ES2574851T3 - Procedimiento e instalación para el procesamiento de ácidos sulfúricos residuales procedentes de procesos de nitración - Google Patents

Abstract

Procedimiento para el procesamiento de ácido residual procedente de procedimientos de la preparación de compuestos nitroaromáticos, en particular de la preparación de dinitrotolueno (DNT) o trinitrotolueno (TNT), con recuperación de ácido sulfúrico y ácido nítrico concentrados y purificados, en el que se separa en una primera etapa el ácido residual calentado previamente, que además de hasta el 80 % en masa de ácido sulfúrico y agua contiene como partes constituyentes adicionales ácido nítrico (HNO3), ácido nitrosilsulfúrico (como HNO2) y compuestos nitro orgánicos, en particular DNT y mononitrotolueno (MNT), en una columna de destilación en contracorriente con vapor de agua, que se obtiene del fondo de la columna de destilación mediante calentamiento del ácido sulfúrico concentrado previamente, en al menos una fase en forma de vapor que contiene ácido nítrico así como dado el caso compuestos nitro orgánicos, así como un ácido sulfúrico concentrado previamente, y en etapas de procedimiento conectadas posteriormente (i) se alimenta el ácido sulfúrico concentrado previamente obtenido del fondo de la columna de destilación a una purificación adicional para la separación de compuestos nitro orgánicos y a una concentración superior y (ii) se procesan el ácido nítrico obtenido de la fase de ácido nítrico en forma de vapor así como los compuestos nitro orgánicos, incluyendo los compuestos nitro orgánicos obtenidos en la purificación y la concentración adicionales del ácido sulfúrico concentrado previamente, y se reconducen de nuevo al procedimiento de nitración, caracterizado porque en la primera etapa del procedimiento adicionalmente a la destilación del ácido residual previamente calentado en una columna de separación en contracorriente con el vapor de agua procedente de la concentración previa de ácido sulfúrico (V1) se realiza una concentración del ácido nítrico contenido en el vapor de destilación en contracorriente con ácido sulfúrico adicional purificado así como dado el caso fresco y concentrado con una concentración en el intervalo del 75 % al 97 %, preferentemente del 80 % al 96 % en masa, y porque se condensan los vapores de ácido nítrico obtenidos de la cabeza de la columna de la primera etapa y con ello se obtiene un ácido nítrico directamente en una forma altamente concentrada adecuada para una reconducción al procedimiento de nitración.

Description

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compuestos nitro orgánicos residuales, en particular DNT, mediante destilación.

La columna K2 se hace funcionar, para trabajar por encima del punto de congelación o punto de solidificación de los compuestos nitroaromáticos volátiles con el vapor de agua, es decir de DNT, con un vacío parcial entre 25 kPa y 55 kPa, preferentemente entre 30 kPa y 45 kPa. A este respecto se encontró sorprendentemente que se requiere, a diferencia de la enseñanza en el documento DE 10 2006 013 579 B3, adicionalmente a los vapores procedentes del evaporador de fondo V2 de la columna K2 con la concentración simultánea del ácido sulfúrico también aún cantidades bajas de vapor directo adicional 9, un denominado lifesteam, para obtener en el fondo V2 un ácido sulfúrico que esté libre de DNT (menos de 20 ppm en masa). La cantidad de vapor directo usada puede ascender, dependiendo de la composición de alimentación del ácido residual concentrado previamente, a entre el 0 % y el 9,99 % del ácido residual de alimentación.

