CN103562174B - 硝化产物的纯化方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通过洗涤介质的处理来从粗制硝化产物中去除杂质的方法，所述粗制硝化产物是将可硝化的芳香族化合物硝化后去除残留的硝化酸获得的，还涉及用于实施该方法的设备或装置。本发明进一步提供一种用于硝化可硝化的芳香族化合物并纯化硝化产物的生产设备。

Description

硝化产物的纯化方法和装置
技术领域
本发明涉及硝化反应技术领域，特别是硝化的芳香族有机化合物（下文中同义地称为“硝基芳香族化合物”、“硝化产物”等）的制备及生产后纯化。
特别地，本发明涉及一种通过洗涤介质处理粗产物以从粗制硝化产物中去除杂质（特别是未反应的起始物料、反应副产物、硝化酸及其反应产物，例如氮氧化物或亚硝酸等）的方法，所述粗制硝化产物是将可硝化芳香族化合物的硝化后去除残余硝化酸后得到的。换句话说，本发明涉及一种将可硝化芳香族化合物的硝化后去除残余硝化酸得到的粗制硝化产物的纯化方法。
此外，本发明涉及一种从可硝化芳香族化合物的硝化反应后去除残余硝化酸得到的粗制硝化产物的纯化装置或设备。特别地，本发明的装置或设备适合用于实施本发明的方法。
最后，本发明涉及一种硝化可硝化芳香族化合物并纯化硝化产物的生产设备。
背景技术
通过相应的芳香族化合物，如苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯等与硝酸反应制备的芳香硝基化合物，如硝基苯（MNB）、单硝基甲苯（MNT）、二硝基甲苯（DNT）、***（TNT）、硝基氯苯（MNCB）等，在进一步处理之前，直接或在硫酸催化剂和水结合剂存在的条件下进行多级洗涤以及额外的纯化步骤，以便从芳香族化合物的粗制混合物中去除仍然溶解或悬浮在粗制硝基芳香族化合物中的杂质、未反应的芳香族化合物或不想要的同分异构体，所述杂质例如硫酸、硝酸、二氧化氮、硝基酚、硝基甲酚等，其可以如下形式存在，例如单硝基、二硝基和三硝基化合物，以及其他氧化产物，例如硝基苯甲酸，以及硝基酚分解得到的降解物，例如生成TNT。
洗涤粗制硝基芳香族化合物是为了去除硝化混合物中溶解和悬浮的酸，通过洗涤介质还能提取硝基酚和其他酸性杂质，洗涤介质通常包括三个步骤（参见，例如，F.Meissner等,Industrial and EngineeringChemistry,46卷,718-724页(1954)；UllmannsderTechnischen Chemie,第4版,17卷，第384-386页；H.Hermann等,"Industrial Nitration of Toluene to Dinitrotoluene",ACS Symposium Series623(1996),234-249页,编辑：L.F.Albright,R.V.C.Carr,R.J.Schmitt;US6288289B1；EP1816117B1）。洗涤通常是进行液/液洗涤（即，在洗涤温度下硝基芳香族化合物是液态的），通常用水作洗涤介质。
该三阶段洗涤通常包括以下步骤：
1.用水进行酸性洗涤以除去溶解和悬浮的无机酸如硫酸、硝酸和二氧化氮（“酸性洗涤”）。
2.在碱，例如碳酸钠（苏打）、碳酸氢钠、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、氨、氢氧化钠、氢氧化钾等的存在下的碱性洗涤性或强碱性洗涤（参见，例如，US4482769A、US4597875A或US6288289B1），用于除去溶解在粗制硝基芳香族化合物中的弱酸性杂质，或者TNT中的不对称非对称的异构体，所述杂质如硝基酚、硝基甲酚、硝基苯甲酸、酚或者脂肪烃或环烃等的氧化分解得到的降解物，例如草酸等（“碱性洗涤”）。
3.中性洗涤，用于除去碱的残留并进一步降低仍然在产物中残留的杂质的量（“中性洗涤”）。
这些洗涤步骤的目的不仅是为了获得纯的产品，而且还为了每公吨产品有极少量废水，其中，使洗出的杂质存在于废水中，从而可以低成本处理这些杂质。
为了最大限度地减少洗涤所需水的用量，例如，洗涤可以以逆流方式进行，通过这种方式，中性洗涤所用的水在加入碱后可用于碱性洗涤（参见，例如，A.B.Quakenbush等,The Olin Dinitrotoluene(DNT)Process,Polyurethanes World Congress1993,出版：Technomic Lancaster,484-488页）或使用最小量的水进行酸性洗涤，以获得浓酸，该浓酸可以直接再循环进入硝化反应中或进一步浓缩后循环进入硝化反应中。
因此，EP0279312B1、EP0736514B1和EP1780195B1描述了这样的方法，硝化反应后仍然在硝基芳香族化合物中悬浮和溶解的无机酸如硫酸、硝酸和二氧化氮，在多个阶段和选择性地洗涤之后，会循环进入硝化反应中，使得酸性洗涤没有废水，也就无需处理。
然而，如描述那样，为了尽量减少要处理的废水量，不进行酸性洗涤，而是仅仅用碱性洗涤和中性洗涤来代替的工艺已经众所周知，例如参见Kirk-Othmer,Encyclopedia of Chemical Technology,4th ed.,17卷,第136-138页，或参见US4091042A。
除了最大限度地减少废水流，进一步的目标是尽量减少洗涤所需的技术上的支出（例如，用于洗涤的技术不仅要具体匹配洗涤阶段，而且要具体匹配洗涤的产物）。
至于洗涤装置，混合沉降器单元（参见，例如，EP1593654A1），其中的混合部件通常是搅拌器（参见，例如，Ullmann's Encyclopedia ofIndustrial Chemistry,5th ed.,B3卷，第6.19-6.21页;M.Baerns等,Technische Chemie,Verlag Wiley-VCH2006,第352-352页），该混合沉降器单元通常用于洗涤待纯化的硝基芳香族化合物的个别的洗涤阶段。因此，德国专利DE1135425描述了混合器和沉降器的设置，其允许甚至是在室温下就会结晶的硝基芳香族化合物（如DNT、TNT或NCB），伴随最小化的加热输出以液体形式在不断升高的温度中洗涤。然而，离心泵和静态混合器也被用作混合器（参照，例如，文件US3221064A或EP1816117B1）。
