硝基芳族化合物可通过使芳族化合物与硝化酸连续反应来生产。反应混合物被分离成可从中回收所需的硝基芳族化合物的有机相和酸相。酸相经闪蒸除去存在于其中的至少５％（重量）的水。闪蒸过程中产生的蒸汽被引入冷却剂的喷射雾中冷凝得到由冷却剂、冷凝的蒸汽和悬浮的有机化合物组成的冷凝物。部分冷凝物经相分离除去其中的水和有机化合物，水和有机化合物可重复使用。本发明专利技术方法的特别优越之处在于不会产生阻塞管道和干扰传热的沉积物。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过用硝化酸将芳族化合物硝化来生产硝基芳族化合物的连续法。硝基芳族化合物是塑料前体、染料、植物保护剂、药物和炸药的中间产品。硝基芳族化合物可通过使芳族原料与硝酸反应而获得(Ullmanns，Encyklpadie der technischen Chieme，第四版，第17卷，第383页)。在这样的方法中，将硫酸用作助剂。在硝化反应中，生成水副产物，硫酸被稀释。必须将这样得到的稀硫酸浓缩，使它能以原浓度再次进入流程中。浓缩过程可以在常压下用Pauling-Plinke的方法(Bodenbrenner，von Plessen，Vollmuller，Dechema-Monogr.86(1980)，197)进行浓缩过程。在该方法中，待浓缩的酸通过精馏塔被引入含有沸腾的硫酸的罐式反应器中。在另一已知的方法中，硫酸在减压的真空下经一步或多步浓缩(Winnacker，Kuchler，Chem.Technol.，第2卷，Anorg.Technol，1，第四版，(1982)，第70-72页)。该真空法的具体实施方案通常是在通过绝热硝化法之后进行的。在该实施方案中，待浓缩的硫酸从反应器中出来直接暴露在真空中，水作为塔顶馏出物被赶出。浓酸聚集于塔底。这些浓缩法的一个共同特点是溶于硫酸的有机化合物与水一起蒸出。有机化合物随后与水缩合。在蒸汽的冷凝点以上的温度固化的有机化合物变成固体聚集态，因而将冷凝器的传热表面复盖并钝化。例如，在浓缩来自二硝基甲苯的生产的废酸时便出现这种情况。在这种情况下，用冷却水(温度最好不超过20℃)在一般压力条件下将水冷凝。然而，二硝基甲苯异构体混合物在大约55℃便固化了。从文献得知，使用计时环状热交换器可以避免换热表面被冷凝的有机化合物覆盖。环状热交换器交替使用，在不用期间加以清理(例如用熔化的方法)。然而，热交换表面在操作过程中仍被覆盖而阻碍热的通过。环状热交换器的另一缺点是热交换器必须频繁的交替使用。在另一已知的方法中，将适当的溶剂喷洒到蒸汽中，使有机化合物溶解在溶剂中并保持液态。该方法的缺点是常常无法得到适宜的溶剂或者这些溶剂由于安全或质量方面的原因而不能用于该方法中。从而，例如在DE-A 2,309,719公开的方法中，将一硝基甲苯引入到来自二硝基甲苯的生产的废硫酸的浓缩过程中的蒸汽流中，以免二硝基甲苯结晶析出。然而，这仅仅在这种情况下是可行的，因为，在这种情况下二硝基甲苯是用包括一硝基甲苯中间产品的两步法生产的，所用的一硝基甲苯可就地提供。例如，如果二硝基甲苯是象EP-A 0,066,202所述那样是用一步法生产的话，则无法获得一硝基甲苯中间产品，因而必须引入喷洒在蒸汽流中的一硝基甲苯。直接使待浓缩的蒸汽与冷却介质接触(即使蒸汽沉积，例如在冷液体中喷洒)是一种公知的工业方法(混合冷凝器或注射冷凝器，参见R.A.Vauck，H.A.Müller，Grundoperationen chmischer Ver-fahrenstechnik，第5版，VEB Leipzig 1962，第447页)。这一技术是有问题的，其中出现略高于冷凝温度便凝固的有机化合物。由于凝固速率高，形成非晶形粘性沉积物，导致管道和接头堵塞以及导致热交换器形成壁层。本专利技术的目的之一是提供一种生产硝基芳族化合物的方法，其中在来自硝化法的硫酸的浓缩过程中产生的蒸汽被有效地冷凝。本专利技术的目的之二是提供一种生产硝基芳族化合物的方法，其中避免了在热交换器表面形成覆盖层。本专利技术的目的之二是提供一种生产硝基芳族化合物的方法，其中无需使用溶剂来溶解任何形成的沉积物。这些目的和本领域的技术人员显而易见的其它目的通过下述方法得以实现使芳族化合物与硝化酸连续反应，将反应混合物分离成有机相和酸相，然后从有机相中回收所需的硝基芳族产物。将酸相闪蒸以从中除去至少5％(重量)的水。在上述闪蒸中产生的蒸汽被引入喷射冷却剂的环境中以便将蒸汽冷凝，形成包括冷却剂、冷凝的蒸汽和悬浮的有机化合物的冷凝物。将该冷凝物的一部分进行相分离以除去水和有机化合物。除去的水和有机化合物可随后再次使用。附图是用来实施实施例所述的本专利技术方法的装置的示意图。