PL174894B1 - Sposób wytwarzania dinitrotoluenu - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania dinitrotoluenu, o niskiej zawartości izomerów 2,3-, 2,5-1 3,4- dinttrotolunnu, przez nttoowanie toluenu mieszaniną nitrującą zawierającą kwas azotowy, kwas siarkowy i wodę, metodą ciągław układzie czterech reaktorów, przy czym reaktory 1 i 4 oraz 2,3 i 4 pracują w układzie kaskadowym, w temperaturze 30 - 80°C, przy prowadzeniu w pierwszym reaktorze reakcji mononitrowania rozcieńczonym kwasem azotowym części toluenu z łącznej ilości przeznaczonej do nitrowania i przy krzyżowym zasilaniu drugiego i trzeciego reaktora toluenem i kwasem azotowym z równym podziałem toluenu pomiędzy oba reaktory, a kwasu azotowego w proporcji 1:1 - 7:3, a czwartego reaktora mieszaniną nitrującą z utrzymaniem stosunku molowego kwasu siarkowego do wprowadzanego do reakcji toluenu mieszczącego się w zakresie 0,7 -1,3, znamienny tym, że w drugim i trzecim reaktorze prowadzi się reakcję przy równomolowym stosunku doprowadzanych strumieni kwasu azotowego i toluenu z zawrotem do drugiego reaktora fazy nieorganicznej z reaktora czwartego i takiej ilości fazy nieorganicznej z rozdziału mieszaniny poreakcyjnej po trzecim reaktorze, aby stosunek objętościowy fazy organicznej do fazy nieorganicznej w drugim i trzecim reaktorze wynosił 1:3 - 1:6, korzystnie 1:4 -1:5, zaś fazę organiczną po rozdziale mieszaniny poreakcyjnej po trzecim reaktorze, którą stanowi głównie mieszanina izomerów nitrotoluenu, nitruje się do dinitrotoluenuw czwartym reaktorze świeżą mieszaniną nitrującą zachowując w nim stosunek objętościowy fazy organicznej do fazy nieorganicznej 1:2 -1:5, korzystnie 1:3 -1.4, poprzez częściowy zawrót do czwartego reaktora fazy nieorganicznej z rozdziału opuszczającej go mieszaniny poreakcyjnej, a do pierwszego reaktora doprowadza się tą część fazy nieorganicznej po trzecim reaktorze, która niejest zawracana donitrowania i jednocześnie doprowadza się kwas azotowy o stężeniu 20 - 50% wagowych, wytworzony z absorpcji w wodzie tlenków azotu wydzielających się z drugiego, trzeciego i czwartego reaktora podczas prowadzenia reakcji nitrowania oraz taką część toluenu z łącznej ilości przeznaczonej do nitrowania, aby reakcję toluenu z kwasem azotowym zawartym w doprowadzanych strumieniach przeprowadzić przy stosunku molowym kwasu azotowego do toluenu 1,05 -1,15, po czym mieszaninę poreakcyjną z pierwszego reaktora rozdziela się wznany sposób na fazę organiczną i fazę nieorganiczną, przy czym fazę organiczną nie zawierającą toluenu kieruje się do czwartego reaktora, a fazę nieorganiczną do procesu denitrowania.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania dinitrotoluenu o małej zawartości izomerów 2,3-, 2,5- i 3,4-dinitrotoluenu, przez nitrowanie toluenu mieszaniną kwasu azotowego, kwasu siarkowego i wody, metodą ciągłą, w układzie czterech reaktorów.

Czynnikami nitrującymi toluen do dinitrotoluenu są: stężony kwas azotowy, tlenki azotu, kwas azotowy zmieszany z kwasami sulfonowymi oraz mieszanina nitrująca składająca się z kwasu azotowego, kwasu siarkowego i wody. Tą ostatnią najczęściej stosuje się w przemysłowych metodach wytwarzania dinitrotoluenu. Według brytyjskiego opisu patentowego nr 1081091 nitrowanie toluenu do dinitrotoluenu prowadzi się w kaskadzie czterech reaktorów, przy stosunku molowym kwasu azotowego do toluenu 2,01 - 2,03, w temperaturze 60 - 70°C, stosując do mononitrowania i binitrowania jedną mieszaniną nitrującą, sporządzoną z kwasu azotowego, kwasu siarkowego i wody o takim składzie, że po całkowitym wyczerpaniu kwasu azotowego kwas siarkowy zawiera 15-25% wagowych wody.