然而，使用混合器/沉降器技术（参见，例如，图1）是复杂且昂贵的。由于在连续操作的搅拌器作为混合器的情况下产生不可避免的携带，尤其是在粗制硝基芳香族化合物中要去除高浓度的硝基酚或硝基甲酚时，多阶段工作是必要的，优选逆流，以获得低含量的杂质，目的是进一步处理硝基芳香族化合物（例如使硝基酚的含量小于10ppm，优选2-3ppm）。多级萃取柱的洗涤在技术上也是复杂且昂贵的，并且不是非常有效。此外，能够实现两相混合物大型交换区的产生，该交换区用于两相混合物在快速的化学反应之后在短时间内进行有效量传递，且它既不在搅拌器中，也不在萃取柱中。
J.M.Coulson,F.E.Warner,"A Problem in Chemical EngineeringDesign：The Manufacture of Mononitrotoluene",a publication by"TheInstitution of Chemical Engineers",56,Victoria Street,London S.W.1,1949,第25-26页，描述了使用Holley-Mott（混合/沉降器）型洗涤器的MNT的三阶段洗涤，其中酸性洗涤和碱性洗涤以逆流形式进行至少两个阶段，以便实现充分除去MNT中溶解或悬浮的酸和硝基甲酚。
在加拿大专利CA1034603中，提出了四阶段逆流酸性洗涤，以便洗出粗制DNT中溶解和悬浮的硝酸和硫酸。
US4091042A描述了用碳酸钠从粗制硝基苯除去所有酸性成分的四阶段逆流洗涤，例如，使溶解在硝基芳香族化合物中的夹带的硫酸和二硝基苯酚以及三硝基苯酚下降到2000ppm，并获得所需的纯度。
EP1816117A1描述了使用4个搅拌器和相关的分离装置的四阶段逆流中性洗涤（称为“混合/沉降器技术”），从而使仍然过高含量的硝基酚在碱性洗涤后，残余量从约50ppm降至约2ppm。然而，即使离心泵取代搅拌器作为混合装置，仍然需要三个阶段以使得在所得到的硝基苯中硝基酚残余量为3ppm。
US4994242A公开了在两相***中，静态混合器不适合作为混合装置仅在工业规模上产生两个相互不混溶的相的最佳的分散。因此，EP1816117B1描述了静态混合器在碱性洗涤中的应用；待处理硝基苯仍含有超过50ppm的硝基酚，这需要通过一个复杂的多级中性洗涤使该含量降低到约2ppm。
如EP1780195B1中阐述的酸性洗涤，硝基芳香族化合物的洗涤是一种复杂的操作。除了在有机相和洗涤相（通常为水）之间产生足够大的交换区域，从而使从有机相中除去的杂质达到最佳的转移之外，洗涤阶段的有效性取决于有机相和洗涤介质之间杂质分配平衡，还取决于从有机相中提取的杂质在这些洗涤介质中是否稳定还是通过后续的反应撤出分配平衡。
因此，从有机相转移进入水相后，二氧化氮与水反应，从而根据方程（1），歧化成硝酸和NO：
(1)3NO2(=3/2N2O4)+H2O→2HNO3+NO
可能为二聚体的二氧化氮从有机相中转移，而且与中和反应相比，二氧化氮（N2O4）与水的反应是速度比较慢的反应，从而需要时间通过与随后化学反应的洗涤从有机相中除去二氧化氮。
另一方面，在酸（如硫酸、硝酸或弱酸性的硝基酚）的情况下，发生在洗涤水（方程2）或存在碱的中和反应（方程3）中的酸解离成水合氢离子和相关阴离子是非常快的过程，通过此方式，洗出的杂质从硝基芳香族化合物和洗涤水之间的分配平衡中撤出，且在洗涤水中仅以阴离子形式存在。
(2)H2SO4+H2O→H3O++HSO4 -
(3)NO2Ar-OH+NaOH→NO2Ar-O-Na++H2O
这种在碱性洗涤介质中形成阴离子材料的快速中和反应的结果是，可以预料到从有机相中提取这些材料本质上是传质控制，洗涤本质上与单硝基化遵循相同的动力学定律，例如，苯的硝化反应以形成硝基苯。
从现有技术中得知的用于纯化粗制硝化产物的方法和设备通常不能高效运行，或是以令人不满意的方式运行。迄今为止，与之相关的处理步骤或操作过于复杂，且也往往达不到所需的纯度，至少不能通过合理的支出达到所需的纯度。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种用于从粗制硝化产物中去除杂质的装置（或设备）及其方法，所述粗制硝化产物是将可硝化的芳香族化合物硝化之后除去残余的硝化酸得到的，至少很大程度地避免或至少降低了与现有技术相关的上述问题和缺点的严重程度。
特别地，本发明的目的在于提供一种方法，以及适于实施所述方法的装置或设备，所述方法是将可硝化的芳香族化合物硝化之后除去残余的硝化酸以获得粗制消化产物，对获得的粗制硝化产物进行有效纯化。
本发明的另一个目的在于对除去残余的硝化酸后生成的粗制硝基芳香族化合物进行的洗涤，所述粗制硝基芳香族化合物其中存在，大量杂质有效地在每个洗涤步骤中以单级方式存在，所述杂质如夹杂的硝化酸、溶解的硫酸、硝酸、二氧化氮、硝基酚、硝基苯甲酸、硝基苯酚氧化降解的降解物等，在每个洗涤步骤中，以单一阶段的方式进行，使得洗涤后的硝基芳香族化合物中硝基酚的含量非常低（例如，来自绝热硝化的硝基苯最初含有约2000ppm的二硝基苯酚和三硝基苯酚，碱性洗涤后的硝基酚的含量低于50ppm，优选低于10ppm以下，且在中性洗涤之后的低于2ppm）且支出和成本显著低于先前使用的现有技术的方法和装置的情况。
根据本发明，上述目的通过权利要求1中所要求保护的方法实现的；进一步地，本发明方法的有利的进一步改进和实施方式是相关从属权利要求保护的主题。
本发明进一步提供一种如权利要求20所要求保护的装置或设备；进一步地，本发明这方面的有利的进一步改进和实施方式是相关从属权利要求保护的主题。
此外，本发明提供一种如权利要求27所要求保护生产设备；此外，这个方面有利的实施方式和进一步的改进是相关从属权利要求保护的主题。
为避免不必要的重复，下文所述的仅为本发明的一个方面的实施例、变型、优点等，不言而喻，当然也类似地适用于本发明的其他方面。
此外，不言而喻，当数值、数字和范围如下所示时，各自的数值、数字和范围不构成限制；对于本领域技术人员来说不言自明的是，所表示的范围或值在个别情况下或对于特定的应用是可以偏离的，而并没有超出本发明的范围。
此外，如下所示所有的值和参数等基本上可以通过标准的或明确指出的测定方法或通过本领域技术人员熟悉的测定方法来测量或确定。
这起初就已经清楚，下面将对本发明进行更详细地描述。
因此，根据本发明的第一方面，本发明提供一种通过洗涤介质处理粗制产物以从粗硝化产物中除去杂质的方法，所述粗制硝化产物是在可硝化的芳香族化合物硝化后除去残余的硝化酸获得的，其中本发明的方法包括以下处理步骤：
-在第一步处理步骤（a）中，粗制硝化产物首先与洗涤介质接触，并且所述粗制硝化产物与洗涤介质相互分散，从而产生分散体，特别是乳液（即，换言之，在第一步处理步骤（a）中，用粗制硝化产物和洗涤介质制备分散体或乳液），并且
