CZ157395A3 - Způsob zpracování odpadní směsi dinitrotoluenů a mononitrotoluenů - Google Patents

Abstract

Způsob zpracování odpadní směsi dinitrotoluenů a mononitrotoluenů, odpadající jako matečné louhy z předzazené vysokotonážní výroby izomerů mononitrotoluenů, jehož podstata spočívá v tom, že za hlavní výrobní jednotkou jsou zařazeny další tři destilační kolony, kde při definovaných teplotních podmínkách se nejdříve oddělí směs mononitrotoluenů od dinitrotoluenů, v druhé koloně o-nitrotoluen a ve třetí koloně p-nitrotoluen.

Description

Oblast techniky a mononitrotoluenů

Vynález se týká způsobu zpracování odpadní směsi dínítrotoluenů a mononitrotoluenů, která odpadá jako destilační zbytek a matečné louhy z předřazené vysokotonážní výroby izomerů mononitrotoluenů.

Dosavadní stav techniky

Izomery mononitrotoluenů se vyrábějí ve velkém měřítku separací ze směsi, připravené nitrací toluenu v prostředí kyseliny sírové. Surová směs z nitrace a následného praní obsahuje vodu, neznitrovaný toluen, nenitrovatelné alifatické uhlovodíky, o-, m-, p-nitrotoluen a dinitrotoluen. Nároky na čistotu připravovaných izomerů neustále stoupají, takže se zvyšují i nároky na dělicí zařízení po stránce chemicko-inženýrské a řízení procesu.

Jako separační procesy se používají desorpce, stripování, rektifikace, vymrazování, krystalizace, odstřeďování, filtrace. Existující výrobní zařízení jsou většinou nedokonalá v tom smyslu, že nezískávají jednotlivé izomery o vysoké čistotě a v absolutním výtěžku, odpovídajícím jejich množství ve výchozí směsi. Hlavním důvodem této skutečnosti jsou vysoké nároky na účinnost rektifikačních kolon, vyplývající z malých relativních těkavostí mezi jednotlivými izomery, a dále z přítomnosti dinitrotoluenu v surové směsi, t.j. látky, která při postupném zpracování výchozí směsi se zakoncentrovává ve vařákových kapalinách rektifikačních kolon nebo v matečných louzích z krystalizačního dělení. Starší výrobní zařízení nedisponují tak účinnými rektifikačními kolonami, aby bylo na nich možno získávat těkavější složky, t.j. o-nitrotoluen a m-nitrotoluen v podobě vysoce čistých látek a při tom současně dosáhnout ve vařáku jejich velmi nízkého obsahu. Např. při destilaci o-nitrotoluenu je možné v hlavě kolony získávat sice čistý o-nitrotoluen, ovšem za podmínky, že ve vařákové kapalině zůstává větší množství o-nitrotoluenu. Při dalším zpracování vařákové kapaliny za účelem získávání

-2p-nitrotoluenu krystalizací, nebo při destilačním získávání zakoncentrované směsi m-nitrotoluenu za účelem přípravy čistého m-nitrotoluenu krystalizací zbytkový o-nitrotoluen přechází do matečných louhů a vede ke snížení výtěžků p- nebo m-nitrotoluenu. Obdobně působí ve smyslu snížení výtěžků přítomný dinitrotoluen, který jako nejméně těkavá složka se nemůže destilačně oddělit.

Z bezpečnostních důvodů se z odpadní směsi izomerů obsahující dinitrotoluen již izomery mononitrotoluenu neoddělují destilačně, aby nedocházelo dále k zvyšování obsahu dinitrotoluenu ve vařákové kapalině.

Stávající vysokotonážní výroby izomerů mononitrotoluenu produkují tedy, jak bylo shora vysvětleno, odpadní směs tvořenou matečnými louhy z krystalizací m- a p-nitrotoluenu eventuálně vařákovou kapalinu s vyšším obsahem dinitrotoluenu. Její množství je závislé na druhu používané hlavní technologie. Odpadní směs se obvykle používá jako surovina k výrobě dinitrotoluenů.

