Способ разделения смеси изомеров нитрохлорбензола

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2 l ) 41 18 161/23-04 (22) 06.06.86 (46) 23.05.88. Бюл. ¹ 19

;(72) Л.И.Бляхман, Е.К.Крылова, В.С.Рудавин, Т.Л.Зиневич, Ю.Г.Панин, М.M.Ñaìoøéíà и А.И.Шевага (53) 547.548.07(088.8) (56) Патент США № 3368365, кл,62-123:, 1966. (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСИ ИЗОМЕ-.

Р0В НИТРОХЛОРБЕНЗОЛА (57) Изобретение касается нитроуглеродов, в частности способа разделе- . ния смеси орто-, мета» и пара-изоме- .ров нитрохлорбензола (о-,м-,п-НХБ).

Исходную смесь кристаллизуют с выде; лением п-НХБ, а оставшуюся смесь на правляют на ректификацию и выделяют; о-,м- и п-Фракции НХБ,. При этом иФракцию возвращают на кристаллизацию, {при условии, что концентрация м

„„SU, 1397430 А1 (51)4 С 07 С 79/12, 76/06

НХБ в рецикле 1-.6 мас.7), о-фракцию обессмоливают, вьделяют из нее о-НХБ, а остаточную смесь возвращают на рек тификацию. Из м-фракции дополнительно кристаллиэуют п-НХБ и направляют

его на стадию кристаллизации п-НХБ, а оставшуюся смесь либо выводят из системы, либо подвергают ректифика ции до концентрации м-НХБ 75-90 мас.X который затем выделяют. Оставшуюся смесь, содержащую 1-16 мас.Ж м-НХБ, возвращают на стадию ректификации смеси, полученной после вьделения и-НХБ кристаллизацией. Способ позволяет увеличить производительность . стадии ректификации на 50Х стадии кристаллизации — на 207, а также уменьшить объем .рециклов и использовать ректификационные колонны с мень шим числом теоретических тарелок, что снижает энергозатраты. l ил..

1 табл.

1397430

Изобретение относится к технологии основного органического синтеза, в частности к усовершенствованному способу разделения изомеров нитрохлорбензола (НХБ).

Целью изобретения является увеличение производительности и упрощение процесса разделения изомеров нитрохлорбензола за счет того, что из l0 фракции м-нитрохлорбензола (м-НХБ) дополнительно кристаллизуют и-нитрохлорбензол (п-НХБ), который направляют на стадию кристаллизации п-НХБ и оставшуюся смесь или выводят из системы, или подвергают ректификации ,до концентрации и-НХБ 75-90 мас.X c последующим выделением и возвращением оставшейся смеси ",1-16 мас.% мНХБ) на стадию ректификации смеси, полученной после выделения п-НХБ кристаллизацией, при условии, что концентрация м-НХБ в рециклах„ направляемых на стадию кристаллизации п-НХБ, составляет 1-6 мас.% . 25

На чертеже изображена принципиальная технологическая схема способа разделения смеси изомеров нитрохлорбензола.

Технологическая схема содержит 30 элементы 1-10.

Пример. l. 1622 кг осушенного нитрохлорбензола, содержащего, мас.X: хлорбензол 2,0; м-НХБ 1,0; п-НХБ 63 0; о-НХБ 33,2; примеси 0,8, поступает на кристаллизацию-обогаще-! ние (1), Обогащенный и-НХБ в количестве 1183 кг с содержанием, мас.X: п-НХБ 84,8; м-НХБ 0,5; о-НХБ 13,5," хлорбензол 0,2, примеси 9,9, поступает на кристаллизацию получения

1000 кг товарного п-НХБ (2) с содержанием основного вешества 99,02мас.%

Маточник с кристаплизацией-обогащения (1) в количестве 1626 кг, содержащий,мас.Е: хлорбензол 2,07; м-НХБ 2,84; п-НХБ 42,9; о-НХБ 51,52, примеси 0,67 направляют на отгонку хлорбензола (3), а в ректификационную колонну (4) для выделения фракции, обогащенной м-НХБ, направляют

50 кубовый продукт колонны (3 ), Дистиллат в количестве 238 кг с содержанием, мас.Е: м-НХБ 6,99; и-НХБ 79,9; о-НХБ 13 00 подают на кристаллизацию

Э

55 (5), где выделяют 168,1 кг п-НХБ с содержанием, мас.%: основное вещество 96,6; м-НХБ 0,69; о-НХБ 3,15, который поступает на кристаллизацию получения товарного и-НХБ (2).Маточник кристаллизации (5) в количестве

69,86 кг, содержащий,мас.X: м-НХБ

22,15; и-НХБ 40,83; о-НХБ 37,02, выводят из системы.Из куба колонны (4) смесь изомеров подают в ректификационную колонну {6) . Дистиллат - п-фракция в количестве 835 кг, содержащая, мас.Е: м-.НХБ 3„5; и-НХБ 60,3 и о-НХБ

36,29, направляют на кристаллизациюобогащение осушенного паранитрохлорбензола. Из куба колонны (6) выводят смесь изомеров„ обогащенную о-НХБ, из которой после обессмоливания (7) с помощью кристаллизации выделяют товарный о-НХБ в количестве 471 кг с содержанием основного вещества

99,6 мас.%.

