Патент на изобретение №2263105
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРИНИТРОРЕЗОРЦИНА
(57) Реферат:
Изобретение относится к области технологии органических соединений, а именно к усовершенствованному способу получения тринитрорезорцина. Описывается способ получения тринитрорезорцина, в котором способ осуществляют в две стадии, где на первой стадии производят нитрозирование резорцина, осуществляемое в водной среде с одновременным сливом в реактор раствора азотной кислоты, водного раствора резорцина и нитрита натрия, на второй стадии производят окислительное нитрование полученного динитрорезорцина, осуществляемое в водном растворе азотной кислоты, в который порциально дозируют нитропроизводное. Технический результат – замкнутый кислотооборот, снижение объема отходов производства и простота их утилизации, уменьшение продолжительности технологической операции до 5,5-6 часов – позволяет снизить материальные, энергетические и трудовые затраты на производство единицы продукции. 6 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к способам нитрования резорцина и может быть использовано для промышленного получения тринитрорезорцина, который является сырьем для синтеза тринитрорезорцината свинца – инициирующего взрывчатого вещества. В промышленности получение тринитрорезорцина осуществляется в две стадии [1, 2] и описывается следующими химическими уравнениями: 1 стадия: С6Н4(ОН)2+2H2SO4 2 стадия: С6Н4(SO3Н)2(OH)2+3НМO3 1 стадия: Сульфирование резорцина производится взаимодействием резорцина с серной кислотой 92-98% концентрации при температуре 60-70°С и выдержке при температуре 95-100°С. 2 стадия: нитрование сульфопроизводного резорцина в среде отработанной серной кислоты производится азотной кислотой концентрации 97,5-98,5% или меланжем (89,5-90,0% азотной кислоты, 7,5% серной кислоты) при температуре 35-40°С и выдержке при температуре 65-80°С. После окончания выдержки нитромасса охлаждается до температуры 25-30°С и разбавляется водой до 10-15% по серной кислоте. После разбавления суспензия тринитрорезорцина в отработанной кислоте сливается на вакуум-воронку, где отделяется от отработанной кислоты, промывается холодной и горячей водой (по 5 промывок каждой), подсушивается вакуумом и выгружается в упаковочные комплекты. Отработанную кислоту, после удаления из нее тринитрорезорцина в абсорбционных колоннах, заполненных активированным углем, откачивают центробежным насосом на стадию регенерации (удаление оксидов азота, азотной кислоты, концентрирование серной кислоты 10-15 до купоросного масла 91,5 серной кислоты). Активированный уголь, насыщенный тринитрорезорцином, периодически выгружается на уничтожение сжиганием. Недостатками описанного способа являются: 1. Большая продолжительность одной технологической операции (около 10 часов); 2. Большие материальные, энергетические и трудовые затраты; 3. Большой объем отходов производства на единицу готовой продукции (35 т на 1 т) и большие затраты на их переработку и утилизацию; 4. Низкий уровень безопасности технологического процесса, обусловленный характером протекающих химических реакций и применением в техпроцессе крепких серной и азотной кислот и достаточно высоких температур. Целью изобретения является устранение недостатков существующего способа промышленного производства тринитрорезорцина. Поставленные задачи достигаются за счет изменения химизма процесса, его технологического и аппаратурного оформления. Для достижения нижеуказанного технического результата способ получения тринитрорезорцина осуществляют в две стадии, где на первой стадии производят нитрозирование резорцина, осуществляемое в водной среде с одновременным сливом в реактор водного раствора азотной кислоты, водного раствора резорцина и нитрита натрия, на второй стадии производят окислительное нитрование полученного динитрорезорцина, осуществляемое в водном растворе азотной кислоты, в который порциально дозируют нитропроизводное. Химизм процесса описывается следующими химическими уравнениями: 