W polskim opisie patentowym nr 103 323 podano sposób wytwarzania dinitrotoluenu przez nitrowanie toluenu mieszaniną kwasu azotowego, kwasu siarkowego i wody metodą ciągłą, w kaskadowym układzie trzech reaktorów, polegający na tym, że toluen oraz mieszaninę nitrującą wprowadza się do reaktora pierwszego i poddaje reakcji w temperaturze 30 - 95°C, korzystnie 70°C. Powstały mononitrotoluen wraz z nadmiarem mieszaniny nitrującej wprowadza się do drugiego reaktora, do którego ponadto doprowadza się świeży toluen i prowadzi nitrowanie w temperaturze 30 - 95°C. Następnie wychodzącą z drugiego reaktora mieszaninę poreakcyjną rozdziela się na fazę organiczną i nieorganiczną, przy czym oddzieloną fazę organiczną, którą stanowi mieszanina mononitrotoluenu i dinitrotoluenu, poddaje się nitrowaniu do dinitrotoluenu w trzecim reaktorze w temperaturze 30 100°C, korzystnie 80°C, za pomocą świeżej mieszaniny nitrującej. Ciepło reakcji nitrowania w każdym z reaktorów odbierane jest przez czynnik pośredni o temperaturze wlotowej w granicach 30 - 70°C, korzystnie 40 - 50°C, czynnikiem o temperaturze niższej.

Mieszanina nitrująca wprowadzana do reaktora pierwszego jest składową trzech strumieni: nitrozy, kwasu ponitracyjnego i wody, przy czym ilość wody jest tak dobierana, aby skład mieszaniny nitrującej utrzymać na poziomie: HNO3 -12% wagowych, H2SO4 62% wagowych, H2O - 26% wagowych, zapewniającym głównie reakcję mononitracji w pierwszym i drugim reaktorze. Stosunek fazy organicznej do fazy nieorganicznej w pierwszym i drugim reaktorze kaskady nie jest niższy od wartości 1:2,7, a w trzecim reaktorze kaskady wynosi 1:1,1. Czas przebywania reagującej mieszaniny w każdym z dwu reaktorów kaskady nie przekracza 7 minut, a w reaktorze trzecim wynosi 15 minut.

Z polskiego opisu patentowego nr 126 089 znany jest sposób wytwarzania dinitrotoluenu przez nitrowanie toluenu mieszaniną zawierającą kwas azotowy, kwas siarkowy i wodę metodą ciągłą w kaskadowym układzie trzech reaktorów, w których reakcja przebiega w temperaturze 70 - 80°C. Reakcję prowadzi się z nadmiarem kwasu azotowego w stosunku do toluenu wynoszącym 1,3 - 1,7 moli kwasu azotowego na 1 mol toluenu. Przy czym do pierwszego reaktora wprowadza się połowę toluenu przeznaczonego do nitrowania oraz mieszaninę nitrującą, w której kwas azotowy stanowi 50 - 60% kwasu azotowego przeznaczonego do reakcji w pierwszym i drugim reaktorze. Do drugiego reaktora wprowadza się drugą połowę toluenu i pozostałą ilość kwas azotowego oraz mieszaninę poreakcyjną z pierwszego reaktora, po czym mieszaninę poreakcyjną z drugiego reaktora rozdziela się w znany sposób na fazę organiczną i fazę nieorganiczną, przy czym część fazy nieorganicznej zawraca się do pierwszego reaktora, zaś fazę organiczną, którą stanowi mieszanina nitrotoluenu i dinitrotoluenu nitruje się w trzecim reaktorze w znany sposób świeżą mieszaninę nitrującą składającą się w kwasu siarkowego, kwasu azotowego i wody. Stosunek fazy organicznej do fazy nieorganicznej w pierwszym i drugim reaktorze kaskady nie jest niższy od wartości 1:1,65, a w trzecim reaktorze kaskady wynosi 1:0,66. Czas przebywania reagującej mieszaniny w każdym z dwu reaktorów kaskady nie przekracza 7 minut, a w reaktorze trzecim wynosi 12 minut.

