[发明专利]防止来自硝化的芳族粗产品的沉淀

说明书

本发明涉及一种防止在碱性洗涤后从芳族化合物的硝化中所得的硝化的粗产品中沉淀出硝基羟基芳族盐的方法，以及涉及一种使可硝化的芳族化合物硝化的生产设备。

由于芳族硝基基团可容易地转化成其他官能团，因此芳族化合物的硝化具有重要的工业意义。因此，芳族化合物的硝化具有各种用途，例如用在爆炸物的生产中、制药工业中、聚合物的生产中、染料的生产中等。最简易的且工业上最频繁使用的硝化剂为具有可变的两种酸比例的硝酸/硫酸的混合物（称为“硝化酸”）。浓硫酸引起实际上具有活性的腈阳离子的形成，并且还约束了硝化过程中水的形成。

例如，通过由甲苯硝化来制备一硝基甲苯（MNT）。在去除硝化酸后所得的粗MNT还包含硝基甲酚、硝酸、氮氧化物和其他降解产物。在几个阶段中通过用水洗涤来将粗MNT从上述杂质中分出。在第一阶段中（酸性洗涤），用水清除所有的强酸，例如硫酸、硝酸和亚硝酸或氮氧化物。在第二洗涤阶段中（碱性洗涤），用碱的水溶液（例如碳酸钠溶液或氢氧化钠溶液）来清除所有的弱酸性物质（例如硝基甲酚、苦味酸和硝基苯甲酸）。在最后（中性）洗涤阶段中，可用水去除其他含量的杂质。

已发现将硝基羟基芳族化合物（例如硝基甲酚）萃取至水相是非定量的。硝基甲酚的一部分作为硝基甲酚盐（nitrocresoxide）仍溶于硝基芳族化合物中。溶解或分散于有机相中的水增强了这种效果。硝基芳族化合物的纯化——例如通过蒸馏或储存——可引起硝基甲酚盐结晶化。在蒸馏的过程中，硝基甲酚盐首先被浓缩，然后其可在器壁和管道上结晶出。在长期储存的过程中，也可结晶出硝基甲酚盐。因为硝基甲酚盐为不稳定的化合物（其纯品形式具有爆炸性），所以机械刺激或热刺激可导致不想要的爆炸。这种爆炸也可用作初始引燃并导致与其接触的大部分的硝基芳族化合物爆炸。

如上所述的与甲苯的硝化相关的类似问题还可发生在其他可硝化芳族化合物与硝化酸的硝化中，例如在硝基苯的制备中。硝基苯酚或硝基苯酚盐可在蒸馏的过程中浓缩并在器壁和管道上结晶出。

本发明的一个目的是详述一种防止在碱性洗涤后在芳族化合物的硝化所得的硝化的粗产品中的潜在危险的沉淀的方法。

该目的通过如下的方法实现：防止在碱性洗涤后从芳族化合物的硝化所得的硝化粗产品中沉淀出硝基羟基芳族盐，所述方法包括将硝化的粗产品与酸性离子交换剂接触。

在本发明的上下文中，术语“可硝化的芳族化合物”应理解为特别意指苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、一硝基苯、一硝基甲苯、一硝基氯苯、二硝基苯等。优选苯和甲苯。

硝化以本身已知的方式进行。其优选在30℃至100℃、特别是30℃至70℃以及最优选35℃至50℃的温度下进行。所用的硝化酸为通常用于芳族化合物的硝化的硝化酸。所述硝化酸——硫酸和硝酸的混合物——通常具有0.5至40重量%、优选25至36重量%的硝酸含量。可硝化的芳族化合物与硝酸的摩尔比优选为1:1至1:1.3，更优选1:1.02至1:1.2。

移除硝化酸相后（即移除酸性水相后），将硝化的粗产品用水洗涤。该洗涤步骤可被设置为单步或多步萃取过程，其以液/液萃取进行。该萃取过程可包括例如串联萃取、逆流萃取或其结合。

随后使硝化的粗产品经受进一步纯化。这通过碱性洗涤和任选随后的中性洗涤进行，其然后转而任选进行硝化产物的干燥。

碱性洗涤中有用的碱为碱金属碳酸（氢）盐、碱金属氢氧化物、碱土金属碳酸（氢）盐或碱土金属氢氧化物的水溶液或浆料，例如碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠溶液或石灰乳。通常优选碳酸钠的水溶液。

所述硝化作用通常提供具有不同硝化程度的硝化的芳族化合物的混合物，即单硝化的芳族化合物、二硝化的芳族化合物和/或多硝化的芳族化合物的混合物。当硝化的代表物呈现结构异构化时，通常获得结构异构体的混合物。

在一个优选的实施方案中，所述硝化的粗产品包含至少85重量%的一硝基甲苯。

如可通过甲苯的硝化以及随后的碱性洗涤来制备的，典型的粗MNT组合物（技术级MNT）为：

56至61重量%、通常58.5至59.5重量%的邻硝基甲苯（NT），

4.0至4.5重量%、通常4.1至4.3重量%的间NT，

35至38重量%、通常36.0至36.5重量%的对NT，

0.3至0.8重量%、通常0.4至0.7总量%的二硝基甲苯（DNT），

0.02至0.5重量%、通常0.05至0.4重量%的水，

0.00001至0.2重量%的甲苯，