1 стадия – Нитрозирование резорцина: 2NaNO2+2HNO3 С6Н4(OH)2+2HNO2 С6Н4(OH)2+2NaNO2+2HNO3 2 стадия – Окислительное нитрование динитрозорезорцина 3С6Н2(NO)2(OH)2+7HNO3 Стадию нитрозирования осуществляют в водной среде с одновременным сливом в реактор раствора азотной кислоты и раствора резорцина и нитрита натрия при температуре не более 20°С. На стадии нитрозирования используется водный раствор азотной кислоты концентрации 25±5%, полученный из отработанной азотной кислоты со стадии нитрования концентрацией 7-12%, укрепленной слабой 48-58% или крепкой 97,5% азотной кислотой до необходимой концентрации или из азотной кислоты вышеуказанных концентраций и фильтрованной артезианской воды. Одновременный слив растворов, низкая температура и концентрирование азотной кислоты позволяют снизить скорость побочных окислительных процессов и увеличить выход динитрозорезорцина. На стадии окислительного нитрования динитрозорезорцина используют водный раствор азотной кислоты концентрации 15-20%. Дозировку нитрозопроизводного осуществляют порциально при температуре 60-65°С с последующей выдержкой при температуре 75-85°С. На стадии окислительного нитрования используются укрепленная слабой или крепкой азотной кислотой до необходимой концентрации отработанная азотная кислота с предыдущей операции нитрования концентрацией 7-12% или приготовленная из слабой или крепкой азотной кислоты и фильтрованной артезианской воды. Нитрозирование резорцина производится следующим образом. В реактор, снабженный мешалкой, змеевиками, донным клапаном для слива реакционной массы, в аварийную емкость заливается фильтрованная артезианская вода, включается охлаждение. Температура доводится до 5-15°С и начинается одновременный порционный слив из мерников 25±5% азотной кислоты и раствора резорцина и нитрита натрия в воде. Соотношение объемов воды, азотной кислоты, раствора резорцина и нитрита натрия 3:1:1. Мольное соотношение резорцин:азотная кислота:нитрит натрия 1:2:2. Время слива раствора азотной кислоты 12-15 минут, раствора нитрита натрия и резорцина 18-20 минут. Раствор азотной кислоты для операции нитрозирования готовится первоначально из крепкой азотной кислоты или слабой азотной кислоты и фильтрованной воды, а на последующие операции используется отработанная кислота со стадии нитрования, укрепленная до требуемой концентрации крепкой или слабой азотной кислотой. Во время слива температура в реакторе поддерживается минимальной, но не более 20°С. После слива компонентов реакционную массу выдерживают 25-30 минут при температуре реакции. По окончании выдержки массу сливают на вакуум-воронку и с помощью вакуума отжимают от отработанной кислоты. Для полного выделения динитрозорезорцина из отработанной кислоты содержание азотной кислоты в отработанной кислоте должно быть 2-3%. На стадии нитрозирования берется 5% избыток азотной кислоты. После отжима Стадия окислительного нитрования динитрозорезорцина В реактор по конструкции, описанной для стадии нитрозирования, или в тот же самый сливается из мерника 15-20% раствор азотной кислоты. Коэффициент заполнения реактора 0,60-0,65. Мольное соотношение динитрозорезорцин:азотная кислота 1:5. Дозировку динитрозорезорцина проводят порционно при температуре 60-65°С в течение 70-80 минут, не допуская бурного окисления и вспенивания нитромассы. По окончании дозировки динитрозорезорцина реакционную массу выдерживают в течение 15-20 минут при температуре 65°С, затем массу нагревают до температуры 75-85°С и выдерживают при этой температуре 20-30 минут. После окончания выдержки реакционную массу охлаждают до температуры 20-25°С и сливают на вакуум-воронку. После окончания отжима отработанной кислоты реактор и линия слива промываются фильтрованной артезианской водой на вакуум-воронку со снятым вакуумом. Промывка тринитрорезорцина на вакуум-воронке проводится водой от промывки реактора при перемешивании в соотношении к воде 1:1 в два приема. Отработанная кислота содержит 7-12% азотной кислоты, до 0,5% нитротел и используется