-在第二步处理步骤（b）中，产生的分散体，特别是乳液，随后被注入到一个管式反应器中，从而在乳液流经管式反应器时去除最初存在于粗制硝化产物中的杂质，和/或使最初存在于粗制硝化产物中的杂质转移到洗涤介质中或在乳液流经管式反应器时被中和。
因此，本发明的方法非常适合纯化粗制的硝化产物，该产物在可硝化的芳香族化合物硝化后去除残余的硝化酸获得。
因此，本发明的方法的原理包括，首先将源自硝化反应的去除残留硝化酸后（例如，在分离器中）的粗制硝化产物（该粗制硝化产物仍包含大量杂质）引入到洗涤介质中与之接触，且将待纯化的硝基芳香族化合物和洗涤介质的混合物转换成乳液或分散体，随后将生成的乳液或分散体供给到管式反应器中，从而使最初存在于待纯化的硝基芳香族化合物中的杂质转移到洗涤介质中，或被中和，由此形成纯化的硝基芳香族化合物。
如申请人完全出乎预料的发现的管式反应器和上游分散或乳化装置的结合使用使得洗涤介质和待纯化的硝基芳香族化合物能够实现特别好的混合和特别细微和精细的分散，从而通过这种方式能完全除去杂质，或至少在单一处理步骤中基本上完全除去（即，在管式反应器的处理中）。
进一步地，与现有技术相比，能够以有效的方式避免纯化粗制硝基芳香族化合物的复杂的处理步骤，且不必接受在粗制硝基芳香族化合物纯化中质量减少。
根据本发明，用于处理粗制硝基芳香族化合物和洗涤介质的管式反应器出乎预料地确保了粗制硝基芳香族化合物和洗涤介质如此细微和精细的分散，使得按照处理步骤（b）在管式反应器中处理，所有或基本上所有杂质被转移到洗涤介质中或被中和，从而使随后的杂质（即在处理步骤（b）结束后）可以从后来纯化的硝基芳香族化合物中与洗涤介质一起分离出来。
出乎预料料地发现，在本发明的背景下，成功地进行硝基芳香族化合物的有效单阶段洗涤是可能的，即使在大量存在杂质，如硝化酸、硝基酚和硝基甲酚的情况下，通过简单和廉价的喷射混合器及其他分散装置（例如离心泵），与其他的设备（如静态混合器，孔板等）的组合，单独在管式反应器中或与搅拌器结合进行，所述搅拌器允许明确的混合能源引入到互不相容相的混合物中。通过这种方式产生的在洗涤介质中待纯化的有机相的乳液（O/W型）或在有机相中洗涤介质的乳液（W/O型），在待洗涤的硝基芳香族化合物和需要有效且最佳传质的洗涤介质之间产生界面。
对于处理步骤（a）中乳液或分散体的制备，通常通过合适的分散或乳化装置进行，特别是通过合适的混合装置。
在本发明的上下文中，很可能使用如搅拌器、喷射混合器（或喷射混合装置）或泵（特别是离心泵），作为分散或乳化装置（即，特别是作为优选第一分散或乳化装置），特别是作为混合装置。
在本发明的实施方式中，在处理步骤（a）中，泵，特别是离心泵，用作分散或乳化装置，特别是作为混合装置。
在根据本发明优选的可替代的实施方式中，在处理步骤（a）中，喷射混合器（也同义地称为“射流混合装置”）用作分散或乳化装置，特别是作为混合装置。特别地，根据本发明使用的喷射混合器是在围绕（中心）驱动射流的介质中产生（中心）驱动射流的装置（例如环形射流）。
作为喷射混合器，可以使用所有类型的喷射混合器，它们可使待洗涤的硝基芳香族化合物或洗涤介质通过作为自由射流的中心驱动射流以相对较高的速度注入，这包括洗涤介质或待洗涤的硝基芳香族化合物，通过这种方式，待洗涤的硝基芳香族化合物作为乳液被分散，且在洗涤介质中有很大界面面积，或者洗涤介质同样地在待洗涤的硝基芳香族化合物中被分散。例如，这种装置在Ullmann's Encyclopedia of IndustrialChemistry,2003,5th ed.,B4卷,87-88页以及第565-571页，或者在Perry's Chemical Engineers'Handbook,McGraw-Hill Book Company,1984,6th edition,5-21到5-23页，或在德国第一次公开的DE2151206中描述。
在此，在喷射混合器中的（中心）驱动射流可以是洗涤介质且环绕介质为待纯化硝基芳香族化合物；然而，可选地，（中心）驱动射流也可由待纯化的粗硝化产物形成，且环绕（中心）驱动射流的介质可由洗涤介质形成。这两种可替代的实施方式都能达到所需的结果。
当喷射混合器中的中心驱动射流与围绕中心驱动射流的介质（例如，环形射流）的速度比范围设置为1：5到30：1时，优选1：2至20：1，特别优选1：1至10：1，待纯化的硝基芳香族化合物的纯化可以得到特别好的结果（无论中心驱动射流是由洗涤介质形成还是由待纯化的粗制硝化产物形成）。通过这种方法，可以实现洗涤介质和粗制产物的特别细微和精细的分散以及特别有效的纯化。
特别地，在随后的管式反应器中喷射混合器的下游洗涤乳液的流速的范围为0.1至15.0米/秒，优选0.5至10.0米/秒。
根据本发明的实施方式，在处理步骤（a）中使用的分散装置，特别是混合装置，可以安装在管式反应器的上游，特别是直接安装在管式反应器的上游。根据所述实施方式的特别变型，分散或乳化装置，特别是混合装置，可以进入到管式反应器中。
然而，分散装置，特别是混合装置，同样也可能集成到管式反应器中或成为管式反应器中的组成部分。为此，例如，分散装置可以安装在管式反应器的上面或上游部分。当分散装置，特别是混合装置，被配置为喷射混合器时，这样的实施方式特别有效。
在根据本发明特别优选的实施方式中，用于进行处理步骤（b）的管式反应器装配有混合元件，特别是用于引入额外的混合能源；通过这种方式，由于进一步改进，可以实现特别好的纯化效果，通过额外的混合元件，可以实现洗涤介质和待纯化的粗制硝基芳香族化合物的特别细微的分散。特别地，混合元件可以是金属板，特别是冲击板或偏转板、孔板、静态混合器、分流器等。根据本发明，管式反应器中存在的混合元件优选为1至15个，特别是2至15个，优选为2至10个，特别优选为2至5个。
在这个实施方式中，优选的是设置在管式反应器的混合元件中引入的总混合能量（即每单位体积的混合能量）为10至1000J/L，优选为10至500J/L，特别优选为从20至200J/L。换言之，引入这个实施方式的总混合能量（即每单位体积的混合能量）为10至1000J/L，优选为10至500J/L，特别优选为20至200J/L。
特别地，当配置混合元件从而使每个混合元件的压降为0.1巴至3.0巴，优选为0.3至1.5巴，特别优选为0.3至0.8巴时，也可以实现特别好的结果。
处理步骤（b）中管式反应器中洗涤介质和粗制硝基芳香族化合物的乳液的停留时间，会在很大范围内变化。在管式反应器中的停留时间特别优选为0.1至120秒，优选为0.1至60秒，特别优选为1至30秒。通过这种方式，由于能够保证最少充分停留时间及经济的生产能力，因此可以实现特别好的洗涤效果。
