DE102006013579B3

DE102006013579B3 - Verfahren zur Reduzierung des Abwassers und Optimierung der Abwasserqualität bei der Herstellung von DNT

Info

Publication number: DE102006013579B3
Application number: DE200610013579
Authority: DE
Inventors: Hansjürgen Dr. Winterbauer
Original assignee: Plinke GmbH
Current assignee: Plinke GmbH
Priority date: 2006-03-22
Filing date: 2006-03-22
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2026-03-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung der Abwassermenge bei der Herstellung von Dinitrotoluol (DNT) und gleichzeitiger Optimierung der Abwasserqualität durch Reduzierung des Anteils an organischen Verunreinigungen. Bei der Herstellung von DNT fallen verschiedene Abwasserströme an. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden bei der Säureregenerierung verschiedene Prozessschritte eingeführt, um Abwässer unterschiedlicher Qualität zu erhalten, die dann an verschiedenen Stellen wieder in den Produktionsprozess zurückgefahren werden können. So wird in einem ersten Schritt durch Strippen der Säure bei atmosphärischen Bedingungen ein Abwasser mit relativ hohem Gehalt an Salpetersäure und Nitroaromaten erhalten, das direkt oder nach weiterer Aufkonzentrierung in den Nitrierprozess zurück gefahren werden kann. Im zweiten Schritt wird durch Strippen bei Vakuumbedingungen die Abfallsäure von den restlichen organischen Bestandteilen befreit und dabei wird ein Kondensat erhalten, das neben Spuren von Schwefelsäure nur Nitroaromaten enthält und daher für die saure Wäsche des DNT eingesetzt werden kann. Im nächsten Schritt wird dann die von organischen Bestandteilen befreite Abfallsäure unter Vakuumbedingungen so weit aufkonzentriert, dass diese wieder im Produktionsprozess eingesetzt werden kann. Das dabei anfallende Kondensat enthält nur geringe Mengen an Schwefelsäure und nur noch Spuren von organischen Verunreinigungen und kann alternativ nach Neutralisation ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung der Abwassermenge bei der Herstellung von Dinitrotoluol (DNT) und gleichzeitiger Optimierung der Abwasserqualität durch Reduzierung des Anteils an organischen Verunreinigungen.
Bei der Herstellung von DNT fallen verschiedene Abwasserströme an. DNT wird im allgemeinen durch Nitrierung von Toluol mit Nitriersäure, einem Gemisch aus Schwefelsäure und Salpetersäure, hergestellt (Chemistry and Technology of Explosives, Tadeusz Urbanski, Vol.1, 1983). Die in der Nitriersäure enthaltene Salpetersäure wird dabei verbraucht und die Schwefelsäure nimmt das Reaktionswasser sowie das über die Salpetersäure eingetragene Wasser auf und wird dadurch verdünnt. Die Schwefelsäure wird dann rückkonzentriert und wieder zur Nitrierung zurückgeführt.
Aus der DE 196 36 191 ist bereits ein Verfahren bekannt zur Reinigung und Aufkonzentrierung von gebrauchten, verunreinigten Schwefelsäuren, die bei der Nitrierung von aromatischen Kohlenwasserstoffen in Gegenwart von Schwefelsäure anfallen, wobei die wasserdampfflüchtigen Verbindungen unter Zersetzung der stickstoffhaltigen Verbindungen vollständig entfernt werden und die so gereinigte Schwefelsäure aufkonzentriert wird, wobei die verunreinigte Schwefelsäure vorerwärmt wird, im Gegenstrom mit den Brüden der ersten Aufkonzentrierstufe bei Drücken zwischen 200 und 1000 mbar von wasserdampfflüchtigen Verbindungen befreit wird, die Schwefelsäure in eine erste Aufkonzentrierstufe geleitet wird, in der sie unter indirekter Wärmezufuhr bei gleichem Druck aufkonzentriert wird und die Schwefelsäure anschließend in einer ein- oder mehrstufigen Vakuumkonzentrierung bei einem Druck, der kleiner ist als in der ersten Aufkonzentrierstufe, auf 88 bis 97 Gew.-% aufkonzentriert wird.