Według polskiego opisu patentowego nr 145 558, będącego patentem dodatkowym do patentu nr 126 089, nitrowanie w trzecim reaktorze trójstopniowej kaskady prowadzi się mieszaniną kwasu azotowego i siarkowego, przy czym zawartość kwasu siarkowego w tej mieszaninie jest taka, że stosunek molowy kwasu siarkowego do toluenu wprowadzonego do reakcji wynosi 0,8 -1,17. Stosunki objętościowe fazy organicznej do fazy nieorganicznej w reaktorach kaskady oraz czasy przebywania reagującej mieszaniny w każdym z reaktorów są bliskie podanym w polskim opisie patentowym nr 126 089. Rozwój tworzyw poliuretanowych, a w szczególności miękkich pianek poliuretanowych otrzymywanych z toluenodiizocyjanianu, dla którego surowcem jest dinitrotoluen, stawia wysokie wymagania ilościowe co do zawartości izomerów odpowiedzialnych za powstawanie smół podczas redukcji dinitrotoluenu. Postęp w dziedzinie oznaczeń analitycznych, szczególnie w chromatografii gazowej, datujący się od wprowadzenia kolumn kapilarnych w technice oznaczeń, przyczynił się do identyfikacji związków odpowiedzialnych za powstawanie substancji smolistych. Do tych związków należą: 2,3-, 2,5- i 3,4-dinitrotoluen. Powyższe izomery dinitrotoluenu powstają zawsze podczas nitrowania toluenu do dinitrotoluenu. Skład dinitrotoluenu w polskich opisach patentowych nr 103 323, nr 126 089 i nr 145 558 podawano względem zawartości izomerów 2,4- i 2,6-dinitrotoluenu (odpowiednio 80% wagowych i 20% wagowych), ponieważ technika oznaczania izomerów: 2,3-, 2,5- i 3,4-dinitrotoluenu nie była jeszcze znana.

Niniejszy wynalazek przedstawia sposób wytwarzania izomerów 2,4- i 2,6-dinitrotoluenu o niskiej zawartości izomerów 2,3-, 2,5- i 3,4-dinitrotoluenu.

Sposób wytwarzania dinitrotoluenu według wynalazku polega na nitrowaniu toluenu mieszaniną nitrującą zawierającą kwas azotowy, kwas siarkowy i wodę, metodą ciągłą, w układzie czterech reaktorów, z których reaktory 1 i 4 oraz 2,3 i 4 pracują w układzie kaskadowym w temperaturze 30 - 80°C, przy prowadzeniu w pierwszym reaktorze reakcji mononitrowania rozcieńczonym kwasem azotowym części toluenu z łącznej ilości przeznaczonej do nitrowania i przy krzyżowym zasilaniu drugiego i trzeciego reaktora toluenem i kwasem azotowym z równym podziałem toluenu pomiędzy oba reaktory, a kwasu azotowego w proporcji 1:1 - 7:3, a czwartego reaktora mieszaniną nitrującą z utrzymaniem stosunku molowego kwasu siarkowego do wprowadzanego do reakcji toluenu mieszczącego się w zakresie 0,7 -1,3.