在纯化中，待纯化的粗制硝化产物与洗涤介质的质量比和相比也很重要且都可在很大范围内变化。
当待纯化的粗制硝化产物与洗涤介质（即新引入的洗涤介质）的质量比的范围设置为200:：1至到1:：10时，优选为100:：1至到1:：5，特别优选为10:：1至到1:：2，可以获得特别好的效果。
当待纯化的粗制硝化产物与洗涤介质的相比（即在特别是在洗涤装置中的相比）范围设置为25:：1至到1:：5时，特别是10:：1至到1:：2，优选为5:：1至到1:：1，同样可以获得特别好的效果。特别地，相比的设置受到相分离后洗涤介质循环的影响。这首先确保了有机相和洗涤介质之间最佳的交换区域，其次在相分离装置中相分离时间很短。
硝基芳香族化合物的洗涤通常是进行液/液洗涤（即，在待洗涤和纯化的硝基芳香族化合物以及洗涤介质都为液态的温度下）。
对于根据本发明使用的洗涤介质，在工艺条件下是液体的，特别是温度达到或超过5℃，特别是达到或超过25℃，以及大气压下。根据本发明，优选使用水性洗涤介质，优选水。
根据洗涤装置中的相比，待洗涤的硝基芳香族化合物作为水包油型乳液（O/W型乳液）在洗涤介质中分散，或洗涤介质作为油包水型乳液（W/O型乳液）在待洗涤的芳香族化合物中分散。
通过向洗涤介质中添加至少一种碱，能够提高洗涤介质的有效性。特别地，所述碱选自由无机氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐和氨及其混合物或组合组成的组中，优选选自由氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氨、碳酸铵、亚硫酸钠和亚硫酸氢钠及其混合物或组合组成的组中。
特别地，碱性洗涤中使用的碱的量应该足够高，不仅能使所有酸定量的转化成其盐，而且，特别地，过量使用碱使得洗涤液的pH值足够高从而使即使是弱酸如单硝基苯酚也能够定量的被洗出。
特别地，碱含量可以是0.01mol/l到0.4mol/l，优选0.02mol/l到0.2mol/l，但是至少是中和所有硝基酚需要用量的两倍。
当碱性洗涤中的碱含量为0.01mol/l到0.4mol/l时，优选0.02mol/l到0.2mol/l，可以获得特别好的效果。
特别地，碱性介质中的碱含量应该至少是中和所有以杂质存在的硝基酚理论上所需碱用量的两倍。
如上所述，待洗涤的硝基芳香族化合物与新引入的洗涤介质的相比有利地应该是200:：1到1:：10，优选100:：1到1:：5，特别优选10:：1到1:：2。在相分离之后，洗涤介质的循环使在洗涤装置中将待洗涤硝基芳香族化合物与洗涤介质的相比设置为25:：1到1：5，特别是10:：1到1:：2，特别优选5:：1到1:：1成为可能，从而首先在有机相和洗涤介质之间产生最佳的交换区域，其次使相分离装置中相分离的时间尽可能的短。
根据在洗涤装置中的相比，待洗涤的硝基芳香族化合物作为水包油型乳液（O/W型乳液）在洗涤介质中分散，或洗涤介质作为油包水型乳液（W/O型乳液）在待洗涤的芳香族化合物中分散（参照上面的描述）。
根据所选的相比，无论是使用待洗涤的芳香族化合物还是洗涤介质作为驱动射流都是为了设置理想类型的乳液。
特别地，在随后的管式反应器中喷射混合器下游的洗涤乳液流速的范围为0.1至15.0米/秒，优选0.5至10米/秒。
如上所述，中心射流与环绕介质的速度比的范围为1：5到30：1，优选1：2到20：1，特别优选1：1到10：1。
为了防止短时间后洗涤乳液的聚结，从而防止从待纯化的硝基芳香族化合物中要除去的杂质提取不完全，有利的是通过引入额外的混合能源以确保洗涤乳液的稳定，直到从硝基芳香族化合物中洗出所有杂质，且通过洗涤介质中的进一步反应来阻止待洗涤的硝基芳香族化合物的反萃取。所述额外的混合能源，通过注入到有额外混合装置的反应器中，优选注入到不会返混的管式反应器中，引入到两个互不相溶的相的混合物中，并且通过分散在管式反应器中的额外的混合元件将O/W或W/O型乳液保持在管式反应器中，所述混合元件例如孔板、偏转板、折流板、静态混合器或其他静态混合元件。混合元件存在于管式反应器中，且喷射混合器也作为混合元件，混合元件的数量优选为1至15，特别是2至15，优选2至10，特别优选2至5。
每单位体积应该引入的总混合能源应该为10至1000J/L，优选10至500J/L，特别优选20至200J/L。
为了使在管式反应器中所需的额外的混合元件的数量尽可能少，且在相分离装置中的停留时间尽可能短，每个混合元件的压降应该是0.1至3.0巴，优选0.2至1.5巴，特别优选0.2至0.8巴。
在快速的进一步反应如中和反应之后，通过碱性洗涤从待洗涤的硝基芳香族化合物中分离出的酸在管式反应器中的停留时间应该不超过0.1至120秒，优选0.1至60秒，特别优选1至30秒，所述硝基芳香族化合物例如为硝酸、硫酸、单硝基苯酚、二硝基苯酚、三硝基苯酚和甲酚、硝基苯甲酸等，所述碱性洗涤中的碱例如为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢盐、氨、氢氧化钾等。
为从具有有利于硝基芳香族化合物洗涤的高分配系数的待洗涤的硝基芳香族化合物中除去杂质，在随后反应容器中的停留时间应该与有机相中的高传质阻力和洗涤介质中提取的杂质（如二氧化氮）的缓慢的进一步反应这些情况匹配（例如通过上述生产最佳洗涤乳液的设备与搅拌器的组合以产生必要的停留时间）。在本发明方法的特别实施方式中，特别地，通过将上述生产最佳洗涤乳液的设备与搅拌器组合，以获得确保相转移和随后反应的必要的停留时间。
如上所述，碱性洗涤中使用的碱的量不仅应该足够高，使所有酸定量的转化成盐，而且还应该使用过量的碱使得洗涤液的pH值足够高使即使是弱酸如单硝基苯酚也能够定量的被洗出。如上所述，特别地，碱含量可以是0.01mol/l至0.4mol/l，优选0.02mol/l至0.2mol/l，但是至少是中和所有硝基酚所需用量的两倍。
混合段结束时存在的乳液，例如，可以在相分离的装置（例如，分离器或沉降器）中再分离成单独相。含有杂质的洗涤介质可以作为废水进行废水处理，或可引入到前述洗涤阶段的逆流中。
洗涤后的硝基芳香族化合物可以被注入到随后的洗涤阶段中，或在洗涤结束时被直接转移至进一步处理或中间存储。
对于相分离装置，可以使用任何类型的静态分离器和动态分离器，如离心分离器。硝基芳香族化合物/洗涤介质乳液的分离时间不仅取决于乳液类型（W/O或O/W）和引入的混合能源，而且还取决于洗涤介质中除中和反应所需之外的过量的碱。当引入相同的混合能源，分离时间随洗涤介质中碱浓度的升高而显著缩短。然而，表面活性剂或机械分离装置（如填料、隔离板等），可以用来加速相分离。通过各个混合元件之间的间距，也可以加速相分离，所述混合元件要与硝基芳香族化合物和乳液类型匹配。