Das aus der Nitrierung kommende Roh DNT ist mit Resten der Nitriersäure sowie mit Nebenprodukten verunreinigt und muss mehrfach gewaschen werden. Zunächst werden die Säurerückstande durch die sogenannte „Saure Wäsche" entfernt. Anschließend werden Nebenprodukte durch „Alkalische Wäsche" entfernt. Im letzten Schritt wird dann durch „Neutrale Wäsche" das saubere DNT Produkt erhalten.
Das bei der „Sauren Wäsche" anfallende Abwasser enthält größere Mengen an Salpetersäure und Schwefelsäure ( EP 0 736 514 ). Durch Rückkonzentrierung kann daraus wieder eine ca. 50 % Mischsäure erzeugt werden, die in der Nitrierung wieder eingesetzt werden kann (Chemistry and Technology of Explosives, Tadeusz Urbanski, Vol.1, 1983). Das dabei anfallende Kondensat hat noch geringe Säurerestgehalte und kann wieder zur „Sauren Wäsche" eingesetzt werden, so dass hier kein Abwasser entsteht.
Das Abwasser aus der „Alkalischen Wäsche" enthält die organischen Nebenprodukte und muss entsprechend behandelt werden.
Das Abwasser aus der „Neutralen Wäsche" ist entsprechend der Löslichkeit mit DNT gesättigt und muss ebenfalls behandelt werden.
Da Nitroaromaten wie MNT und DNT nur schwer abbaubar sind, muss das Abwasser in der Regel sehr energieaufwendig thermisch oder thermochemisch behandelt werden.
1 zeigt ein vereinfachtes Blockfließbild der Herstellung von DNT nach dem Stand der Technik. Bei der Strippung, die der eigentlichen Schwefelsäurekonzentrierung vorgeschaltet ist, wird, wie im Detail in der Offenlegung DE 196 36 191 beschrieben, ein Strippkondensat erzeugt, das Salpetersäure sowie organische Verunreinigungen enthält.
Bedingt durch die hohe Menge an Strippdampf, die zur annähernd vollständigen Entfernung der organischen Verunreinigungen aus der Säure benötigt wird, ist die Gesamtmenge an Stippkondensat relativ hoch, die Konzentration an Salpetersäure aber entsprechend niedrig, so dass ein direktes Recyceln des Strippkondensats zur Nitrierung nicht möglich ist. Auch ein Aufkonzentrieren des Strippkondensats in der Sauerwasserkonzentrierung ist auf Grund der niedrigen Salpetersäurekonzentration meist unwirtschaftlich. Daher wird das Strippkondensat oftmals verworfen und in die Abwasserbehandlung geleitet. Bei der Abwasserbehandlung werden dann die Restgehalte an Salpetersäure, MNT und DNT thermisch oder thermochemisch zerstört.
Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt nun die Idee zugrunde, die Säureregenerierung in verschiedene Prozessschritte zu unterteilen, um Abwässer unterschiedlicher Qualität zu erhalten, die dann an verschiedenen Stellen wieder in den Produktionsprozess zurückgefahren werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren ist vereinfacht in 2 dargestellt.
Die Abfallsäure aus der Nitrierung wird in einem ersten Schritt bei atmosphärischen Bedingungen gestrippt. Die Strippdampfmenge wird hier absichtlich niedrig gewählt, um ein Kondensat mit relativ hohem Gehalt an Salpetersäure und Nitroaromaten zu erhalten. Diese rückgewonnene Salpetersäure kann dann direkt oder alternativ nach weiterer Aufkonzentrierung, vorzugsweise zusammen mit dem sauren Waschwasser in der Sauerwasserrückkonzentrierung, in den Nitrierprozess zurück gefahren werden.
Im zweiten Schritt wird durch Strippen bei Vakuumbedingungen die Abfallsäure von den restlichen organischen Bestandteilen befreit und dabei wird ein Kondensat erhalten, das neben Spuren von Schwefelsäure nur Nitroaromaten enthält und daher für die saure Wäsche des DNT eingesetzt werden kann.