Według wynalazku reakcję w drugim i trzecim reaktorze prowadzi się przy równomolowym stosunku doprowadzanych strumieni kwasu azotowego i toluenu, z zawrotem do drugiego reaktora takiej ilości fazy nieorganicznej z rozdziału mieszaniny poreakcyjnej po trzecim reaktorze, aby stosunek objętościowy fazy organicznej do fazy nieorganicznej w drugim i trzecim reaktorze wynosił 1:3 - 1:6, korzystnie 1:4 - 1:5. Fazę organiczną po rozdziale mieszaniny poreakcyjnej po trzecim reaktorze, którą stanowi głównie mieszanina izomerów nitrotoluenu i w której brak jest toluenu, nitruje się do dinitrotoluenu w czwartym reaktorze świeżą mieszaniną nitrującą zachowując w nim stosunek objętościowy fazy organicznej do fazy nieorganicznej 1:2 - 1:5, korzystnie 1:3 - ).:4, poprzez częściowy zawrót z powrotem do czwartego reaktora fazy nieorganicznej z rozdziału opuszczającej go mieszaniny poreakcyjnej. A do pierwszego reaktora doprowadza się tą część fazy nieorganicznej po trzecim reaktorze, która nie jest zawracana do nitrowania i jednocześnie doprowadza się kwas azotowy o stężeniu 20% - 50% wagowych, wytworzony z absorpcji w wodzie tlenków azotu wydzielających się z drugiego, trzeciego i czwartego reaktora podczas prowadzenia reakcji nitrowania oraz taką część toluenu z łącznej ilości przeznaczonej do nitrowania, aby reakcję toluenu z kwasem azotowym zawartym w doprowadzanych strumieniach przeprowadzić przy stosunku molowym kwasu azotowego do toluenu mieszczącym się w zakresie 1,05 -1,15, po czym mieszaninę poreakcyjną z pierwszego reaktora rozdziela się, w znany sposób, na fazę organiczną i fazę nieorganiczną, przy czym fazę organiczną nie zawierającą toluenu kieruje się do czwartego reaktora, a fazę nieorganiczną do procesu denitrowania. Czas przebywania reagującej mieszaniny w każdym z reaktorów wynosi korzystnie 20 -100 minut. Źródłem kwasu azotowego w reakcji nitrowania w drugim, trzecim i czwartym reaktorze jest kwas azotowy o stężeniu 98% wagowych lub nitroza będąca mieszaniną kwasu azotowego, kwasu siarkowego i wody o średnim składzie: 88% wagowych NHO3, 11% wagowych H2SO3 i 1% wagowy H2O. Dzięki zastosowaniu w sposobie według wynalazku równomolowych strumieni toluenu i kwasu azotowego doprowadzanych do drugiego i trzeciego reaktora układu przy ich krzyżowym zasilaniu, utrzymywaniu stosunku objętościowego fazy organicznej do fazy nieorganicznej w drugim i trzecim reaktorze na poziomie 1:3 -1:6 i ponadto, w czwartym reaktorze układu, w którym nitruje się nitrotoluen do dinitrotoluenu, stosunku objętościowego fazy organicznej do fazy nieorganicznej na poziomie 1:2 - 1:5, poprzez częściowy zawrót do czwartego reaktora fazy nieorganicznej z rozdziału opuszczającej go mieszaniny poreakcyjnej i prowadzeniu reakcji w drugim, trzecim i czwartym reaktorze w wydłużonym czasie 20 - 100 minut, nieoczekiwanie otrzymuje się produkt o sumarycznej zawartości izomerów 2,3-, 2,5- i 3,4-dinitrotoluenu nie przekraczającej 3,5% wagowych, najmniejszej z dotychczas znanych. Przykładowo sumaryczna zawartość niepożądanych

174 894 izomerów dinitrotoluenu według sposobów przedstawionych w polskich opisach patentowych nr 103 323, nr 126 089 i nr 145 558 wynosi 5,2% wagowych. Tak znaczące obniżenie w dinitrotoluenie ilości niepożądanych izomerów korzystnie wpływa na proces jego redukcji do toluenodiaminy, wydatnie zmniejszając powstawanie substancji smolistych.

Prowadzenie reakcji nitrowania w drugim i trzecim reaktorze w wydłużonym 20 -100 minut czasie reakcji i przy stosunku objętościowym fazy organicznej do fazy nieorganicznej 1:3 - 1:6, pozwala na wyeliminowanie doprowadzania azotu nad lustro cieczy drugiego i trzeciego reaktora, ponieważ faza organiczna opuszczającą te reaktory nie zawiera toluenu. Pary toluenu z tlenkami azotu wydzielającymi się podczas reakcji nitrowania tworzą mieszaninę wybuchową.