对于待纯化的粗制硝化产物，在工艺条件下它们通常是液体，特别是温度达到或超过5℃，特别是温度达到或超过25℃，以及大气压下。特别地，待纯化的粗制硝化产物源于单环或多环芳香族化合物的硝化，特别是源于苯、甲苯、二甲苯或卤代芳香族化合物的硝化，特别地，卤代芳香族化合物例如氯化苯。
特别地，待纯化的粗制硝化产物是任选的卤代单硝基芳香族化合物，二硝基芳香族化合物和三硝基芳香族化合物，例如硝基苯（MNB）、单硝基甲苯（MNT）、二硝基甲苯（DNT）、***（TNT）、硝基氯苯（MNCB）等。
一般地，在处理步骤（b）之后进行硝化产物的分离，这些硝化产物经过洗涤介质后已经不含杂质。通常通过合适的分离装置（分离器或沉降器）进行该分离。
此外，在本发明方法的具体实施方式中，特别是已经不含杂质的硝化产物从洗涤介质中分离出来之前，留在管式反应器中的纯化后的硝化产物和洗涤介质的混合物首先被转移到搅拌器中。通过这种方式，待纯化的硝化产物和洗涤介质之间的接触和/或停留时间有效提高，从而使还没洗出的杂质能够转移到洗涤介质中或者由此被中和掉。
在本发明方法的有利实施方式中，特别是在不含杂质的硝化产物从洗涤介质中分离出来之后，洗涤介质被循环利用，这使得有效洗涤或循环成为可能，且将洗涤介质的用量减到最低。
任何仍然存在的残留量或痕量的水，特别是悬浮和/或溶解的水，在洗涤后或在洗涤介质被分离出来后（例如，在洗涤乳液在静态分离器中或通过离心分离器分离之后），任选地通过干燥从纯化的硝基芳香族化合物中除去。
本发明方法适合进行粗制硝化产物的酸性洗涤和/或碱性洗涤和/或中性洗涤。因此，本发明方法可以用于所有上述提到的三种洗涤步骤。然而，同样很有可能是只将本发明方法用于一个或两个洗涤阶段，例如仅用于酸性洗涤或仅用于碱性洗涤或仅用于中性洗涤。在这方面，可以灵活使用本发明方法。
如上所述，本发明方法与许多优点和特别方面有关，其中，以下几个优点和特别方面会被提及，但并不详尽也并不限于此：
特别地，本发明的方法使得粗制硝化产物得到有效纯化，所述粗制硝化产物是可硝化芳香族化合物的硝化反应后除去残留硝化酸后得到的，并且本发明的方法工艺复杂程度低，具有经济效益，例如工艺高效。
根据本发明使用的管式反应器，使得洗涤介质和粗制硝化芳香族化合物能够高效并精细的相互分散，从而无需进一步洗涤步骤或其他处理步骤。如上所述，通过额外的混合元件可以进一步提高洗涤或处理效率，并进一步提高管式反应器中的混合。
根据本发明，用于纯化的管式反应器在前述的硝化中同样可以很好地用作反应容器，从而无需使用额外的装置来纯化粗制硝化产物。
根据本发明，用于纯化粗制硝化产物的管式反应器能够在洗涤介质和粗制硝化芳香族化合物的两相混合物中产生大的交换区域，从而通过这种方式，可以保证杂质有效质量传递并快速传递进入洗涤介质中，或在酸性化合物的情况下快速中和。
此外，本发明方法能够使硝化产生的杂质从粗硝化产物中快速、同时高效地除去，且在处理粗制硝化芳香族化合物之后，洗涤介质可以被快速回收或再循环。
根据本发明的第二个方面，本发明还提供一种装置（设备），该装置用于通过洗涤介质处理粗制产物以从粗制硝化产物中去除杂质，所述粗制硝化产物是将可硝化的芳香族化合物硝化后除去残留的硝化酸得到的，其中，本发明的装置特别适合进行如上所述的方法，
其中，所述装置包括以下设备：
（a）至少一个分散装置，特别是至少一个混合装置，用于接触和乳化待纯化的粗制硝化产物和洗涤介质；以及，
（b）-分散装置的下游设置管式反应器，用以引入待纯化的粗制硝化产物乳液以及在分散装置中产生的洗涤介质，其中装配所述管式反应器是为了在乳液流经管式反应器时能够除去最初存在于粗制硝化产物中的杂质，和/或使最初存在于粗制硝化产物中的杂质转移到洗涤介质和/或在乳液流经管式反应器时被中和掉。
如上所述的本发明方法，分散装置，特别是混合装置，可以是搅拌器、喷射混合器或泵，特别是离心泵，优选泵，特别是离心泵或喷射混合器，特别优选喷射混合器。
如上所述在本发明方法的情况下，分散装置，特别是混合装置，可以安装在反应器的上游，特别是直接安装在上游，特别地，分散装置，特别是混合装置，在这种情况下可以装入管式反应器中。
在可选择的实施例中，分散装置，特别是混合装置，可以集成到管式反应器中和/或成为管式反应器的组成部分。在这方面，可以参考上述本发明的方法。
如上面所解释的本发明的方法的描述中，管式反应器装备有混合元件，特别是用于引入额外的混合能源。如上所述，混合元件可以被配置为板，特别是冲击板或偏转板，配置为孔板、静态混合器或者分流器。
使用本发明的装置可以进行粗制硝化产物的单阶段、两阶段或三阶段洗涤（例如酸性洗涤和/或碱性洗涤和/或中性洗涤）。
此外，根据本发明，分离装置，特别是分离器或沉降器和/或动态分离器或离心分离器，设置在管式反应器的下游，以从洗涤介质中分离出已经不含杂质的硝化产物。
此外，在本发明的装置中，搅拌器和/或搅拌反应器可能被设置在管式反应器的下游和分离装置的上游（即，换句话说，就是在管式反应器和分离装置之间）。特别地，通过这种方式延长了硝化产物和洗涤介质之间的接触和/或停留时间。
关于本发明的装置或设备的进一步的细节，可以参考上述本发明的方法，这类似地适用于本发明的装置或设备。
最后，根据本发明的第三方面，本发明进一步提供一种生产设备，用于硝化可硝化的芳香族化合物并纯化硝化反应中生成的粗制硝化产物，
其中，所述生产设备包括以下单元：
（a）硝化单元，用于硝化芳香族化合物，特别是具有一个或多个适当的反应器来进行硝化反应；
（b）任选地，在硝化单元的生产线下游设置至少一个分离装置，特别是分离器，用于从粗制硝化产物中分离出残留的硝化酸；
（c）在硝化单元以及任何存在的分离装置的生产线下游设置至少一个洗涤装置，用于进行粗制硝化产物的洗涤，其中所述洗涤装置包括：
-至少一个分散装置，特别是至少一个混合装置，用于接触和乳化待纯化的粗制硝化产物和洗涤介质，以及
-分散装置的下游设置管式反应器，用于引入待纯化的粗制硝化产物的乳液和在分散装置中产生的洗涤介质，其中装配管式反应器是为了在乳液流经管式反应器时能够除去最初存在于粗制硝化产物中的杂质，和/或使最初存在于粗制硝化产物中的杂质转移到洗涤介质和/或在乳液流经管式反应器时中和掉；
(d)任选待，在洗涤装置的生产线下游设置搅拌器，特别用于延长硝化产物和洗涤介质之间的接触和/或停留时间；
(e)在洗涤装置和任何存在的搅拌器的生产线下游设置分离装置，特别是分离器，用于从洗涤介质中分离出已经不含杂质的硝化产物。