Im nächsten Schritt wird die von organischen Bestandteilen befreite Abfallsäure unter Vakuumbedingungen ein- oder mehrstufig so weit aufkonzentriert, dass diese wieder im Produktionsprozess eingesetzt werden kann. Das dabei anfallende Kondensat enthält nur geringe Mengen an Schwefelsäure und nur noch Spuren von organischen Verunreinigungen und kann alternativ nach Neutralisation zur neutralen Wäsche des DNT eingesetzt werden oder aufgrund des niedrigen Gehaltes an organischen Verunreinigungen problemlos entsorgt werden.
In 3 ist der Prozessschritt „atmosphärische Strippung" als Teilschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens im Detail dargestellt. Die Abfallsäure aus der Nitrierung wird zunächst vorgewärmt. Die Vorwärmung erfolgt vorzugsweise bis auf Siedetemperatur der Abfallsäure. Diese liegt abhängig von der Schwefelsäure- und Salpetersäurekonzentration im Bereich 150 °C bis 170 °C. Die Vorwärmung der Abfallsäure erfolgt dabei vorzugsweise unter Rückgewinnung der Energie der bei der Schwefelsäurekonzentrierung erhaltenen Produktsäure, die dabei gekühlt wird. Sie kann aber auch durch indirekte Dampfbeheizung oder einer Kombination aus Dampfbeheizung und Energierückgewinnung erfolgen. Anschließend wird die Säure am Kopf der Strippkolonne aufgegeben. Die Strippkolonne ist in korrosionsbeständigem Material wie beispielsweise Glas, Email oder PTFE – ausgekleidetem Stahl ausgeführt. Die Stofftrennung wird durch den Einsatz von Füllkörpern oder strukturierten Packungen in der Kolonne erreicht. Die für die Strippung benötigte Energie wird vorzugsweise ausschließlich durch indirekte Beheizung am Sumpf der Kolonne eingebracht. Die Abfallsäure wird dabei bereits aufkonzentriert. Der dabei erzeugte Wasserdampf wird als Strippdampf direkt in die Kolonne eingeblasen. Am Kopf der Kolonne tritt ein Gemisch aus Salpetersäure, Nitroaromaten (Mononitrotoluol MNT und Dinitrotoluol DNT) und Wasser aus, das auch noch NO_x enthält. Das Gemisch aus Salpetersäure, Nitroaromaten und Wasser wird im Kondensator auskondensiert und das NO_x-haltige Abgas wird erfindungsgemäß einer Absorption zugeführt, in der das NO_x als Salpetersäure zurück gewonnen wird, die dann direkt oder nach Aufkonzentrierung wieder in den Nitrierprozess zurückgefahren wird. Die Absorption der nitrosen Gase erfolgt im Gegenstrom mit Wasser, bevorzugt unter einem Druck von 5 bis 7 bar und unter Zugabe von Luft zur Oxidation und Umsetzung des NO_x in HNO₃. Das Betreiben unter Druck hat den Vorteil, dass das gereinigte Abgas nur noch Spuren von NO_x enthält und die üblichen Anforderungen bezüglich NO_x Emissionen erfüllt. Eine atmosphärische Absorption, oder eine Absorption bei niedrigerem Druck mit zusätzlicher Dosierung eines Oxidationsmittels wie beispielsweise H₂O₂ kann ebenfalls eingesetzt werden.