Prowadzenie reakcji nitrowania nitrotoluenu do dinitrotoluenu w czwartym reaktorze przy stosunku objętościowym fazy organicznej do fazy nieorganicznej 1:2 -1:5 w połączeniu z wydłużeniem czasu reakcji 20 - 100 minut obniża stężenie nieprzereagowanego kwasu azotowego w fazie nieorganicznej do poziomu 0,1 - 0,5% wagowego, w wyniku czego otrzymuje się dinitrotoluen nie zawierający trinitrotoluenu. Ponadto, pomimo tak niskiej zawartości kwasu azotowego w fazie nieorganicznej, nie dochodzi do homogenizacji fazy organicznej i fazy nieorganicznej w rozdzielaczu po czwartym reaktorze. Rozdział faz jest szybki, a granica rozdziału ostra. Przypadki homogenizacji faz po reakcji nitrowania nitrotoluenu do dinitrotoluenu obserwowano przy prowadzeniu procesu sposobem według polskich opisów patentowych nr 103 323, nr 126 089 i nr 145 558, gdy stężenie kwasu azotowego w fazie nieorganicznej obniżało się do 0,5% wagowego, a stosunek objętościowy fazy organicznej do fazy nieorganicznej wynosił 1:1,1 -1:0,66. Następstwem konieczności prowadzenia według wyżej wymienionych opisów patentowych reakcji syntezy dinitrotoluenu przy wyższych stężeniach kwasu azotowego jest powstawanie w tej reakcji trinitrotoluenu w ilości do 0,1% wagowego.

Dzięki zastosowaniu w sposobie według wynalazku prowadzenia w pierwszym reaktorze układu reaktorowego reakcji toluenu z kwasem azotowym zawartym w niezawracanej do reakcji nitrowania fazie nieorganicznej i z kwasem azotowym powstającym po absorpcji w wodzie tlenków azotu, wydzielających się podczas reakcji nitrowania, przy stosunku molowym kwasu azotowego do, wydzielonego z sumarycznej ilości przeznaczonej do nitrowania, toluenu 1,05 -1,15 i w czasie 20 -100 minut, opuszczający pierwszy reaktor, a zatem i układ reaktorowy kwas ponitracyjny nie zawiera rozpuszczonego dinitrotoluenu, a zawartość nieprzereagowanego kwasu azotowego wynosi 0,15 - 0,25% wagowego. Stężenie w wodzie kwasu azotowego po absorpcji tlenków azotu powinno być tak dobrane z zastrzeganego zakresu jego wartości, aby stężenie kwasu siarkowego w opuszczającym układ reaktorowy kwasie ponitracyjnym nie było mniejsze od 68% wagowych. Kwas ponitracyjny zawiera bardzo małe ilości rozpuszczonego nitrotoluenu, poniżej 0,1% wagowego, a zawartość kwasu azotowego na poziomie 0,15% - 0,25% wagowego stabilizuje jego trwałość. Łatwo poddaje się denitrowaniu, czyli procesowi oczyszczania przez usunięcie nieprzereagowanego kwasu azotowego, rozpuszczonych tlenków azotu i związków organicznych, głównie nitrotoluenu.

Proces denitrowania kwasu ponitracyjnego, otrzymywanego sposobem według polskiego opisu patentowego nr 103 323, utrudnia rozpuszczony w nim dinitrotoluen, a otrzymanego sposobami według polskich opisów patentowych nr 126 089 i nr 145 558 to, że reakcji z nieprzereagowanym kwasem azotowym poddaje się cały toluen przeznaczony do nitrowania w wyniku czego następuje ciemnienie kwasu ponitracyjnego, obniżenie jego trwałości, pojawiają się substancje smoliste, co zaburza proces denitrowania.

Najważniejsze zalety przedstawionego sposobu wytwarzania dinitrotoluenu to: obniżenie zawartości do maksimum 3,5% wagowych niepożądanych izomerów 2,3-, 2,5- i 3,4-dinitrotoluenu, nieobecność trinitrotoluenu, obniżenie zużycia kwasu azotowego poprzez jego częściowy zawrót z absorpcji tlenków azotu oraz wyeliminowanie doprowadzenia azotu do układu reaktorowego.

174 894

Przykła d. Do pierwszego reaktora układu czterech reaktorów, z których reaktory 1 i 4 oraz 2,3 i 4 pracują w układzie kaskadowym, wprowadza się kwas ponitracyjny w ilości 2729 kg/h i zawartości 0,5% wagowego HNO3, stanowiący tę część fazy nieorganicznej po trzecim reaktorze, która nie jest zawracana do drugiego reaktora, kwas azotowy w ilości 49 kg/h, o stężeniu 45% wagowych z absorpcji tlenków azotu wydzielających się z drugiego, trzeciego i czwartego reaktora układu oraz toluen w ilości 47 kg/h co daje stosunek molowy dozowanego kwasu azotowego zawartego w doprowadzanych strumieniach do toluenu 1,1.