本专利技术涉及连续生产硝基芳族化合物的方法。在该方法中，芳族化合物在反应器中与硝化酸反应。所述硝化酸由大约80-100％(重量)(基于硝化酸的总重量计)无机材料和大约0-20％(重量)(基于硝化酸的总重量计)的有机材料组成。所述无机材料包含大约60-90％(重量)(基于无机材料的总重量计)硫酸、大约1-20％(重量)(基于无机材料的总重量计)硝酸和至少5％(重量)(基于无机材料的总重量计)水；所述有机材料包含大约70-100％(重量)(基于有机材料的总重量计)硝化的芳族化合物和大约0-30％(重量)(基于有机材料的总重量计)硝化反应的副产物。芳族化合物和硝化酸的用量应使得硝酸与芳族化合物的摩尔比为大约0.8∶1至大约2.5∶1(为硝化过程的函数)。反应混合物离开至少在80℃实施硝化反应的反应器，被分离成上层产物相和下层酸相。处理产物相以回收所需的硝基芳族产物。含有有机化合物的酸相经闪蒸(可选地同时加热)从中除去至少5％(重量)的水。闪蒸后将所述蒸发产生的蒸汽在真空下直接引入冷却剂喷射雾中，以便使蒸汽冷凝。冷凝物由冷却剂、冷凝的蒸汽和悬浮的有机化合物组成。将该冷凝物的一部分循环并冷却。将剩下的冷凝物进行相分离。将除去的水调湿，除去的有机化合物可再次使用。在一个优选的实施方案中，将由冷却剂、冷凝的蒸汽和悬浮的有机化合物组成的、待进行相分离的冷凝物加热，使得有机化合物在相分离之前以液体的形式存在。这样便可使用液/液相分离了。然而，也可以固体的形式从剩下的冷凝物中除去有机化合物。在本专利技术中，优选以甲苯、苯、氯苯和二甲苯作为待硝化的芳族化合物。在本专利技术的方法中，芳族化合物被一硝化或二硝化。在本专利技术中，尽管凝固和结晶条件极为不利，有机化合物也不会在蒸汽的凝结过程中形成任何粘性沉积物，而是形成能给出稳定悬浮液的精细硬结晶，所述悬浮液不会造成堵塞或壁层。在对本专利技术作了如上描述之后，下面将列举一些实施例。这些实施例中给出的所有百分数均为重量百分数。附图是实施例中实施本专利技术方法所用的装置的示意图。实施例在三段喷射管式反应器中，使5.1kg/h(55.0mol/h)甲苯(附图中液流A)和12.4kg/h(118.1mol/h)60％硝酸(附图中液流B)与来自酸浓缩段3的209kg/h废酸(附图中液流C)反应。反应混合物以160℃的温度离开反应器1，在分离器2中进行相分离，得到9.6kg/h二硝基甲苯(附图中液流D)产品。酸相(216kg/h的80％(重量)硫酸)在浓缩器3中于50毫巴的压力下浓缩至82.8％(重量)。将浓缩的废酸(液流C)返回到130℃的反应器中。在体积为100升的浓缩器4中由6.6kg/h液流和0.4kg/h二硝基甲苯组成的热(130℃)蒸汽在50毫巴的体系压力下在固体锥形喷嘴的喷射雾中被连续冷凝。冷却水的入口温度为25℃。二硝基甲苯以结晶固体悬浮于水中的形式聚集。温度会升高5℃。从冷凝器4中移出的冷却水/冷凝物混合物在热交换器5中部分冷却并作为冷却介质返回冷凝器4。在回路中建立了1m3/h的体积流本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种连续生产硝基芳族化合物的方法，包括下列步骤： Ａ）使芳族化合物在反应器中与硝化酸反应，所述硝化酸由大约８０－１００％（重量）无机材料和大约０－２０％（重量）有机材料组成，所述无机材料包含大约６０－９０％（重量）硫酸、大约１－２０％（重量）硝酸和至少５％（重量）水；所述有机材料包含大约７０－１００％（重量）硝化的芳族化合物和大约０－３０％（重量）硝化反应的副产物，芳族化合物和硝化酸的用量应使得硝酸与芳族化合物的摩尔比为大约０．８∶１至大约２．５∶１； Ｂ）从温度至少为８０℃的反应器中除去反应混合物， Ｃ）将来自Ｂ）的混合物分离成上层有机产物相和下层酸相， Ｄ）从Ｃ）步分离得到的有机产物相中回收硝基芳族化合物， Ｅ）闪蒸处理Ｃ）步分离得到的酸相以除去至少５％（重量）的水， Ｆ）在真空下，将Ｅ）步产生的蒸汽引入冷却剂的喷射雾中使其冷凝形成包括冷却剂、冷凝的蒸汽和悬浮的有机化合物的冷凝物， Ｇ）将Ｆ）步形成的冷凝物的第一部分循环并冷却， Ｈ）将Ｆ）步形成的冷凝物的第二部分相分离以除去其中的水和有机化合物， Ｉ）重复使用Ｈ）步除去的水和有机化合物。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：U克林格勒，T希布，G韦赫斯，J齐默曼，
申请(专利权)人：拜尔公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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