Отношение количества смеси, поступающей на кристаллизацию-обогащение, к единице товарных п-.и о-изомеров равно 1,9 по сравнению с 2,75 по известному способу, отношение количества смеси, поступающей на кристаллизацию товарного п-НХБ, к количеству товарного продукта равно 1,3 по сравнению с 2,47 по известному способу, отношение количества смеси, подаваемой на.кристаллизацию получения товарного о-НХБ к количеству товарного о-НХБ равно 1,5 а по известному способу — 2,42.

Пример 2, 1577,5 кг осушенного нитрохлорбензола,содержащего мас.Е: хлорбензол 2,1; м-НХБ 1,0; п-НХБ 63 0, о-НХБ 33,2; примеси 0,8 поступает на кристаллизацию обогащения (1). Обогащенный п-НХБ в количестве 1167,8 кг с содержанием, мас.Е; п-НХБ 85,3; м-НХБ 0,5; о-НХБ 13,3; хлорбензол 0,2 и прочие примеси 0,9 поступает на кристаллизацию получения 1000 кг товарного и-НХБ (2). Содержание основного вещества

99,02 мас.Е. Маточник кристаллизацииобогащения (1) в количестве 1584,4 кг, содержащий, мас.%: хлорбензол 2Ä0; м-НХБ 2,8; п-НХБ 42,7; о-НХБ 51,76 и примеси О,б„поступает на отгонку, хлорбензола (3), а затем в ректификационную колонну (4) с разделяющей способностью 23 т.т. для выделения фракции, обогащенной м-НХБ ° Дистиллат в количестве 236,5 кг с содержанием, мас.Е. "м-НХБ 7,8; п-НХБ 80,3, о-НХБ 11,9 направляется на кристаллизацию (5), где выделяется 167,5кг и-НХБ с содержанием, мас.%: п-НХБ

1397430

96,8; о-НХБ 2,9; м-НХБ 0,2, который направляется на кристаллизацию получения товарного п-НХБ.

Маточник кристаллизации (5) в ко

5 личестве 69,0 кг, содержащий,мас.Х: м-НХБ 26,1- п-НХБ 40,4; о-НХБ 33,5 поступает в ректификационную колонну (9) . Дистиллат в количестве 31,2 кг, содержащий м-НХБ 80,0 мас.7. и п-HXH

20,0 мас. направляют на кристалли- зацию (10) вьделения товарного м-НХБ с содержанием основного вещества не менее 98 мас,, Маточник кристаллизации (10) в 15 количестве 15,9 кг, содержащий м-НХБ

62 6 мас.7 и и-НХБ 37,4 мас.Х, возвращают на ректификационную колонну (9) °

Из куба колонны (9) выводится 53,7 кг смеси, близкой по составу к маточнику кристаллизации-обогащения п-НХБ и содержащей м-НХБ 5 6 мас.7 и подается на разделение на колонну (4).

Из куба колонны (4) отбирается

1368,3 кг смеси, содержащей, мас. : 25 м-НХБ 2,2; п-НХБ 37,6; о-НХБ 59,4 и высококипящие примеси 0,7, которая поступает на ректификацию в колонну (6), где выделяется 839,5 кг дистиллата, содержащего, мас. : м-НХБ 30

3,6; п-НХБ 60,8; о-НХБ 35,6. Дистиллат смешивается с осушенным нитрохлорбензолом и подается на кристаллизацию-обогащение п-НХБ. Из куба колонны (6 } выводится смесь, обогащенная п-НХБ, из которой после обессмоливания (7) кристаллизацией выделяют товарный о-НХБ в количестве 497,2 кг с содержанием основного вещества

99,6 мас.%.Коэффициенты) характеризую-40 . щие отношение количества смесей,поступающих на стадии кристаллизации,к количеству товарных п- и о-изомеров такие же, как в примере 1.

П р и м e p 3. В отличие от примера 2 на колонне (4 ) отбирают фракцию в количестве 272,7 кг с содержанием м-НХБ 11 0 мас.X и п-НХБ

78,4 мас.Х, о-НХБ 10,6 мас.Х, Дистиллат колонны (6), возвращаемый на вьделение п-НХБ, составляет

803 кг и содержит 1,0 мас.Х м-НХБ, 63,7 мас.Х п-НХБ, 35,3 мас.Х о-НХБ.

При кристаллизации (5) дистиллата, полученного ректификацией на колонне (4),получают 166,05 кг п-НХБ с содержанием основного вещества

96,7 мас.7 и маточник в количестве

106,6 кг с содержанием м-НХБ

27,8 мас. . п-НХБ 49,9 мас.Х и о-НХБ

22,3 мас.Х, который затем концентрируют ректификацией до 90,0 мас.Х по м-НХБ. В результате кристаллизации

25 кг м-НХБ с содержанием основного вещества 90 мас. получают 15,4 кг м-НХБ с концентрацией 98,0 мас. ..