Die durch die Konzentrierung der Abfallsäure am Sumpf der Kolonne erzeugte Wasserdampfmenge wird so eingestellt, dass die Salpetersäurekonzentration der nach der Kondensation rückgewonnenen Salpetersäure im Bereich 20 bis 40 % HNO₃ liegt. Bei einem Salpetersäuregehalt der Abfallsäure der normalerweise zwischen 0,05 und 2 Gew.-% liegt, ergibt sich erfindungsgemäß eine Strippdampfmenge zwischen 0,25 und 10 Gew.-% bezogen auf die Abfallsäure. Diese ist geringer als die in der Offenlegung DE 196 36 191 beschriebe Menge, reicht aber überraschenderweise aus, um die Salpetersäure, Salpetrige Säure und gelöstes NO_x vollständig aus der Abfallsäure auszustrippen. Die rückgewonnene Salpetersäure kann dann wahlweise direkt zur Nitrierung zurück gefahren werden oder alternativ zuvor weiter aufkonzentriert werden. Die Aufkonzentrierung kann separat oder vorzugsweise zusammen mit dem Waschwasser aus der sauren Wäsche des DNT erfolgen. Als Werkstoffe für den Heizer kommen korrosionsbeständige Materialien wie beispielsweise Tantal zum Einsatz, wie sie für die Konzentrierung von Schwefelsäure üblicherweise eingesetzt werden.
Erfindungsgemäß wird der atmosphärischen Strippung eine Vakuumstrippung nachgeschaltet. Diese ist in 4 dargestellt. Die Vakuumstrippung wird erfindungsgemäß bei einem Vakuum zwischen 200 und 600 mbar betrieben. Es ist zwar auch möglich die Vakuumstrippung beim gleichen Vakuum wie die anschließende Schwefelsäurekonzentrierung, d.h. zwischen 150 und 30 mbar, zu betreiben, eine entsprechende Betriebsweise ist aber in der Regel nicht wirtschaftlich, da bei niedrigerem Druck die Strippkolonne entsprechend größer ausgelegt werden muss und sich dadurch die Investitionskosten wesentlich erhöhen. Zusätzlich hat eine erfindungsgemäße Betriebsweise zwischen 200 und 600 mbar den Vorteil, dass die Kondensationstemperatur der Wasserbrüden zwischen 60 und 85 °C liegt und damit die Ablagerung von DNT in den Kondensatoren vermieden wird. Sowohl bei der atmosphärischen Strippung als auch bei der Vakuumstrippung kann zur Vermeidung von organischen Ablagerungen in den Kondensatoren alternativ auch warmes Kühlwasser im Temperaturbereich von ca. 40 bis 60 °C eingesetzt werden. Die Strippkolonne ist in korrosionsbeständigem Material wie beispielsweise Glas, Email oder PTFE – ausgekleidetem Stahl ausgeführt. Die Stofftrennung wird durch den Einsatz von Füllkörpern oder strukturierten Packungen in der Kolonne erreicht.
Die aus der atmosphärischen Strippung kommende vorgereinigte Abfallsäure ist bezogen auf das in der Vakuumstrippung eingestellte Vakuum überhitzt. Daher wird sie zunächst in ein Ausdampfgefäß geleitet. Hier verdampft spontan Wasser aus der Säure bis diese auf Siedetemperatur entsprechend dem eingestellten Vakuum abgekühlt ist. Zusammen mit dem Wasser dampfen auch schon anteilig wasserdampfflüchtige organische Verbindungen aus der Schwefelsäure ab. Die Säure läuft dann anschließend in die Strippkolonne über. Prinzipiell kann das Ausdampfgefäß auch entfallen, so dass die vorgereinigte Abfallsäure direkt in die Strippkolonne geleitet wird und dort ausdampft. Diese Betriebsweise hat aber den Nachteil, dass eine gleichmäßige Flüssigkeitsverteilung in der Strippkolonne, wie für eine optimale Funktionsweise gewünscht, durch das spontane Ausdampfen erschwert wird. Abhängig von der relativen Aufstellung der Prozesseinheiten und dem eingestellten Vakuum läuft die vorgereinigte Abfallsäure aufgrund des unterschiedlichen Druckes selbständig von der atmosphärischen Strippung zur Vakuumstrippung über. Wenn die Aufstellung so gewählt werden muss, dass dies nicht möglich ist, so wird die vorgereinigte Abfallsäure zum Ausdampfgefäß gepumpt. Alternativ ist es ebenfalls möglich, das Ausdampfgefäß so zu platzieren, dass die vorgereinigte Abfallsäure aufgrund des Druckunterschiedes in das Ausdampfgefäß selbständig überläuft und dort ausdampft und erst die ausgedampfte Säure dann mittels einer Pumpe auf die Strippkolonne aufgegeben wird. Dies hat den Vorteil, dass nicht die überhitzte Säure gepumpt werden muss, was die Pumpe entlastet. Zusätzlich liegt die Temperatur der Säure nach dem Ausdampfen entsprechend niedriger, wodurch sich die Anforderungen an die eingesetzte Pumpe reduzieren.
