Способ разделения смеси изомеров нитрохлорбензола Советский патент 1988 года по МПК C07C79/12 C07C76/06 

{21} A11816J/23-04

(22) 06.06.86

(А6) 23.. Бюл. № 19

:(72) Л.И.Бляхман, Е.К.Крылова,

В.С.Рудавин, Т.Л.Зиневич, Ю.Г.Панин,:

М.М.Самошйна и А.И.Шевага

(53)547.548.07(088.8)

(56)Патент США № 3368365, кл.62-223;, 1966.;

(54)СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСИ ИЗОМЕРОВ НИТРОХЛОРБЕНЗОЛА

(57)Изобретение касается нитроугле- родов, в частности способа разделе- | НИН смеси орто-, мета- и пара-изоме | ров нитрохлорбензола (о-,м-,п-НХБ), : Исходную смесь кристаллизуют с вьще- лением п-НХБ, а оставшуюся смесь направляют на ректификацию и выделяют ; о-,м- и п-фракции НХБ.. При этом п- фракцию возвращают на кристаллизацию: (при условии, что концентрация м-

НХБ в рецикле 1-6 мас.%), о-фракцию обессмоливают, выделяют из нее о-НХБ, а остаточную смесь возвращают на ректификацию. Иё м-фракции дополнительно кристаллизуют п-НХБ и направляют его на стадию кристаллизации п-НХБ, а оставшуюся смесь либо вьшодят из системы, либо подвергают ректификв - ции до концентрации м-НХБ 75-90 мас.%, которьй затем вьщеляют. Оставшуюся смесь, содержащую 1-16 мас.% м-НХБ, возвращают на стадию ректификации смеси, полученной после выделения п-НХБ кристаллизацией. Способ позволяет увеличить производительность .стадии ректификации на 50%, стадии кристаллизации - на 20%, а также уменьшить объем рециклов и использовать ректификационные колонны с меньшим числом теоретических тарелок, что снижает энергозатраты. 1 ил.. : 1 табл.

с «9

(Л

00

со

4;:

СО

Изобретение относится, к технологи основного органического синтеза, в частности к усовершенствованному способу разделения изомеров нитрохлор- бензола (НХБ).

: Целью изобретения является увеличение производительности и упрощение процесса разделения изомеров нитро- хлорбензола за счет того, что из фракции м-нитрохлорбензола (м-НХБ) дополнительно кристшглизуют п-нитро- хлорбензол (П-НХБ), который направляют на стадию кристгшлизации п-НХБ и оставшуюся смесь или выводят из системы, или подвергают ректификации

;до концентрации м-НХБ 75-90 мас,% с последующим выделением и возвращением оставшейся смеси (1-16 мас,% м- НХБ) на стадию ректификации смеси, полученной после зыдегления п-НХБ криталлизацией, при условии, что концентрация м-НХБ в ре:циклах,, направляемых на стадию кристаплизации п-НХБ, составляет 1-6 мас,% .

На чертеже изображена принципиальная технологическая схема способа разделения смеси изомеров нитрохлор- бензола.

Технологическая схема содержит элементы 1-JO.

Пример К 1622 кг осушенного нитрохлорбензола, содержащего, мас.%: хлорбензол 2,0; м-НХБ 1,0; п-НХБ 63,0; о-НХБ 33,2; примеси 0,8,

i поступает на кристаллизацию-обогаще-

Iние (1). Обогащенный п-НХБ в количестве 1183 кг с содержанием, мас.%: 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 вещества 99,02 мас. Маточник с криста,гшизацией-обога- щения (1) в количестве 1626 кг, содержащий, мае. %: хлорбензол 2,07; м-НХБ 2, 84; п-НХБ 42,9; о-НХБ 51,52, примеси 0,67 направляют на отгонку хлорбензола (З), а в ректификационную колонну (4) для выделения фракции, обогащенной м-НХБ, направляют кубовый продукт колонны 3 , Дистил- лат в количестве 238 кг с содержанием, мас.%: м-НХБ 6,99; п-НХБ 79,9; о-НХБ 13,00 подают на кристаллизацию (5), где выделяют 168,1 кг п-НХБ с содержанием, мас,%: основное вещество 96,6; м-НХБ 0,69; о-НХБ 3,15, ко- торьй поступает на кристаллизацию по