Выход по кристаллизации 61,6 .

Из куба колонны (9) выводят остаток в количестве 91,2 кг, содержащий мас. : м-НХБ 16; о-НХБ 26)1; п-НХБ

57,9, который возвращают на ректификацию (4).

Коэффициенты, характеризующие отношение количества смесей, поступающих на стадию кристаллизации, к количеству товарных п- и о-изомеров мало отличаются от коэффициентов по примеру 1.

Пример 4. В отличие от примера 3 концентрация м-НХБ в кубовом остатке ректификации на колонне (9)

1 мас.Х, и-НХБ 69,0 мас.Х, о-НХБ

30 мас.7, Дистиллат колонны (9) составляет

38,5 кг и содержит 75 мас.Х м-НХБ.

Кристаллизацией смеси такого состава получают выход м-НХБ с концентрацией

98,0 мас.7 с выходом 407..

В условиях рецикла кубового остатка колонны (9) с концентрацией м-НХБ

1,0 мас.Х, дистиллат колонны (4) составляет 216,4 кг, концентрация м-НХБ

9,0 мас.7, о-НХБ 7,8 мас.7, а дистиллат колонны (6) — 859 кг с концентрацией м-НХБ 1,0 мас.X.

Коэффициенты, характеризующие отношение количества смесей, поступающих на стадию кристаллизации, к количеству товарных п- и о-изомеров мало отличаются от коэффициентов примера 1.

В таблице приведены данные для сравнения функционирования схемы разделения нитрохлорбенэолов при различных концентрациях м-изомера и и-фракции, возвращаемой на.кристаллизациюобогащение и п-НХБ (за единицу принята производительность стадий при концен трации м-НХБ в п-фракции i мас.Х).

С увеличением концентрации м-НХБ в рецикле кристаллизации-обогащение .п-изомера вьппе 67 существенно понижается производительность стадий разделения (таблица).

По схеме, предусматривающей получение товарного м-НХБ, концентрация м-изомера в рецикле, возвращаемом на ректификацию маточника кристаллиэа13974! Количест- Количест- Производительность стадии, во маточ- во смеси относительная ника на на ста,ректифи- дию крис- ректификации кристалликацию 1 т таллиза- зации-обо товарного ции обогащения м-НХБ,,гащения кг на1 т товарно-! (.ro п-НХБ

Концентрация м-нитрохлорбензола, %

1576,4

1584,4

2893

0,997

0,994

0,995

2884,8

3,5

0,99

1610

2931

6,0

0,984

0,99

8,0

3087

0,90

1760

0,94

1904

3346,4

0,78

17,0

G,8J

5 ции-обогащения п-НХБ,составляет 116 мас.%. Получение на стадии ректификации смеси с содержанием менее 1% нецелесообразно и связано с больши5 ми энергоэатратами на стадии ректификации.

Увеличение концентрации м-изомера в рецикле выше 16 мас„% приводит к увеличению концентрации м-НХБ в рецикле, поступающем на стадии получения п-НХБ, выше 6 мас.%.

Кристаллизация получения товарного м-изомера из фракции с содержанием м-НХБ ниже 75 мас ° % идет с очень .низким выходом, так как состав эвтектической смеси 61,2 мас.% по м-НХБ.

Концентрирование и-фракции выше

90 мас.%, ректификацией экономически не выгодно, так как требует проведения процесса на колоннах большой разделяющей способности при больших флегмовых числах.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет упростить технологический процесс и увеличить производительность разделения, а также осуществить. разделение изомеров НХБ как по периодической, так и по непрерывной технологии.

30 6

Формула изобретения

Способ разделения смеси иэомеров нитрохлорбензола с производства пи о-нитрохлорбензолов путем кристаллизации из исходной смеси и-нитрохлорбензола (п-НХБ), направлением оставшейся смеси изомеров на ректификацию и выделением о-, м- и п-фракций, возвращением и-фракции на кристаллизацию,обессмоливанием,выделением иэ о-фракции о-нитрохлорбенэола (о-НХБ) с возвращением остаточной смеси на рек" тификацию, о тличающийся тем, что, с целью увеличения производительности и упрощения процесса, из фракции м-нитрохлорбензола (м-НХБ) дополнительно кристаллизуют п-НХБ,который направляют на стадию кристаллизации и-НХБ и оставшуюся смесь или выводят иэ системы, или подвергают ректификации pо концентрации м-НХБ

75-90 мас.% с последующим выделением и возвращением оставшейся смеси, содержащей 1-16 мас.% м-НХБ, на стадию ректификации смеси, полученной после выделения и-НХБ кристаллизацией, при условии, что концентрация м-НХБ в рециклах, направляемых на стадию кристаллизации п-НХБ, составляет 1б мас.%%.

1397430

ИХБ

Составитель Н.Нарьппкова

Техред А.Кравчук Корректор Л.Пилипенко

Редактор И.Шулла

Тираж 370 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2558/23

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4