Jestliže není pro dinitrotoluen dostatečně vhodné další použití, stává se množství odpadní směsi limitujícím faktorem i pro hlavní výrobu žádaných izomerů mononitrotoluenu. Nezpracování odpadní směsi rovněž znamená, že separace mononitrotoluenu pracuje s výtěžky jen kolem 80 - 90 % teorie. To představuje značné ekonomické ztráty.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky z velké části odstraňuje způsob zpracování odpadní směsi dinitrotoluenů a mononitrotoluenů odpadající jako destilační zbytek a matečné louhy z předřazené vysokotonážní výroby izomerů mononitrotoluenu, jehož podstata spočívá v tom, že za hlavní výrobní jednotkou jsou zařazeny další tři destilační kolony, přičemž v první rektifikační koloně se při teplotě v hlavě 75°C až 105°C a ve vařáku 110°C až 150°C oddestiluje směs mononitrotoluenů jako destilát od dinitrotoluenů v destilačním zbytku, na druhé koloně se při teplotě v hlavě 107°C až 120°C a ve vařáku 135°C až 150°C oddestiluje jako destilát o-nitrotoluen a vařáková kapalina, t.j. směs ma p-nitrotoluenu s obsahem do 4 % o-nitrotoluenu se nastřikuje do

-3třetí rektifikační kolony, kde se při teplotě v hlavě 107°C až 120°C a ve vařáku 135°C až 150°C získává čistý p-nitrotoluén jako destilační zbytek a jako destilát zakoncentrovaná směs 84 až 99,5 dílů m-nitrotoluenu, 0,5 až 12 dílů p-nitrotoluenu a 0 až 4 dílů o-nitrotoluenu, z které se čistý m-nitrotoluen popřípadě získává krystalizací a matečné louhy z krystalizace se vrací do druhé rektifikační kolony za účelem odstranění v matečných louzích zakoncentrovaného o-nitrotoluenu nebo do třetí rektifikační kolony za účelem opětného rozdělení na čistý p-nitrotoluen a destilát vstupující do krystalizace m-nitrotoluenu.

Zpracováním odpadní směsi se dosáhne podstatně vyšších výtěžků žádaných izomerů mononitrotoluenu, lepšího využití výrobního zařízení a hlavně kapacitní využití výrobny není omezeno množstvím odpadní směsi. Oddestilovaný dinitrotoluen nachází lepší využití než samotná odpadní směs.

Příklad provedení

Do první rektifikační kolony na oddělování izomerů mononitrotoluenu od izomerů dinitrotoluenu natéká hodinově 60 kg odpadní směsi z předřazené vysokotonážní výroby izomerů mononitrotoluenu o složení 20% o-nitrotoluenu (12,00 kg), 22% m-nitrotoluenu (13,20 kg), 33,60% p-nitrotoluenu (56,00 kg), 1,60% 2,4-dinitrotoluenu (0,96 kg) 0,40% 2,6-dinitrotoluenu (0,24 kg). Eventuálně přítomné ostatní izomery dinitrotoluenu, vzniklé při nitraci toluenu, nejsou uváděny, neboť jejich množství je zanedbatelné.

V první rektifikační koloně se udržuje tlak v hlavě 0,67 kPa. Teplota kondenzace v hlavě činí 87°C. Kondenzační teplo organických par se odebírá do cirkulujícího vodního kondenzátu kondenzátorem rektifikační kolony. Oteplený vodní kondenzát se používá k otopu zásobníků, potrubních tras, čerpadel. Odpor činné části první rektifikační kolony je volen tak, že k varu vařákové kapaliny dochází při teplotě 129°C, k otopu vařáku je použita vodní pára absolutního tlaku 0,7 MPa. Destilační zbytek se používá k přípravě dinitrotoluenu. Má složení 0,034 kg m-nitrotoluenu, 0,47 kg p-nitrotoluenu, 0,96 kg 2,4-dinitrotoluenu , 0,24 kg 2,6-dinitrotoluenu. Množství destilačního zbytku činí 1,70 kg za hodinu. Destilát první rektifikační

-4kolony činí hodinově 58,30 kg směsi, obsahující 12,00 kg o-nitrotoluenu, 13,17 kg m-nitrotoluenu a 33,13 kg p-nitrotoluenu.