Die für die Vakuumstrippung benötigte Energie wird vorzugsweise ausschließlich durch indirekte Beheizung am Sumpf der Kolonne eingebracht. Die Säure wird dabei weiter aufkonzentriert. Das Einblasen von Direktdampf ist zwar theoretisch auch möglich, würde aber die Gesamtwassermenge im System erhöhen und steht dem Ziel der Reduzierung des Abwassers entgegen. Der durch die Konzentrierung erzeugte Wasserdampf wird als Strippdampf direkt in die Kolonne eingeblasen. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass bereits mit einer erfindungsgemäßen Strippdampfmenge zwischen 5 und 10 Gew.-% bezogen auf die zulaufende vorgereinigte Abfallsäure die Nitroaromaten annähernd vollständig aus der Abfallsäure ausgestrippt werden können. Diese Strippdampfmenge ist wesentlich geringer als die in der Offenlegung DE 196 36 191 beschriebe Menge zur Entfernung der organischen Bestandteile. Als Werkstoffe für den Heizer kommen korrosionsbeständige Materialien wie beispielsweise Tantal zum Einsatz, wie sie für die Konzentrierung von Schwefelsäure üblicherweise eingesetzt werden.
Am Kopf der Kolonne tritt ein Gemisch aus Nitroaromaten (vorwiegend Dinitrotoluol DNT) und Wasser aus, das im Kondensator auskondensiert wird. Das Kondensat enthält neben Spuren von Schwefelsäure nur Nitroaromaten und kann daher erfindungsgemäß für die saure Wäsche des DNT eingesetzt werden. Wenn dieses Kondensat nicht für die saure Wäsche eingesetzt wird, kann der nicht gelöste Anteil an organischen Verbindungen beispielsweise durch einfache dichtebedingte Separation vom Wasser abgetrennt und recycelt werden. Das verbleibende mit organischen Verbindungen gesättigte Wasser kann dann entsprechend weiter behandelt oder direkt entsorgt werden. Eine Nutzung das Kondensats zur sauren Wäsche ist jedoch vorteilhafter.
Inertgase werden von der Vakuumeinheit abgezogen. Als Vakuumeinheit wird vorzugsweise eine indirekt gekühlte Vakuumpumpe eingesetzt, da sowohl eine Kühlung durch direkte Wasserzuführung als auch der Einsatz von Dampf betriebenen Vakuumstrahlern die Gesamtabwassermenge erhöhen würde. Die am Sumpf der Kolonne anfallende Schwefelsäure wird zur Schwefelsäurekonzentrierung weitergeleitet.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber der Offenlegung DE 196 36 191 neben der insgesamt geringeren benötigten Strippdampfmenge noch einen weiteren wesentlichen Vorteil. Da die in der Abfallsäure enthaltenen NO_x-Gase bereits in der atmosphärischen Strippung aus der Säure ausgetrieben werden, fallen bei der Vakuumstrippung nur sehr geringe Mengen an Inertgasen an. Die benötigte Vakuumeinheit wird daher wesentlich kleiner, was sich zum einen in niedrigeren Investitionskosten und zum anderen auch noch in niedrigeren Betriebskosten bemerkbar macht.
Erfindungsgemäß wird die aus der Vakuumstrippung ablaufende Schwefelsäure in der Schwefelsäurekonzentrierung ein- oder mehrstufig bei einem Vakuum zwischen 150 und 30 mbar bevorzugt zwischen 100 und 50 mbar auf Konzentrationen zwischen 85 und 98 H₂SO₄ aufkonzentriert. Als Vakuumeinheit wird auch hier vorzugsweise eine (bzw. leistungsbedingt auch mehrere) indirekt gekühlte Vakuumpumpe eingesetzt, da sowohl eine Kühlung durch direkte Wasserzuführung als auch der Einsatz von Dampf betriebenen Vakuumstrahlern die Gesamtabwassermenge erhöhen würde. Das Abgas aus der Vakuumstrippung wird ebenfalls zur NO_x-Absorption geleitet um evtl. enthaltene nitrose Abgase als Salpetersäure zurück zu gewinnen.