после укрепления до необходимой концентрации на стадии нитрозирования и нитрования. После отжима промывной воды тринитрорезорцин на вакуум-воронке вакуумом в течение 25-30 минут подсушивается до влажности не более 20% и выгружается в подготовленные упаковочные комплекты. Промывная вода используется для заполнения реактора на стадии нитрозирования. Применение на стадии окислительного нитрования низкой концентрации азотной кислоты и более низкой температуры позволило сократить время присыпки динитрозорезорцина, снизить влияние побочных окислительных процессов и увеличить выход готовой продукции. Таким образом техническим результатом от внедрения предлагаемого способа являются: 1. Повторное использование отработанной азотной кислоты со стадии нитрования и промывной воды, на стадиях нитрозирования и нитрования, что позволяет осуществить замкнутый кислотооборот; 2. Низкий объем отходов производства на единицу готовой продукции 15 т на 1 т и простота их утилизации; 3. Высокий выход готовой продукции до 90-92%; 4. Высокий уровень безопасности технологического процесса по данному способу, обусловленный предлагаемым химизмом процесса, его аппаратурным оформлением и применением в технологическом процессе азотной кислоты низких концентраций до 30% и более низких температур от 60 до 85°С; 5. Снижение продолжительности технологической операции до 5,5-6 часов; 6. Снижение материальных, энергетических и трудовых затрат на производство единицы продукции. Сущность способа иллюстрируется следующими примерами исследований и опытной отработки, сведенными в таблицы 1, 2. Источники информации 1. Е.Ю.Орлова. «Химия и технология бризантных взрывчатых веществ», Ленинград, «Химия», 1973 г. 2. Л.И.Багал. «Химия и технология инициирующих взрывчатых веществ», Москва, «Машиностроение», 1975 г.
Формула изобретения
1. Способ получения тринитрорезорцина, отличающийся тем, что способ осуществляют в две стадии, где на первой стадии производят нитрозирование резорцина, осуществляемое в водной среде с одновременным сливом в реактор раствора азотной кислоты, водного раствора резорцина и нитрита натрия, на второй стадии производят окислительное нитрование полученного динитрорезорцина, осуществляемое в водном растворе азотной кислоты, в который порциально дозируют нитропроизводное. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стадии нитрозирования используется водный раствор азотной кислоты концентрацией 25±5%. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что на стадии нитрозирования используется укрепленная до необходимой концентрации отработанная азотная кислота со стадии нитрования концентрации 7-12%. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что стадию нитрозирования проводят при температуре не более 20°С. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стадии окислительного нитрования используют водный раствор азотной кислоты концентрацией 15-20%. 6. Способ окислительного нитрования по п.5, отличающийся тем, что дозировку нитропроизводного осуществляют порционно при температуре 60-65°С с последующей выдержкой при температуре 75-85°С. 7. Способ по п.5, отличающийся тем, что на стадии окислительного нитрования используется укрепленная до необходимой концентрации отработанная азотная кислота концентрацией 7-12%.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
С6Н4(SO3Н)2(OH)2+2Н2O
2/3 объема отработанной кислоты реактор и линия слива промываются от остатков динитрозорезорцина небольшим количеством фильтрованной артезианской воды на вакуум-воронку. Динитрозорезорцин перемешивается и промывная вода с остатком отработанной кислоты отжимается. Динитрозорезорцин с помощью вакуума подсушивается до рассыпчатого состояния, в течение 25-30 минут, выгружается в полиэтиленовые мешки или ведра и передается на стадию нитрования. Отработанная кислота состава: азотной кислоты 2-3%, оксидов азота 0,3-0,5%, нитротел 0,5-0,75% нейтрализуется щелочным или сульфитно-щелочным раствором до рН=7,0-8,0 и передается на уничтожение (сжигание).