换言之，在本发明的生产设备中，上述用于纯化，即用于去除杂质的装置或设备组成了这个生产设备，即以洗涤单元或洗涤装置（c）的形式。
如上所述，在本发明的生产设备中，分散装置，特别是混合装置，也可以是搅拌器、喷射混合器或泵，特别是离心泵，优选泵，特别是离心泵，或喷射混合器，特别优选喷射混合器。
如上所述，在本发明的生产设备的具体实施例中，分散装置，特别是混合装置可以安装在反应器的上游，特别是直接安装在反应器的上游。在这个实施例中，分散装置，特别是混合装置，特别地可以装入到管式反应器中。
同样可能的是根据本发明的分散装置，特别是混合装置，可以集成到管式反应器中和/或成为管式反应器的组成部分。为了避免不必要的重复，关于这个实施方式可以参考以上所述。
如上所述的本发明的方法以及本发明的纯化装置或设备，管式反应器可以装备有混合元件，特别是用于引入额外的混合能源。在这个实施例中，混合元件可以，特别是配置为板，特别是冲击板或偏转板，配置为孔板、静态混合器或者分流器。
本发明的方法特别适合对粗制硝化产物进行酸性洗涤和/或碱性洗涤和/或中性洗涤。因此，本发明的方法可以应用到洗涤装置的所有上述三种洗涤步骤。然而，同样可能的是只在一种或两种洗涤步骤应用本发明的方法，例如只有酸性洗涤，或者只有碱性洗涤，或者只有中性洗涤。在这方面，可以灵活使用本发明的方法。
为了进一步了解本发明的生产设备，可以参考以上所述的关于本发明的方法和本发明的装置或设备，这类似地适用于本发明的仪器或装置。
本发明的方法和本发明用于纯化的装置或设备，以及根据本发明用于硝化的生产设备，都将以通过实施例和附图进行非限制性说明。
附图说明
从以下的根据本发明优选的实施例的描述以及附图中可以看到本发明进一步的优点、特性，方面和特征。附图表示：
图1是根据现有技术的硝基芳香族化合物洗涤的示意图，其是通过搅拌器/沉降器技术进行的硝基芳香族化合物的常规三阶段洗涤；
图2是根据本发明的方法或使用本发明的装置或设备的硝基芳香族化合物的单阶段洗涤的示意图；
图3是根据本发明的优选操作实施例的本发明方法的流程示意图，或者本发明的装置或设备的示意图，所述操作实施例是硝基芳香族化合物的常规三阶段洗涤；
图4是根据本发明优选的操作实施例，根据本发明的用于硝化可硝化的芳香族化合物并洗涤生成的硝化芳香族化合物的生产设备。
具体实施方式
图1示出了根据现有技术的硝基芳香族化合物的三阶段洗涤的实施例：
a）在步骤1中，在多级连续酸性洗涤（WS）中，悬浮和溶解在粗制硝基芳香族化合物（NA10）中的硫酸和硝酸通过清水（WW10）洗出。待洗涤的硝基芳香族化合物（NA10）和洗涤水（WW10）供给到混合装置，通常是搅拌器，停留时间约为10分钟。形成的洗涤乳液随后分散在分离器（S）中。为了完全去除溶解和悬浮的无机酸，可以使用多达4个搅拌/沉降器单元（n=3），洗涤介质和待洗涤的硝基芳香族化合物逆流传送。相分离后，洗涤介质或者作为废水（WW11）立即全部排放，或者一部分洗涤介质再循环以设置规定的相比，从而成为规定类型的乳液，并且使相分离时间最小化。已经不含无机酸的硝基芳香族化合物（NA11）被供给到洗涤阶段2，碱性洗涤（WA）。
b）在步骤2中，在多级连续碱性洗涤（WA）中，杂质氧化降解得到的所有溶解的硝基酚、硝基苯甲酸和其他酸性物质，以及同质异构硝基芳香族化合物都从硝基芳香族化合物（例如TNT）中去除。待洗涤的硝基芳香族化合物（NA11）和洗涤水（WW10或WW13）与碱一起供给到搅拌器中，停留时间约为10分钟。形成的洗涤乳液随后在分离器（S）中分离。为了彻底去除杂质氧化降解产生的硝基酚，硝基苯甲酸和其他酸性物质，以及溶解在硝基芳香族化合物中的同质异构的硝基芳香族化合物，可以使用多达4个搅拌器/沉降器单元（n=3），洗涤介质和待洗涤的硝基芳香族化合物逆流传送。在相分离后，洗涤介质或者作为废水（WW12）立即全部排放，或者一部分洗涤介质再循环以设置规定的相比，从而得到规定类型的乳液，并且使相分离时间最小化。已经不含杂质氧化降解产生的无机酸、硝基酚、硝基苯甲酸和其他酸性物质，也不含同质异构硝基芳香族化合物的硝基芳香族化合物（NA12）被供给到洗涤阶段3，中性洗涤（WN）。
c）在步骤3中，在多级中性洗涤（WN）中去除碱性洗涤（WA）中残留的洗涤介质。待洗涤的硝基芳香族化合物（NA12）和洗涤水（WW10）一起供给到搅拌器中，停留时间约为10分钟。形成的洗涤乳液随后在分离器（S）中分离。为了完全去除悬浮或溶解在硝基芳香族化合物中残留的碱，可以使用多达4个搅拌器/沉降器单元（n=3），洗涤介质和待洗涤的硝基芳香族化合物逆流传送。水相作为洗涤介质（WW13）立即全部送入到碱性洗涤（WA）中，或者一部分水相再循环以设置规定的相比，从而得到规定类型的乳液，并使相分离的时间最小化。
现在，硝基芳香族化合物（NA13）中已经不含杂质氧化降解产生的无机酸、硝基酚、硝基苯甲酸以及其他酸性物质，也不含同质异构硝基芳香族化合物和残留的碱，将所述硝基芳香族化合物（NA13）直接进行进一步处理或进行中间存储。
图2示出了根据本发明的方法的单洗涤阶段，或者在本发明的装置或设备中使用洗涤介质作为驱动射流来洗涤硝基芳香族化合物的实施例。
在去除残留的硝化酸（NA1(n-1)其中n=1）之后，或者去除在酸性洗涤（WS其中n=2）中仍然作为微乳液悬浮在硝基芳香族化合物中的残留的硝化酸，或者仍然溶解在硝基芳香族化合物中的硫酸、硝酸和二氧化氮之后，或者在碱性洗涤（WA其中n=3）中碱的存在下，去除杂质氧化分解产生的所有硝基酚、硝基苯甲酸以及其他酸性物质，并且去除溶解在硝基芳香族化合物（如TNT）中的同质异构硝基芳香族化合物之后，待洗涤的硝基芳香族化合物与洗涤介质WW1（n-1）联合进入喷射混合器（SM）中，并直接引入到含额外混合元件（Mm）的反应器（C）中，其中所述洗涤介质WW1作为驱动射流。
设定一个延长的停留时间，以允许洗涤介质中待洗去的杂质缓慢反应，如二氧化氮，洗涤乳液可以从管式反应器注入到停留容器中，例如一个或多个搅拌器（R）。从管式反应器分离的洗涤乳液，直接地或在搅拌器中经过延长的停留时间之后，进入分离装置的阶段。
洗涤后的硝基芳香族化合物（NA1n，其中n=1至3）排放到后续洗涤阶段，或者作为完成的洗涤产物（NA13）进行进一步处理。加载的洗涤介质（WW1n，其中n=1至3）作为废水直接排放，或者作为子流再循环以设置硝基芳香族化合物与洗涤介质之间规定的相比。再循环的子流能够与新加入的洗涤水作为驱动射流一起送入管式反应器，或者作为循环流直接送入管式反应器。
