ВУЗ:
Составители:
Рис. 21. Технологическая схема нитрования пропана:
1 – подогреватель; 2 – реактор; 3 – холодильник; 4 – абсорбер; 5 – теплообменник;
6 – отпарная колонна; 7 – конденсатор; 8 – сепаратор;
9 – ректификационная колонна; 10 – кипятильник
при гидролизе оксимов, отгоняются от абсорбента, который после охлаждения в теплообменнике 5 возвращают в абсорбер.
Пары из отпарной колонны
6 конденсируются в конденсаторе 7, а в сепараторе 8 разделяются на два слоя. Нижний, водный
слой возвращают на верхнюю тарелку отпарной колонны, а верхний, органический слой направляют в ректификационную
колонну
9. Там отгоняются легколетучие альдегиды и кетоны, а смесь нитропарафинов собирается в кубе колонны. Нитро-
парафины поступают на дальнейшую переработку, состоящую в их очистке и ректификации, при которой последовательно
отгоняют воду, нитрометан, нитроэтан, 2-нитропропан и 1-нитропропан.
Экономичность процесса в значительной степени зависит от возможности регенерации пропана и оксидов азота, при-
сутствующих в газах, уходящих из абсорбера. Эти газы содержат
≈ 85 % С
3
Н
8
и 10 % NО. В системе регенерации пропан вы-
деляют из смеси путем компримирования и охлаждения или абсорбции керосином, в котором нерастворимы другие компо-
ненты (N
2
, СО, СО
2
). К оставшемуся газу добавляют воздух, образовавшийся диоксид азота улавливают водой или разбав-
ленной азотной кислотой. При этом оксиды азота превращают в азотную кислоту, а остаточный газ сбрасывают в атмосферу.
Регенерированные пропан и азотную кислоту смешивают со свежими реагентами и возвращают в нитратор.
Производство нитропарафинов описанным методом является взрывоопасным. Кроме того, аппаратура подвергается
действию сильноагрессивной азотной кислоты при высокой температуре, и для изготовления аппаратуры применяют леги-
рованную сталь, ферросилид, титан и тантал (последний стоек к действию азотной кислоты при любых условиях).
Самым эффективным методом жидкофазного нитрования парафинов >С
10
, кипящих выше 160…180 °С, является нитро-
вание парами азотной кислоты. В этом случае жидкий углеводород в реакторе барботажного типа нитруют при 130…220 °С.
В змеевик, погруженный в реакционную массу, непрерывно подают жидкую кислоту. При нагревании и испарении кислота
поглощает тепло, выделяющееся во время реакции. Пары кислоты попадают затем в распределительное устройство и барбо-
тируют через реакционную массу, осуществляя нитрование углеводорода. Преимуществом этого метода является наличие в
реакционном объеме только незначительного количества паров азотной кислоты, благодаря чему процесс безопасен и легко
контролируется.
Для нитрования более низкокипящих углеводородов (С
6
–С
9
), дающих в газовой фазе слишком много продуктов расщеп-
ления, существует два жидкофазных метода. Оба они связаны с применением повышенного давления (0,2…1 МПа), необходи-
мого для поддержания реакционной массы в жидком состоянии. При одном из них реакция проводится при помощи жидкого
диоксида азота, который в отличие от азотной кислоты способен растворяться в углеводородах. Смесь пропускают через охла-
ждаемый трубчатый аппарат при 170…180 °С и времени контакта, измеряемом несколькими минутами. По другому методу
нитрование осуществляют азотной кислотой 50…70 % при 120…180 °С. Ввиду высокой экзотермичности процесса и гетеро-
фазности реакционной массы, способствующих возникновению местных перегревов, необходимо интенсивное перемешивание
или циркуляция жидкости и ее эффективное охлаждение. Процесс ускоряется при добавке диоксида азота, играющего роль
инициатора, генерирующего свободные радикалы.
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
1. На установку нитрования бензола до нитробензола подают бензол (1000 кг/ч) и нитрующую смесь, массовая доля
серной кислоты в которой равна 46 %. Ф.н.а. смеси равен 72; азотную кислоту подают с избытком 3 % от теоретического. Оп-
ределить массовую долю азотной кислоты в нитрующей смеси, массовый расход смеси и производительность установки по
нитробензолу, если выход нитробензола равен 97 % от теоретического.
2. Производительность установки нитрования бензола 5000 кг нитробензола в час. Нитрующая смесь имеет следующий
массовый состав: 34 % азотной кислоты, 55 % серной кислоты и 11 % воды. Избыток азотной кислоты, подаваемой в процесс
– 2 % от теоретического; выход нитробензола 96 % в расчете на исходный бензол. Определить фактор нитрующей активно-
сти смеси и массовые расходы бензола и нитрующей смеси.
3. Производительность установки нитрования пропана составляет 600 кг нитропропана в час. Мольное соотношение
пропана и азотной кислоты равно 5:1, выход нитропропана 48 % в расчете на исходную кислоту. Определить массовый рас-
ход разбавленной азотной кислоты, массовая доля НNО
3
в которой равна 70 %, и объемный расход пропана.
4. Массовый расход азотной кислоты, массовая доля HNO
3
в которой равна 70 %, на установке нитрования пропана со-
ставляет 1600 кг/ч; пропан подают в мольном соотношении к кислоте 6:1. Выход нитропропана 45% в расчете на исходную ки-
Кетоны,
альдегиды
Нитропарафины
Регенерация
Регенерация
Воздух
Пар
Н О
2
N
, CO, CO
2 2
HNO
3
HNO
3
С Н
3
8
С Н
3
8
N
O
X
1
2
3
4
5
6
8
7
7
9
10
