аспирант кафедры ВМКТ Красильникова А.А.

д.х.н., проф., зав. каф. ВМКТ Кондратов С.А.

Институт химических технологий (г.Рубежное) Восточноукраинского национального университета имени Владимира Даля

Модель адиабатического нитрования бензола и толуола

Нитробензол – важнейший продукт промышленного органического синтеза, основа для дальнейшего получения полимеров, красителей, лекарственных препаратов, взрывчатых веществ. Разработка новых подходов к совершенствованию технологии этого продукта, основанных на использовании современных методов является актуальной проблемой [1-2].

С точки зрения практики наиболее перспективным методом получения нитробензола является адиабатическое нитрование, позволяющее использовать выделяющуюся теплоту, для укрепления отработанной серной кислоты, что позволяет сократить энергоемкость технологического процесса [3-4].

Актуальной проблемой адиабатического нитрования является разработка системы автоматизированного проектирования и оптимизации технологического процесса, связанная с разработкой математической его модели. В настоящее время этот вопрос в литературе не исследован.

Целью настоящей работы является разработка имитационной компьютерной модели стационарного процесса адиабатического нитрования и изучение на ней закономерностей адиабатического нитрования бензола до нитробензола.

Разработана имитационная компьютерная модель стационарного процесса непрерывного адиабатического нитрования бензола [5-6]. Сущность рассматриваемого процесса заключается в том, что за счет выделяющегося тепла реакционная масса нагревается до температуры кипения, а избыток тепла снимается путем испарения части органической фазы и воды, уносимой из отработанного раствора серной кислоты. В результате происходит укрепление серной кислоты.

На модели адиабатического нитрования исследованы и выявлены следующие закономерности:

1 Если вести нитрование нитросмесью приготовленной из 99% азотной кислоты, то теплоты процесса (суммы теплот нитрования и разбавления) достаточно для отгонки образующейся воды и регенерации отработанной кислоты. При этом большая часть органики, вместе с водой, уходит в паровую фазу и может быть сконденсирована и разделена.

2 Если вести нитрование нитросмесью приготовленной из 65% азотной кислоты, то тепла процесса достаточно для проведения адиабатического процесса. При этом практически весь нитробензол находится в жидкой фазе, а в паровую уходит лишь небольшая часть бензола и нитробензола, ушедних при отгонке воды.

Полученные результаты могут быть использованы при проектировании опытно-промышленной установки адиабатического нитрования.

Литература:

1. Беркман, Б. Е. Промышленный синтез ароматических нитросоединений и аминов [Текст] / Б. Е. Беркман. // М.: Химия. – 1964. – C. 344

2. Жилин, В. Ф. Синтез и технология нитропроизводных бензола и толуола [Текст] / В. Ф. Жилин, В. Д. Збарский // Рос. хим. Журнал. – 2006. – Т.50, №3. – С. 104-115

3. Jurgen Munnig. Process for the continuous preparation of nitrobenzene [Текст] / Jurgen Munnig et al. // United States Patent. – Jan. 22, 2013. - №US8,357,827 B2

4. Andreas Rausch. Process for the preparation of nitrobenzene by adiabatic nitration [Текст] / Andreas Rausch et al. // United States Patent. – Jul. 23, 2009. - №US2009/0187051 A1

5. Кондратов, С. А. Модель адиабатического нитрования ароматических соединений [Текст] / С. А. Кондратов, А. А. Красильникова // Восточно-европейский журнал передовых технологий. – 2013. №3/6 (63). – C. 16-21

6. Красильникова, А. А. Моделирование непрерывного адиабатического нитрования бензола [Текст] / А. А. Красильникова, С. А. Кондратов // Восточно-европейский журнал передовых технологий. – 2013. №6/6 (66). – C. 15-19