图3示出了本发明的方法在三阶段分离中，通过酸性洗涤（WS）去除无机酸，通过碱性洗涤（WA）和中性洗涤（WN）在碱性范围内，在存在碱的情况下，去除杂质氧化分解产生的所有溶解的硝基酚、硝基苯甲酸和其他酸性洗涤物质以及同质异构硝基芳香族化合物的实施例。
a）在步骤1中，在单阶段酸性洗涤（WS）中，通过清水（WW10）洗掉悬浮和溶解在粗制硝基芳香族化合物（NA10）中的硫酸和硝酸。待洗涤的硝基芳香族化合物（NA10）和洗涤水（WW10）通过泵（P）经过喷射混合器或直接进入管式反应器中，所述管式反应器包含额外的混合元件（Mn）。经过管式反应器后，形成的乳液在分离器（S）中分离。相分离后，洗涤介质作为废水（WW11）直接排放，或者一部分洗涤介质再循环以设置规定的相比，从而得到规定类型的乳液，并使相分离的时间最小化。已经不含无机酸的硝基芳香族化合物（NA11）被供给到洗涤阶段2，碱性洗涤（WA）。
b）在步骤2中，在单阶段碱性洗涤（WA）中，杂质氧化分解产生的所有溶解的硝基酚、硝基苯甲酸和其他酸性物质，以及同质异构硝基芳香族化合物都从硝基芳香族化合物（例如TNT）中去除。来自酸性洗涤（WA）的待洗涤的硝基芳香族化合物（NA11）和洗涤水（来自中性洗涤的WW10或WW13），和碱一起通过泵（P）经过喷射混合器或直接进入管式反应器，所述管式反应器包含额外的混合元件（Mn）。经过管式反应器后，形成的乳液在分离器中分离。相分离之后，洗涤介质作为废水（WW12）直接排放，或者一部分洗涤介质再循环以设置规定的相比，从而得到规定类型的乳液，并使相分离时间最小化，所述洗涤介质包括杂质氧化分解产生的所有溶解的硝基酚、硝基苯甲酸和其他酸性物质以及提取的同质异构硝基芳香族化合物（以盐的形式溶解）。已经不含杂质氧化分解产生的无机酸、硝基酚、硝基苯甲酸和其他酸性物质，也不含同质异构硝基芳香族化合物的硝基芳香族化合物（NA12）被供给到洗涤阶段3，中性洗涤（WN）。
c）在步骤3中，在单阶段中性洗涤（WN）中去除碱性洗涤（WA）中残留的洗涤介质。待洗涤的硝基芳香族化合物（NA12）和洗涤水（WW10）一起通过泵（P）经过喷射混合器或直接进入管式反应器，所述管式反应器包含额外的混合元件（Mn）。通过管式反应器后，形成的乳液在分离器（S）中分离。洗涤介质作为废水（WW13）直接进入洗涤阶段2（WA），或者一部分洗涤介质再循环以设置规定的相比，从而得到规定类型的乳液，并使相分离时间最小化，所述洗涤介质包含残留的碱和杂质。已经不含杂质氧化分解产生的无机酸、硝基酚、硝基苯甲酸和其他酸性物质，也不含同质异构硝基芳香族化合物和残留的碱的硝基芳香族化合物（NA13）被直接送入进一步处理或者进行中间存储。
图4示出了根据本发明的用于制备硝基芳香族化合物的生产设备的实施例，该设备等温或绝热硝化粗制硝基芳香族化合物，其具有完整的洗涤。在硝化单元（N）中，在硫酸存在的情况下芳香族化合物与硝酸反应形成的粗制硝基芳香族化合物（NA10），在分离器（S）中去除硝酸后，根据本发明的方式在酸性洗涤（WS）中通过水（WW10）洗涤。相分离后，产生的废水（WW11）含有所有洗脱的硫酸和硝酸，所述废水与硝化设备废气处理得到的硝酸（WNA）在吸收设备（A）中一起再循环，直接或者浓缩后进入SAC设备（SAC），与硝化反应中残留的酸（AS）一起回到硝化反应，或者作为待处理的废水被排放。
在洗涤阶段2（碱性洗涤WA）中，通过本发明的方法，在碱存在的条件下实际上是在一个阶段中洗涤已经不含无机酸的硝基芳香族化合物（NA11）。相分离后，碱性洗涤（WW12）的废水在排入主要出口前被送至额外的处理，如热分解，所述废水pH值范围是8.0至13，并包含杂质氧化分解产生的所有硝基酚、硝基苯甲酸和其他酸性物质以及同质异构硝基芳香族化合物（例如TNT）。
来自碱性洗涤（WA）的硝基芳香族化合物（NA12）被送入中性洗涤（WN）中，并根据本发明的方法在一个阶段中通过水（WW10）洗涤。相分离后，来自中性洗涤（WN）的废水（WW13），与碱一起供给到洗涤阶段2（WA）。洗涤的硝基芳香族化合物进行进一步处理，例如同质异构体分离或还原为相应的胺，或者进行中间存储。
本发明的另外的实施例，修改和变化在本领域技术人员阅读了本说明书后很容易认识和想到，其并没有超出本发明的范围。
本发明借助下面的操作实施例进行说明，但并不限制本发明。
虽然，在以下的操作实施例中，本发明的方法或者本发明的装置都使用硝基苯作为待纯化的硝基芳香族化合物进行说明，但是本发明的方法或者装置并不限于此，本发明的方法或者装置同样能够应用于其他任何硝基芳香族化合物，例如甲苯、氯苯、二甲苯、硝基苯等的硝化产物，以及除了氢氧化钠的任何碱。
操作实施例：
实施例1：单阶段碱性洗涤（比较实施例）
绝热硝化得到的12kg/h硝基苯，经过水预洗涤（酸性洗涤）后，仍然含有总计1910ppm的硝基酚（0.8ppm的2-硝基酚(2-NP)、1346ppm的2，4-二硝基酚(2，4-DNP)和203ppm的2，6-二硝基酚(2，6-DNP)和360ppm的三硝基苯酚(2，4，6-TNP)），所述硝基苯与含有0.8g/l的NaOH的洗液（基于所有硝基酚，两倍过量）在60℃下，以重量比1：1供给到搅拌器中。设置搅拌速度，使得在搅拌器中产生如测量的相比的O/W型乳液。在搅拌器中的停留时间为大约6分钟。相分离后（大约40分钟），洗液的pH大约为11.7，所述洗液含有1850ppm的硝基酚。在洗涤的硝基苯中含有60ppm的硝基酚。其他条件相同的情况下，当使用含有4g/l氢氧化钠的洗液时，分离时间实际可以缩短4到大约15分钟。
实施例2：（根据本发明的）单阶段碱性洗涤
绝热硝化得到的12kg/h硝基苯，经过水预洗涤（酸性洗涤）后，仍然含有总计1910ppm的硝基酚（0.8ppm的2-硝基酚(2-NP)、1346ppm的2，4-二硝基酚(2，4-DNP)和203ppm的2，6-二硝基酚(2，6-DNP)和360ppm的三硝基苯酚(2，4，6-TNP)），所述硝基苯与含有0.8g/l NaOH的洗液（基于所有硝基酚，两倍过量）在60℃下，通过使用水介质作为中心射流的喷射混合器，以重量比1：1供给到管式反应器中，所述管式反应器还含有5个静态混合元件。中心射流与待洗涤的硝基苯的相对速度为8：1。在管式反应器中的停留时间不超过5秒。在管式反应器整个长度上的压降为1.6巴。O/W型乳液的相分离后（大约40分钟），洗涤液体的pH大约为11.6，所述洗液含有1908ppm的硝基酚。在洗涤的硝基苯中含有2ppm的硝基酚。其他条件相同的情况下，当使用含有4g/l氢氧化钠的洗液时，分离时间实际可以缩短4到大约10分钟。使用待洗涤的硝基芳香族化合物作为喷射混合器的中心射流，得到了同样的结果。