0

0

5

лучения товарного п-НХБ (2).Маточник кристаллизации (5) в количестве 69,86 кг, содержащий мае.%: м-НХБ 22,15; п-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.%: м-г-НХБ 3,5; п-НХБ 60,3 и о-НХБ 36,29, направляют на кристаллизацию- обогащение осушенного паранитрохлор- бензола. Из куба колонны (6) выводят смесь изомеров обогащенную о-НХБ, 5 из которой после обессМоливания (7) с помощью кристаллизации вьзделяют то- варньй 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.%: 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, мае. %: 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 п-НХБ (2). Содержание основного вещества 99,02 мас.%. Маточник кристаллизации- обогащения (1) в количестве 1584,4кг, содержащий, мас.%: хлорбензол 2,0; м-НХБ 2,8; п-НХБ 42,7; о-НХБ 51,76 и примеси О,6 поступает на отгонку, хлорбензола (З), 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.%: м-НХБ 7,8; п-НХБ 80,3,

о-НХБ 11,9 направляется на кристаллизацию (5), где выделяется 167,5кг п-НХБ с содержанием,

мас.%: п-НХБ

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

Маточник кристаллизации (5) в количестве 69,0 кг, содержащий,мае.%: м-НХБ 26,1; п-НХБ 40,4; о-НХБ 33,5 поступает в ректификационную колонну (9) . Дистшшат в количестве 3 ,2 кг, содержащий м-НХБ 80,0 мае,% ип-НХБ 20,0 мас.% направляют на кристалли- зацию (Ю) выделения товарного м-НХБ с содержанием основного вещества не менее 98 мас.%,

Маточник кристаллизации ( количестве 15,9 кг, содержащий м-НХБ 62,6мас.% и п-НХБ 37,4 мас.%, 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,% и подается на разделение на колонну (4). Из куба колонны (4) отбирается 1368,3 кг смеси, содержащей, мас.%: м-НХБ 2,2; п-НХБ 37,6; о-НХБ 59,4 и высококипящие примеси 0,7, которая поступает на ректификацию в колон-, ну (6), где выделяется 839,5 кг дис- тиллата, содержащего, мас.%: м-НХБ 3,6; п-НХБ 60,8; о-НХБ 35,6. Дистил- лат смешивается с осушенным нитро- хлорбензолом и подается на кристаллизацию-обогащение п-НХБ. Из куба колонны (6) выводится смесь, обогащенная п-НХБ, из которой после обессмо- ливания (7) кристаллизацией выделяют товарный о-НХБ в количестве 497,2 кг с содержанием основного вещества

количеству товарных п- и о-изомеров такие же, как в примере J.

В таблице приведены данные для сравнения функционирования схемы разПример 3. В отличие от при- g деления нитрохлорбензолов при различ- мера 2 на колонне (4) отбирают фрак- ных концентрациях м-изомера и п-фрак- цию в количестве 272,7 кг с содержанием м-НХВ Л,О мае.% и п-НХБ 78,4 мае.%, о-НХБ 10,6 мае.%.

Диетиллат колонны (6), возвращаемый на выделение п-НХБ, еоетавляет 803 кг и еодержит 1,0 мас.% м-НХБ,

50

ции,возвращаемой на кристаллизацию- обогащение и п-НХБ (за единицу принята производительность стадий при концентрации м-НХБ в п-фракции 1 мас.%).

С увеличением концентрации м-НХБ в рецикле кристаллизации-обогащение .п-изомера вьше 6% существенно понижается производительность стадий раз- 5g деления (таблица).

При кристаллизации (5) диетиллата, полученного ректификацией на колонне (4),получают J66,05 кг п-НХБ с содержанием основного вещества 96,7 мас.% и маточник в количестве 106,6 кг с содержанием м-НХВ

5

0

5

0

5

27,8 мае.%.п-НХБ 49,9 мас.% и о-НХБ 22,3 мас.%, которьй затем концентрируют ректификацией до 90,0 мас.% 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 J6; 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-НХВ в, кубовом остатке ректификации на колонне (9) 1 мас.%, п-НХБ 69,0 мас.%, о-НХБ 30 мас.%.