Do druhé rektifikační kolony natéká 58,30 kg za hodinu směsi obsahující 12,00 kg o-nitrotoluenu, 13,17 kg m-nitrotoluenu a 33,13 kg p-nitrotoluenu. Jako destilát se hodinově odvádí 11,77 kg o-nitrotoluenu (prakticky 100%) a 46,53 kg destilačního zbytku, obsahujícího 0,23 kg o-nitrotoluenu, 13,17 kg m-nitrotoluenu a 33,13 kg i

p-nitrotoluenu. Kolona pracuje s tlakem v hlavě 2,67 kPa. Ke konden• zaci destilátu dochází při teplotě 109°C. Malý diferenční tlak přes činnou část zajišťuje bod varu ve vařáku 138°C a umožňuje vystačit k otopu vařáku s vodní parou o absolutním tlaku 0,7 MPa. Kondenzační teplo organických par z hlavy kolony je odebíráno vroucím vodním kondenzátem, dodávaným z otopu vařáku téže kolony.

V třetí rektifikační koloně se rozděluje destilačni zbytek z druhé kolony na destilát, t.j. zakoncentrovaný m-nitrotoluen v množství 13,51 kg s obsahem 0,23 kg o-nitrotoluenu, 12,84 kg m-nitrotoluenu a 0,44 kg p-nitrotoluenu a dále na destilačni zbytek, t.j. čistý p-nitrotoluen v množství 33,02 kg s obsahem 0,33 kg m-nitrotoluenu a 32,69 kg p- nitrotoluenu. Kolona pracuje s tlakem v hlavě 2,0 kPa. Ke kondenzaci destilátu dochází při teplotě 110,3°C. Malý diferenční tlak přes činnou část zajišťuje bod varu ve vařáku 143°C a umožňuje vystačit k otopu vařáku s vodní parou o absolutním tlaku 0,7 MPa. Odvod kondenzačního tepla v hlavě kolony je zajištěn stejně jako u druhé kolony.

K čištění m-nitrotoluenu, t.j. destilátu druhé kolony , může být zařazen kontinuální krystalizátor.

Claims (1)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   Způsob zpracování odpadní směsi dinitrotoluenů a mononitrotoluenů , odpadaj ící jako matečné louhy z předřazené vysokotonážní výroby izomerů mononitrotoluenu vyznačený tím, že za hlavní výrobní _t jednotkou jsou zařazeny další tři destilační kolony, přičemž v první rektifikační koloně se při teplotě v hlavě 75°C až 105°C a ve vařáku * 110°C až 150°C oddestiluje směs mononitrotoluenů jako destilát od dinitrotoluenů v destilačním zbytku, na druhé koloně se při teplotě v hlavě 107°C až 120°C a ve vařáku 135°C až 150°C oddestiluje jako destilát o-nitrotoluen a vařáková kapalina, t.j. směs m- a p-nitrotoluenu s obsahem do 4 % o-nitrotoluenu se nastřikuje do třetí rektifikační kolony, kde se při teplotě v hlavě 107°C až 120°C a ve vařáku 135°C až 150°C získává čistý p-nitrotoluen jako destilační zbytek a jako destilát zakoncentrovaná směs 84 až 99,5 dílů m-nitrotoluenu, 0,5 až 12 dílů p-nitrotoluenu a 0 až 4 dílů o-nitrotoluenu, z které se čistý m-nitrotoluen popřípadě získává krystalizaci a matečné louhy z krystalizace se vrací do druhé rektifikační kolony za účelem odstranění v matečných louzích zakoncentrovaného o-nitrotoluenu, nebo do třetí rektifikační kolony za účelem opětného rozdělení na čistý p-nitrotoluen a destilát, vstupuj ící do krystalizace m-nitrotoluenu.