实施例3：（根据本发明的）单阶段中性洗涤
绝热硝化得到的12kg/h硝基苯，用碱性洗涤后（参见，例如实施例2，碱性洗涤）仍然包含总计2至5ppm的硝基酚，在60℃下，使用水作为中心射流的喷射混合器将所述硝基苯与洗涤液体以重量比1：1供给到管式反应器中，所述管式反应器还含有2个静态混合元件。中心射流与待洗涤的硝基苯的相对速度为8：1。在管式反应器中的停留时间为大约5秒。在管式反应器整个长度上的压降为0.6巴。相分离后（大约25分钟），包含大约1.5至4.5ppm硝基酚的洗涤水的pH值约为9.0。在洗涤的硝基苯中仍然含有0.5ppm的硝基酚。使用待洗涤的硝基芳香族化合物作为喷射混合器的中心射流，得到了同样的结果。
实施例4：（根据本发明的）单阶段碱性洗涤
绝热硝化得到的20kg/h硝基苯，经过水预洗涤（酸性洗涤液）后仍然含有总计1910ppm的硝基酚（0.8ppm的2-硝基酚(2-NP)、1346ppm的2，4-二硝基酚(2，4-DNP)和203ppm的2，6-二硝基酚(2，6-DNP)和360ppm的三硝基苯酚(2，4，6-TNP)），所述硝基苯直接用含有4g/l NaOH的4kg/h洗液（基于所有硝基酚，两倍过量）洗涤，相当于硝基芳香族化合物与洗涤液体的重量比为5：1，洗涤介质和待洗涤的硝基芳香族化合物在60℃下，通过喷射混合器供给到管式反应器中，所述管式反应器包含5个静态混合元件。中心射流与待洗涤的硝基苯的相对速度为8：1。在管式反应器中的停留时间不超过5秒。在管式反应器整个长度上的压降为1.6巴。W/O型乳液的相分离后（大约5分钟），洗涤液体的pH大约为12.3，所述洗液含有9552ppm的硝基酚。在洗过的、仍然浑浊的硝基苯中存在大约8ppm的硝基酚。
实施例5：（根据本发明的）单阶段中性洗涤
绝热硝化得到的20kg/h硝基苯，碱性洗涤后（参见实施例2，碱性洗涤）仍然包含总计5至8ppm的硝基酚，在60℃下，使用水作为中心射流的喷射混合器将所述硝基苯与洗涤液体以重量比5：1供给到管式反应器中，所述管式反应器还包括2个静态混合元件。中心射流与待洗涤的硝基苯之间的相对速度是8：1。在管式反应器的停留时间是大约5秒。在管式反应器整个长度上的压降为0.6巴。在相分离（约20分钟）之后，包含1.5至4.5ppm的硝基酚的洗涤水的pH值是约9.0。洗涤后的硝基苯中仍然含有0.5ppm的硝基酚。使用待洗涤的硝基芳香族化合物作为喷射混合器的中心射流，得到了同样的结果。

Claims (12)

1.一种通过洗涤介质处理粗制产物以从粗制硝化产物中去除杂质的方法，所述粗制硝化产物是将可硝化的芳香族化合物的硝化后去除残留的硝化酸获得的，
其中，在步骤（a）中，首先引入粗制硝化产物与洗涤介质接触，并且所述粗制硝化产物与洗涤介质互相分散，从而产生乳液，并且
其中，在步骤（b）中，产生的乳液随后被供给到管式反应器中，以便能够在乳液流经管式反应器时去除最初存在于粗制硝化产物中的杂质。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述乳液是通过分散装置在步骤（a）中生成的。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，离心泵或喷射混合器被用作分散装置，并且
其中，所述分散装置安装在所述管式反应器的上游，其中，所述分散装置进入到所述管式反应器中，或者成为管式反应器的组成部分。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，管式反应器装备有混合元件，用于引入额外的混合能源，并且将混合元件配置为冲击板、偏转板、孔板、静态混合器或者分流器。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，通过混合元件引入10至1000焦耳/升的混合能源，和/或每个混合元件的压降为0.1至3.0巴。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述管式反应器中的停留时间为0.1至120秒；并且
其中，待纯化的粗制硝化产物与洗涤介质的质量比的范围为200：1至1：10，和/或待纯化的粗制硝化产物与洗涤介质的相比率范围为25：1至1：5。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，加入至少一种碱至洗涤介质中，所述碱选自由无机氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐和氨，及其混合物或组合组成的组中。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，粗制硝化产物和洗涤介质在工艺条件下均是液态的，并且待纯化的粗制硝化产物来自单环或多环芳香族化合物的硝化。
9.一种用于硝化可硝化的芳香族化合物，并纯化硝化中形成的粗制硝化产物的生产设备，
其中，所述生产设备包括以下单元：
（a）硝化单元，用于硝化芳香族化合物，所述硝化单元包括一个或多个进行硝化反应的适当的反应器；
（b）任选地，在硝化单元的生产线下游设置至少一个分离装置，用于将残留的硝化酸从粗制硝化产物中分离出来；
（c）在硝化单元的生产线下游和任选的分离装置设置至少一个洗涤装置，用于进行粗制硝化产物的洗涤，其中所述洗涤装置包括：
-至少一个分散装置，用于接触和乳化待纯化的粗制硝化产物和洗涤介质，以及
-在所述分散装置的下游设置管式反应器，用于引入待纯化的粗制硝化产物的乳液，以及分散装置中产生的洗涤介质，其中配置所述管式反应器以便能够在乳液流经管式反应器时去除最初存在于粗制硝化产物中的杂质；
（d）任选的，在所述洗涤装置的生产线下游设置搅拌器，用于延长硝化产物和洗涤介质之间的接触或停留时间；
（e）在洗涤单元的生产线下游和任选的搅拌器设置分离装置，用于将已经不含杂质的硝化产物从洗涤介质中分离出来。
10.根据权利要求9所述的生产设备，其中，所述分散装置为喷射混合器或离心泵。
11.根据权利要求9或10所述的生产设备，其中，所述分散装置安装在所述反应器的上游，并且所述分散装置进入所述管式反应器中或者成为管式反应器的组成部分。
12.根据权利要求9或10所述的生产设备，其中，所述管式反应器配备有混合元件，用于引入额外的混合能源，并且将所述混合元件配置为冲击板、偏转板、孔板、静态混合器或分流器。
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