W pierwszym reaktorze zachodzi również rozdział mieszaniny poreakcyjnej. Warstwę organiczną kieruje się do czwartego reaktora. Do drugiego i trzeciego reaktora wprowadza się: toluen w ilości 380 kg/h, do reaktora drugiego nitrozę w ilości 170 kg/h i 45% kwas azotowy w ilości 311 kg/h, do reaktora trzeciego nitrozę w ilości 263 kg/h, co daje sumaryczną ilość kwasu azotowego w stosunku molowym do toluenu równą 1:1 i jego podział między drugi i trzeci reaktor w proporcji 1,25:1. Ponadto do drugiego reaktora zawraca się fazę nieorganiczną z rozdziału mieszaniny poreakcyjnej z czwartego reaktora oraz taką ilość kwasu ponitracyjnego, stanowiącą część fazy nieorganicznej po trzecim reaktorze, aby stosunek objętościowy fazy organicznej do fazy nieorganicznej w drugim i trzecim reaktorze wynosił 1:4 -1-5· W drugim i trzecim reaktorze utrzymuje się temperaturę na poziomie 38 - 40°C. Średni czas przebywania reagującej mieszaniny w drugim i trzecim reaktorze wynosi 40 - 43 minut. Mieszaninę poreakcyjną po trzecim reaktorze rozdziela się na fazę organiczną, którą jest głównie mieszanina izomerów nitrotoluenu i poddaje się nitrowaniu do dinitrotoluenu w czwartym reaktorze w temperaturze 65-68°C mieszaniną składającą się z kwasu azotowego, kwasu siarkowego i wody, utworzoną przez zmieszanie trzech strumieni: nitrozy, 96% kwasu siarkowego i 45% kwasu azotowego.

Przepływ kwasu azotowego w zmieszanych strumieniach jest taki, aby stosunek molowy wprowadzanego do procesu kwasu azotowego do toluenu wynosił 2,14, a przepływ kwasu siarkowego taki, aby jego stosunek molowy do wprowadzanego do reakcji toluenu wynosił 1. Średni czas przebywania reagującej mieszaniny w czwartym reaktorze wynosi 80 minut. Mieszaninę poreakcyjną z czwartego reaktora rozdziela się na fazę organiczną i fazę nieorganiczną. Fazą organiczną jest produkt w ilości 1480 kg/h, kierowany do mycia. Fazę nieorganiczną dzieli się na dwa strumienie, z których jeden cyrkuluje w układzie czwartego reaktora utrzymując w nim stosunek objętościowy fazy organicznej do fazy nieorganicznej 1:3 -1:4, a drugi zawracany jest do drugiego reaktora. Pozostałą część kwasu ponitracyjnego stanowiącą fazę nieorganiczną po trzecim reaktorze, nie zawracaną do reaktora drugiego, kieruje się do pierwszego reaktora. Fazę nieorganiczną opuszczającą pierwszy reaktor o składzie: 0,20% wagowego HNO3, 0,35% wagowego tlenków azotu, poniżej 0,1% wagowego nitrotoluenu, 70,1% wagowych H2SO4 i jako uzupełnienie do 100% wagowych woda, przeznacza się do denitrowania, a fazę organiczną, która jest mieszaniną izomerów nitrotoluenu kieruje się do czwartego reaktora. Produkt zawiera: 77,4% wagowych 2,4-dinitrotoluenu, 19,29% wagowych 2,6-d.initrotoluenu, 0,46% wagowego 2,5-dimtrotoluenu, 0,99% wagowego 2,3-dinitrotoluenu, 1,85% wagowych 3,4-din.itrotoluenu. Produkt nie zawiera toluenu, izomerów nitrotoluenu i trinitrotoluenu.

W tabeli 1 zamieszczono porównanie jakości dinitrotoluenu otrzymywanego według polskich opisów patentowych nr 103 323, nr 126 089 i nr 145 558 ze sposobem według wynalazku.

