ВУЗ:
Составители:
Из нитратора реакционная масса подается в спиральные теплообменники. Первый из них служит своего рода «дозрева-
телем». В нем реакция доходит практически до конца. В нитраторе расходуется около 90 % азотной кислоты, введенной с
нитросмесью, а в спиральном холодильнике
9 – 9,5 %. Таким образом, 99 – 99,5 % всей загруженной азотной кислоты вступает в реакцию. Во втором холодильнике ре-
акционная масса охлаждается до 30 °С.
Из холодильника реакционная масса поступает в отстойник непрерывного действия, где происходит разделение нитро-
бензола и отработанной кислоты. Так как разность плотностей нитробензола и отработанной кислоты велика, расслаивание
происходит быстро (время пребывания
реакционной массы в отстойнике 5 – 10 мин). Наиболее эффективны горизонтальные отстойники, конструкция которых уже
рассматривалась
(см. рис. 4.9).
С каждой тонной товарного нитробензола из производственного цикла выводится 900 – 1000 кг 70 – 73 %-ной отрабо-
танной серной кислоты, содержащей 1,5 – 2,2 % нитробензола и 0,25 – 0,5 % азотной кислоты. Перед утилизацией этой ки-
слоты из нее экстрагируют нитробензол. Экстракцию ведут бензолом, который частично нитруется азотной кислотой, со-
держащейся в отработанной серной кислоте. После экстракции и разделения слоев содержание нитробензола в отработанной
кислоте падает до 0,1 – 0,15 %, а азотной кислоты – до 0,01 – 0,03 %. Бензол со следами нитробензола подается в хранилище,
а из него – в нитратор. Сырой нитробензол промывают слабой аммиачной водой и чистой водой.
Очевидно, что получение нитробензола по непрерывному методу при высокой производительности системы и высоком
качестве продукта возможно лишь при надежной автоматизации всего процесса. Для регулирования соотношения подавае-
мых бензола и нитросмеси используются автоматические регуляторы расхода жидкости в сочетании с регулирующими кла-
панами. Подача отработанной серной кислоты регулируется автоматически по температуре в нитраторе. Подача воды в ру-
башку и змеевики нитратора регулируется по температуре охлаждающей воды на выходе, а подача воды в спиральные холо-
дильники – по температуре реакционной массы в них. При неисправности мешалки в нитраторе или прекращении подачи воды
в охлаждающие элементы прекращается подача бензола и нитросмеси, а затем отработанной кислоты, и весь агрегат останав-
ливается.
Контроль водной промывки осуществляется по электропроводности промывной воды.
Основная арматура, элементы теплообмена, мешалки и насосы в производстве нитробензола выполнены из стали
1X18Н9Т. Остальная аппаратура изготовлена из обычной углеродистой стали, защищенной в тех местах, где возможна кор-
розия, кислотоупорными плитками на диабазовой замазке.
Введение второй нитрогруппы в бензольное кольцо происходит со скоростью в 105 – 107 раз меньшей, чем скорость
введения первой нитрогруппы, и проходит в более жестких условиях. м-Динитробензол обычно получают нитрованием нит-
робензола или нитрованием бензола концентрированной нитрующей смесью (содержащей, например, 33 % азотной кислоты
и 67 % серной кислоты), отработанная серная кислота при этом имеет концентрацию 86 – 88 %. Азотную кислоту берут с
небольшим избытком (до 10 %). Нитрование начинают при 10 – 30°С, а заканчивают при 80 – 90 °С. При этой же температу-
ре производят отстаивание реакционной массы и отделение отработанной кислоты. Отработанную кислоту обрабатывают
нитробензолом, идущим на нитрование, для улавливания динитробензола.
Иногда динитробензол получают непосредственно из бензола. В этом случае процесс проводят в две стадии. Сначала
бензол нитруют смесью, приготовленной из отработанной кислоты второго нитрования и меланжа. Вначале процесс ведут
при 25 – 40 °С, а затем дают выдержку при 60 °С. После этого реакционную массу отстаивают, отделяют отработанную кисло-
ту (она идет на приготовление нитрующей смеси для нитрования новой порции бензола), а сырой нитробензол нитруют свежей
нитросмесью, состоящей из 33 % HNO
3
и 67 % H
2
SO
4
, при 25 – 40 °С с выдержкой при 90 °С.
Особенность процесса получения динитробензола состоит в том, что отработанная кислота содержит значительное ко-
личество окислов азота. Это приводит к необходимости денитрации отработанной кислоты, а также улавливания окислов азо-
та, выделяющихся на второй ступени процесса.
Полученный при реализации одной из технологических схем динитробензол промывают горячей водой, разбавленным
раствором гидроксида натрия до нейтральной реакции и выделяют гранулированием в холодной воде. В полученном продукте
содержится около 90 % мета-изомера, 8 – 9 % орто-изомера и 1 – 2 % пара-изомера. Для выделения м-динитробензола было
предложено несколько способов. Лучшим оказался метод, разработанный О.М. Голосенко. Нитропродукт при 65 – 70 °С об-
рабатывают раствором сульфита натрия. При этом орто- и пара-изомеры превращаются в соли соответствующих нитробен-
золсульфокислот и переходят в раствор (уравнение 4.22). м-Динитробензол в этих условиях не взаимодействует с сульфитом
натрия.
O
2
N
NO
2
+ Na
2
SO
3
O
2
N
SO
3
Na
+ NaNO
2
м-Динитробензол можно выделить с использованием кристаллизации. После отделения мета-изомера образовавшуюся
эвтектическую смесь обрабатывают серной кислотой, при последующем охлаждении из нее можно выделить также о-
динитробензол.
м-Динитробензол используют для получения м-нитроанилина, м-фенилендиамина, а также м-дихлорбензола.
4.3.2. Нитрование толуола
Наличие в молекуле толуола электронодонорной группы СН
3
, обладающей положительным индуктивным эффектом и
вызывающей повышение электронной плотности в бензольном кольце, особенно в орто- и пара-положениях, приводит к
более легкому нитрованию толуола по сравнению с бензолом. Хотя количество азотной кислоты используется такое же, как
и в случае нитрования бензола, однако применяется менее концентрированная нитрующая смесь. Концентрация отработан-
ной кислоты составляет 69 – 70 %. Нитрование толуола начинают при 25 °С, повышая затем температуру до 35 – 40 °С. Как
.
(
4.22
)
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 45
- 46
- 47
- 48
- 49
- …
- следующая ›
- последняя »
