순물을 포함하는 스트리임 (52) 및 니트로화 방향족 생성물을 포함하는 세 번째 스트리임 (54)을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 니트로화 방향족 생성물을 포함하는 세 번째 스트리임 (54)은, 니트로화 제조 공정에서, 니트로화 제조 공정의 어느 지점 또는 비-니트로화 방향족 반응물 분리의 하부 스트리임으로 이송되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 비-방향족 불순물을 포함하는 스트리임 (52)는 니트로화 제조 공정의 외부로 보내져 폐기되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 8항에 있어서, 비-방향족 불순물을 포함하는 스트리임 (52)는, 니트로화 제조 공정에서, 비-니트로화 방향족 반응물 분리의 하부 스트리임으로 이송되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1항에 있어서, 니트로화 방향족 생성물과 비-방향족 불순물을 포함하는 첫 번째 스트리임(40)으로부터 비-방향족 불순물을 제거하여 제거된 비-방향족 불순물을 포함하는 스트리임 및 니트로화 방향족 생성물을 포함하는 스트리임을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 니트로화 방향족 생성물을 포함하는 생성된 스트리임은, 니트로화 제조 공정에서, 니트로화 제조 공정의 어느 지점 또는 비-니트로화 방향족 반응물 분리의 하부 스트리임으로 이송되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 11항에 있어서, 비-방향족 불순물을 포함하는 스트리임은 니트로화 제조 공정의 외부로 보내져 폐기되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 11항에 있어서, 비-방향족 불순물을 포함하는 스트리임은, 니트로화 제조 공정에서, 비-니트로화 방향족 반응물 분리의 하부 스트리임으로 이송되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서, 단계 (a)에서 형성된 스트리임 (34)는, 니트로화 제조 공정에서, 비-니트로화 방향족 반응물 재순환 루프(32)로부터 우회된 슬립 스트리임인 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서, 단계 (b)는 황산 존재하에 질산으로 니트로화 방향족 생성물을 생성하는 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 16항에 있어서, 질산 및 황산은 니트로화 제조 공정으로부터 운반되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서, 니트로화 방향족 생성물 및 비-방향족 불순물 사이의 상대적 휘발성은 방향족 반응물 및 비-방향족 불순물 사이보다 높은 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서, 방향족 반응물은 톨루엔, 벤젠, 클로로벤젠, 또는 니트로톨루엔인 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 상기 항 중의 어느 한 항에 있어서, 방향족 반응물은 벤젠이고 니트로화 방향족 생성물은 모노니트로벤젠인 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 과량의 몰의 방향족 반응물을 사용하여 니트로화 방향족 생성물을 생성하기 위한 니트로화 반응기(20), 생성된 니트로화 방향족 생성물로부터 비-니트로화 방향족 반응물을 회수하기 위한 분리장치(28), 및 추출 장치로부터 회수된 비-니트로화 방향족 반응물을 니트로화 반응기로 재순환시키기 위한 재순환 루프(32)를 갖는 니트로화 생성 트레인에서, 비-니트로화 방향족 반응물로부터 비-방향족 불순물을 제거하기 위한 장치에 있어서, 생성 트레인은 비-니트로화 방향족 반응물과 비-방향족 불순물을 포함하는 스트리임을 형성하기 위해 회수된 비-니트로화 방향족 반응물의 일부를 우회시키기 위한 수단(34), 및 형성된 스트리임을 수용하고 그 안의 비-니트로화 방향족 반응물을 니트로화시켜 니트로화 방향족 생성물 및 비-방향족 불순물을 포함하는 첫 번째 스트리임(40)을 형성하기 위한 2차 니트로화 반응기(36)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제 21항에 있어서, 니트로화 방향족 생성물을 포함하는 첫 번째 스트리임(40)을 분리 장치 (28)의 니트로화 생성 트레인 하부 스트리임으로 이송하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제 21항에 있어서, 니트로화 방향족 생성물을 포함하는 첫 번째 스트리임 (40)에서 니트로화 방향족 생성물로부터 사용한 산 상(phase)을 분리하여, 사용한 산 스트리임 (44) 및 니트로화 방향족 생성물과 비-방향족 불순물을 포함하는 두 번째 스트리임 (46)을 생성하는 분리기(42)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제 23항에 있어서, 니트로화 생성 트레인에 사용하기 위해, 분리된 사용한 산 상의 재순환 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 제 23항에 있어서, 니트로화 방향족 생성물과 비-방향족 불순물을 포함하는 두 번째 스트리임 (46)을 분리 장치 (28)의 니트로화 생성 트레인 하부 스트리임으로 이송하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 제 23항에 있어서, 니트로화 방향족 생성물과 비-방향족 불순물을 포함하는 두 번째 스트리임(46)으로부터 비-방향족 불순물을 제거하여 제거된 비-방향족 불순물을 포함하는 스트리임(52) 및 니트로화 방향족 생성물을 포함하는 세 번째 스트리임(54)을 생성하기 위한 2차 분리기 (50)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  27. 제 26항에 있어서, 니트로화 방향족 생성물 이차 분리기(50)로부터 생성된 세 번째 스트리임(54)을 니트로화 생성 트레인 또는 분리 장치 (28)의 하부 스트리임으로 이송하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  28. 제 26항에 있어서, 제거된 비-방향족 불순물을 포함하는 스트리임(52)을 폐기하기 위해 니트로화 생성 트레인 외부로 이송하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  29. 제 26항에 있어서, 제거된 비-방향족 불순물을 포함하는 스트리임(52)을 분리 장치 (28)의 니트로화 생성 트레인 하부 스트리임으로 이송하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  30. 제 21항에 있어서, 니트로화 방향족 생성물과 비-방향족 불순물을 포함하는 첫 번째 스트리임 (40)에서 비-방향족 불순물을 제거하여, 제거된 비-방향족 불순물을 포함하는 스트리임과 니트로화 방향족 생성물을 포함하는 스트리임을 생성하는 2차 분리기 (50)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  31. 제 30항에 있어서, 2차 분리기(50)에서 생성된 니트로화 방향족 생성물을 포함하는 스트리임을 니트로화 생성 트레인 내의 어느 지점 또는 분리 장치 (28)의 하부 스트리임으로 이송하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  32. 제 30항에 있어서, 제거된 비-방향족 불순물을 포함하는 스트리임 (52)를 폐기하기 위해 니트로화 생성 트레인 외부로 이송하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  33. 제 30항에 있어서, 제거된 비-방향족 불순물을 포함하는 스트리임 (52)를 분리 장치 (28)의 니트로화 생성 트레인 하부 스트리임으로 이송하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  34. 제 22항 또는 제 30항에 있어서, 2차 분리기 (50)는 증류 칼럼 또는 증기 스트리퍼인 것을 특징으로 하는 장치.
  35. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 니트로화 생성 트레인으로부터 질산 및 황산을 2차 니트로화 반응기 (36)에 공급하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  36. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 회수된 비-니트로화 방향족 반응물 일부를 우회시키기 위한 수단은 니트로화 생성 트레인의 재순환 루프(32)의 일부를 우회시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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