Дистиллат колонны (9) составляет 38,5 кг и содержит 75 мас.% м-НХБ. Кристаллизацией смеси такого состава получают выход м-НХБ с концентрацией 98,0 мас.% с выходом 40%.

В условиях рецикла кубового остатка колонны (9) с концентрацией м-НХБ 1,0 мас.%, дистиллят колонны (4) составляет 2J6,4 кг, концентрация м-НХБ 9,0 мас.%, о-НХБ 7,8 мас.%, а дистил- лат кололны (6) - 859 кг е концентрацией м-НХБ J,0 мас.%.

Коэффициенты, характеризующие отношение количества смесей, поступаюделения нитрохлорбензолов при различ- ных концентрациях м-изомера и п-фрак-

ции,возвращаемой на кристаллизацию- обогащение и п-НХБ (за единицу принята производительность стадий при концентрации м-НХБ в п-фракции 1 мас.%).

С увеличением концентрации м-НХБ в рецикле кристаллизации-обогащение п-изомера вьше 6% существенно понижается производительность стадий раз- деления (таблица).

По. схеме, предусматривающей полу-; чение товарного м-НХБ, концентрация м-изомера в рецикле, возвращаемом на ректификацию маточника кристаллиза-

ции-обогащения п-НХБ,составляет J- 16 мас.%. Пйлучение на стадии ректификации смеси с содержанием менее J% нецелесообразно и связано с большими энергозатратами на стадии ректи- фккапкк.

Увеличение концентрации м-изомера в рецикле выше 16 мае,.% 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 6J,2 мас.% по м-НХБ. Концентрирование м-фракции выше 90 мас.%, ректификацией экономически не выгодно, так как требует проведения процесса на колоннах большой разделяющей способности при больших флегмовых числах.

Способ разделения смеси изомеров нитрохлорбензола с производства п- и о-нитрохлорбензолов путем кристаллизации из исходной смеси п-нитро- хлорбензола (п-НХБ), направлением оставшейся смеси изомеров на ректификацию и выделением о-, м- и п-фра ций,возвращением п-фракции на кристал лизацию, обессмоливанием, выделением и о-фракции о-нитрохлорбензола (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,к торый направляют на стадию кристаллизации п-НХБ и оставшуюся смесь ил выводят из системы, или подвергают ректификации до концентрации м-НХБ 75-90 мас.% с последующим выделением и возвращением оставшейся смеси, со- 25 держащей мас.% м-НХБ, на стадию ректификации смеси, полученной после выделения п-НХБ кристаллизацией, при

Таким образом, предлагаемьй способ позволяет упростить технологический процесс и увеличить производительность разделения, а также осущест- условии, что концентрация м-НХБ в вить.разделение изомеров НХБ как по рециклах, направляемых на стадию периодической, так и по непрерьшной 30 кристаллизации п-НХБ, составляет J- технологии.6 мас.%%.

10

6

«

Формула изобретения

Способ разделения смеси изомеров нитрохлорбензола с производства п- и о-нитрохлорбензолов путем кристаллизации из исходной смеси п-нитро- хлорбензола (п-НХБ), направлением оставшейся смеси изомеров на ректификацию и выделением о-, м- и п-фрак- ций,возвращением п-фракции на кристаллизацию, обессмоливанием, выделением из о-фракции о-нитрохлорбензола (о-НХБ) с возвращением остаточной смеси на ректификацию, 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 п-НХБ и оставшуюся смесь или выводят из системы, или подвергают ректификации до концентрации м-НХБ 75-90 мас.% с последующим выделением и возвращением оставшейся смеси, со- 25 держащей мас.% м-НХБ, на стадию ректификации смеси, полученной после выделения п-НХБ кристаллизацией, при

15

20

т- условии, что концентрация м-НХБ в рециклах, направляемых на стадию 30 кристаллизации п-НХБ, составляет J- 6 мас.%%.

М-НХБ