Las partes constituyentes contenidas en los vapores 10 de la columna de destilación a vacío K2, tales como principalmente agua, compuestos nitroaromáticos tales como MNT/DNT y trazas de ácido sulfúrico se condensan indirectamente en un condensador-intercambiador de calor W3 con agua caliente conducida en el circuito como medio de refrigeración y se separan en un separador A1 en una fase acuosa ácida y una fase que contiene compuestos orgánicos. El condensado acuoso obtenido a este respecto tiene un contenido en ácido sulfúrico bajo y contiene tan sólo trazas de impurezas orgánicas (aproximadamente 1500 ppm en masa de DNT). Puede usarse de nuevo al menos parcialmente, por transporte a través de un conducto 18, para el lavado ácido del DNT en la nitración. La parte restante del condensado ácido 19 con los compuestos nitroaromáticos MNT/DNT que pueden degradarse difícilmente, que podría tratarse térmica o termoquímicamente sólo con mucho gasto de energía, puede purificarse de acuerdo con una variante especial del procedimiento de acuerdo con la invención mediante una extracción conectada posteriormente en una columna para la extracción de líquidos en contracorriente con un agente de extracción líquido 14, preferentemente un agente de extracción aromático tal como tolueno o MNT, por lo que se obtiene un agua residual 16 que presenta una concentración de compuestos nitroaromáticos, tal como DNT, de sólo hasta 1 ppm en masa, y que puede alimentarse a una purificación de agua residual biológica sencilla.

El agente de extracción 15 cargado con los compuestos nitroaromáticos extraídos se reconduce preferentemente a la monoetapa de la nitración.

Los compuestos nitroaromáticos separados 12 tal como MNT/DNT procedentes del separador A1 se alimentan igualmente de nuevo a la nitración.

Se encontró además sorprendentemente que con determinadas composiciones del ácido residual, especialmente con un contenido en ácido nítrico superior al 2 % en masa, es posible incluso combinar la primera columna K1 y la columna de destilación a vacío K2, pudiéndose obtener con las condiciones previas mencionadas los mismos resultados ventajosos que en las formas de realización descritas anteriormente.

El ácido sulfúrico concentrado 20, casi libre de DNT, obtenido en el fondo de la columna K2 se alimenta a una concentración a vacío de una o varias etapas y se lleva con un vacío entre 16 kPa y 1 kPa hasta una concentración entre el 85 % en masa y el 97 % en masa. El ácido sulfúrico 21 así concentrado que está libre de DNT puede alimentarse de nuevo a la nitración, sin embargo se usa en el contexto del procedimiento de acuerdo con la invención preferentemente al menos parcialmente como ácido sulfúrico adicional que se alimenta a través de conductos 3 o 3a a la columna K1 de la primera etapa de procedimiento del procedimiento de acuerdo con la invención.

Mediante la destilación del DNT casi completa de acuerdo con la invención en la columna K2 contiene la fase de vapor de las etapas de concentración a vacío V3 sólo cantidades muy bajas de DNT, inferiores a 150 ppm en masa, y tras la condensación en un condensador-intercambiador de calor W4 puede alimentarse el condensado acuoso a través de un recipiente de condensado B1 como flujo 17 directamente a una purificación de agua residual biológica.

Las ventajas importantes del procedimiento de acuerdo con la invención pueden resumirse tal como sigue:

con el procedimiento de acuerdo con la invención se recupera ya en la primera etapa, en la primera destilación que discurre preferentemente con presión atmosférica, todo el ácido nítrico en forma concentrada, de modo que a diferencia de un procedimiento tal como se describe en la patente DE 10 2006 013 579 B3 no se necesita ninguna concentración separada adicional del ácido nítrico diluido con el inconveniente de una generación de agua residual que contiene nitrato/nitrito.

De acuerdo con la invención se consigue una alta concentración del ácido nítrico de manera súper-azeotrópica de hasta el 99,99 % en masa mediante reconducción de una parte del ácido sulfúrico concentrado que se encuentra en el circuito de concentración, de modo que no debe usarse ningún material adicional ajeno al procedimiento total.

Según el procedimiento de acuerdo con la invención se reduce mucho además, a diferencia del procedimiento de acuerdo con la patente DE 196 36191 B4, la cantidad de vapor directo necesaria y con ello la cantidad generada de agua residual cargada. En un intervalo de concentración especialmente conveniente del ácido sulfúrico en el ácido residual de aproximadamente el 67 % en peso en la entrada a la columna de destilación K2 puede prescindirse completamente del vapor directo adicional, sin embargo debiendo estar presente de acuerdo con la invención en la

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