[发明专利]从芳族化合物混酸硝化得到的废硫酸的纯化与浓缩工艺

说明书

本发明涉及从混酸法硝基芳族组合物制造中得到的废硫酸的纯化工艺及其浓缩回用。

在芳族化合物如甲苯的混酸硝化中，浓硝酸与浓硫酸的混合物与一种芳族化合物在能产生硝基芳族产物包括一硝基和二硝基苯及一硝基和二硝基甲苯的反应条件下接触。在这种混酸硝化中，水和/或稀硫酸是作为副产物产生的。废酸的体水相易于用滗析法与含有硝基芳族和有机副产物的体有机相分离。在回用之前，要除去硝酸、亚硝酸、未反应芳族化合物和有机反应副产物对硫酸的残余污染，并把低达65％(重量)的稀硫酸浓缩到高达95％(重量)。

在废硫酸纯化与浓缩的一种工业化工艺中，用滗析法从有机相回收硫酸，将其加热并引进到一座填充塔顶部进行脱硝。把水蒸汽引进该硫酸脱硝塔底部，使硝酸和衍生物从其中汽提出来。脱硝后的硫酸从该硫酸脱硝塔底部取出，并在贮存前与该塔的进料进行热交换。然后，脱硝后的硫酸在一系列多效蒸发器中加热和浓缩。

描述从芳族化合物混酸硝化中以废酸形式得到的硫酸的纯化与浓缩的各种方法的代表性专利如下：

U.S.3,856,673公开了一种用于纯化从芳族烃类硝化得到的废酸的工艺，尤其侧重于脱除其中所含的有机杂质。该专利在其先有技术部分描述了一种脱除杂质的惯用方法，包括把废硫酸加热到其沸点，并用水蒸汽、空气或氮气等热气体吹脱这种酸。该专利中提出的改进纯化工艺在于该硫酸流与一种选自由臭氧、过氧化氢、过二硫酸盐和氯酸盐组成的这一组的氧化剂混合。

U.S.4,157,381公开了一种三步法再生含有有机杂质且可能含有无机盐的稀硫酸的工艺。在第一步中，稀硫酸通过与来自第二步的蒸气的间接热交换而被加热，并在第二步中与水蒸汽进行直接热交换。酸在其离开第一步时与逆向流动的水蒸汽与酸蒸气的混合物接触，而离开第二步的酸则与过热水蒸汽接触，进行直接热交换，再生的酸分离出来，而剩余的水蒸汽和酸的混合物再循环到第二步中。在这些步骤的至少一步中添加一种氧化剂，以使有机成分氧化。

U.S.4,409,064公开了一种从芳族化合物混酸硝化中以废酸形式得到的硫酸的浓缩工艺。该专利描述了在一系列多效蒸发器中除雾垫板形式的设备改进，以减少这些蒸发器的塔顶馏出物中夹带小液滴的带出。

U.S.4,155,989公开了一种从各种硝化工艺中以副产物形式得到的废硫酸的脱硝工艺。二氧化硫以足够的数量添加到这种硝化废酸中，使其中所含的硝酸转化成挥发性氮氧化物，脱除蒸发的氮氧化物。

U.S.3,972,987公开了含有有机物质和无机盐的硫酸的再生工艺。这种工艺包括减压蒸馏这种不纯的含水硫酸，抽出该蒸馏产生的底部产品，并在泡令装置(Pauling installation)中浓缩该冷凝物。在这种Pauling工艺中，硫酸通过一个装在容器上的分凝器。从该容器的沸腾内容物产生的热蒸气被向下流动的、冷却的稀酸吹脱。为了有助于无机杂质分解，把一种氧化剂添加到此工艺中。

本发明涉及从芳族化合物的混酸硝化中以副产品形式得到的、含有硝酸、亚硝酸和残留有机杂质的废硫酸的一种改进的纯化与浓缩工艺。在这种工艺中，合并了纯化或脱硝步骤和浓缩步骤，而且这是按如下进行的：把含有此类残留硝酸、亚硝酸和有机杂质的废硫酸加热到沸点或接近于沸点的温度，把这种加热的硫酸引进到一个包含一座汽提塔的纯化系统的上部，使所述硫酸与一种汽提气体接触，从而产生富含有机成分和硝酸成分的塔顶馏出物和由纯化硫酸组成的底部馏分。然后，把底部馏分中的纯化硫酸在减压条件下引进一个包含一系列多效蒸发器的硫酸浓缩系统中，以使其中的水脱除，从而使该硫酸浓缩。这种改进的一个方面是，该蒸发产生的浓硫酸产品的至少一部分与进入汽提塔的废硫酸进料进行间接热交换。回收这种硫酸产品，回用于混酸硝化工艺中。此外，汽提塔与多效蒸发进行有策略的配合，以提供足够的压头或压差，使得物料流无需泵送设备就能从汽提塔流入蒸发器系统。

这种用于进行废硫酸纯化与浓缩的工艺有若干显著的优点，这些优点包括：

相对于先有技术的工艺而言，能减少与废硫酸的纯化和回收有关的步骤的数目；

相对于先有技术的工艺而言，能节省与废硫酸的纯化和浓缩有关的能源；

通过工艺设备的策略性衔接，能消除昂贵的热交换设备、泵送设备和贮存设备，包括管道系统；

由于稀酸的低温减压浓缩，能利用较低廉的构造材料；

能回收残留有机物并使之返回硝化工艺，因而提高了产率；和