Tabela 1

Nr patentu	Punkt krzepnięcia	Zawartość izomerów nitrotoluenu	Zawartość trinitrotoluenu	Zawartość sumy izomerów 2,3-; 2,5-; 3,4-
103323	56,3 st.C	0,15% wag.	0,10% wag.	5,2% wag.
126089 145558	56,4 st.C	0,10% wag.	0,10% wag.	5,2% wag.
Niniejszy wynalazek	56,7 st.C	brak	brak	3,3% wag.

174 894

174 894

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania dinitrotoluenu, o niskiej zawartości izomerów 2,3-, 2,5- i 3,4dinitrotoluenu, przez nitrowanie toluenu mieszaniną nitrującą zawierającą kwas azotowy, kwas siarkowy i wodę, metodą ciągłą w układzie czterech reaktorów, przy czym reaktory 1 i 4 oraz 2,3 i 4 pracują w układzie kaskadowym, w temperaturze 30 - 80°C, przy prowadzeniu w pierwszym reaktorze reakcji mononitrowania rozcieńczonym kwasem azotowym części toluenu z łącznej ilości przeznaczonej do nitrowania i przy krzyżowym zasilaniu drugiego i trzeciego reaktora toluenem i kwasem azotowym z równym podziałem toluenu pomiędzy oba reaktory, a kwasu azotowego w proporcji 1:1 - 7:3, a czwartego reaktora mieszaniną nitrującą z utrzymaniem stosunku molowego kwasu siarkowego do wprowadzanego do reakcji toluenu mieszczącego się w zakresie 0,7 -1,3, znamienny tym, że w drugim i trzecim reaktorze prowadzi się reakcję przy równomolowym stosunku doprowadzanych strumieni kwasu azotowego i toluenu z zawrotem do drugiego reaktora fazy nieorganicznej z reaktora czwartego i takiej ilości fazy nieorganicznej z rozdziału mieszaniny poreakcyjnej po trzecim reaktorze, aby stosunek objętościowy fazy organicznej do fazy nieorganicznej w drugim i trzecim reaktorze wynosił 1:3 - 1:6, korzystnie 1:4 - 1:5, zaś fazę organiczną po rozdziale mieszaniny poreakcyjnej po trzecim reaktorze, którą stanowi głównie mieszanina izomerów nitrotoluenu, nitruje się do dinitrotoluenu w czwartym reaktorze świeżą mieszaniną nitrującą zachowując w nim stosunek objętościowy fazy organicznej do fazy nieorganicznej 1:2 - 1:5, korzystnie 1:3 - 1:4, poprzez częściowy zawrót do czwartego reaktora fazy nieorganicznej z rozdziału opuszczającej go mieszaniny poreakcyjnej, a do pierwszego reaktora doprowadza się tą część fazy nieorganicznej po trzecim reaktorze, która nie jest zawracana do nitrowania i jednocześnie doprowadza się kwas azotowy o stężeniu 20 - 50% wagowych, wytworzony z absorpcji w wodzie tlenków azotu wydzielających się z drugiego, trzeciego i czwartego reaktora podczas prowadzenia reakcji nitrowania oraz taką część toluenu z łącznej ilości przeznaczonej do nitrowania, aby reakcję toluenu z kwasem azotowym zawartym w doprowadzanych strumieniach przeprowadzić przy stosunku molowym kwasu azotowego do toluenu 1,05 - 1,15, po czym mieszaninę poreakcy'ną z pierwszego reaktora rozdziela się w znany sposób na fazę organiczną i fazę nieorganiczną, przy czym fazę organiczną nie zawierającą toluenu kieruje się do czwartego reaktora, a fazę nieorganiczną do procesu denitrowania.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że czas przebywania reagującej mieszaniny w każdym z reaktorów wynosi 20-100 minut.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że źródłem kwasu azotowego w reakcji nitrowania w drugim, trzecim i czwartym reaktorze jest kwas azotowy o stężeniu 98% wagowych lub nitroza będąca mieszaniną kwasu azotowego, kwasu siarkowego i wody o średnim składzie 88% wagowych HNO3,11% wagowych H2SO4 i 1% wagowy H2O.