Die aus der Vakuumstrippung kommende Schwefelsäure ist bezogen auf das in der Schwefelsäurekonzentrierung erfindungsgemäß eingestellte Vakuum überhitzt. Daher wird sie zunächst in einem Ausdampfgefäß geleitet. Hier verdampft spontan Wasser aus der Säure bis diese auf Siedetemperatur entsprechend dem eingestellten Vakuum abgekühlt ist. Die Säure läuft dann anschließend in die nächste Stufe der Schwefelsäurekonzentrierung über. Prinzipiell kann das Ausdampfgefäß auch entfallen, so dass die Säure direkt in die erste Stufe der Schwefelsäurekonzentrierung geleitet wird geleitet wird und dort ausdampft.
Abhängig von der relativen Aufstellung der Prozesseinheiten und dem eingestellten Vakuum läuft die Säure aus der Säure aufgrund des unterschiedlichen Druckes selbständig von Vakuumstrippung in die Säurekonzentrierung über. Wenn die Aufstellung so gewählt werden muss, dass dies nicht möglich ist, so wird die Säure zur Säurekonzentrierung gepumpt.
Das bei der Schwefelsäurekonzentrierung anfallende Kondensat enthält neben geringen Mengen an Schwefelsäure nur noch Spuren von nitroaromatische Verbindungen in Konzentrationen < 100 ppm und kann alternativ nach Neutralisation zur neutralen Wäsche des DNT eingesetzt werden oder aufgrund des niedrigen Gehaltes an organischen Verunreinigungen problemlos entsorgt werden.
Das Abgas aus der Schwefelsäurekonzentrierung wird ebenfalls zur NO_x-Absorption geleitet um evtl. enthaltene nitrose Abgase als Salpetersäure zurück zu gewinnen.
Zum Beheizen und Konzentrieren der Säure kommen in der atmosphärischen Strippung, in der Vakuumstrippung und auch in der Säurekonzentrierung die gängigen Verdampfertypen wie beispielsweise Naturumlaufverdampfer, Zwangsumlaufverdampfer, Horizontalverdampfer, etc. zum Einsatz. Entsprechende Verfahren zur Schwefelsäurekonzentrierung sind hinreichend bekannt und werden hier nicht näher erläutert.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann natürlich auch für andere, ähnliche Nitrierprozesse eingesetzt werden, speziell auch bei der Herstellung von Mononitrotoluol oder Trinitrotoluol sowie für die Nitrierung anderer aromatischer Kohlenwasserstoffe..
Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in der atmosphärischen Strippung aus der Abfallsäure eine Salpetersäure zurück gewonnen, die direkt oder nach weiterer Aufkonzentrierung in der Nitrierung wieder eingesetzt werden kann. Hierdurch wird der Nitratanteil im Abwasser reduziert und gleichzeitig werden Salpetersäure und organische Verbindungen in den Prozess zurückgefahren, wodurch sich die Produktausbeute erhöht und gleichzeitig die benötigte Menge an Eingangsstoffen reduziert wird.
Bei der erfindungsgemäßen nachgeschalteten Vakuumstrippung wird ein Kondensat erhalten, das in der sauren Wäsche des DNT wieder eingesetzt werden kann. Durch diese Maßnahme wird ebenfalls nitroaromatisches Produkt zurück gewonnen und dadurch die Ausbeute erhöht.
Da nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die in der Abfallsäure enthaltenen NO_x-Gase bereits in der atmosphärischen Strippung aus der Säure ausgetrieben werden, fallen bei der Vakuumstrippung nur sehr geringe Mengen an Inertgasen an. Die benötigte Vakuumeinheit wird daher wesentlich kleiner, was sich zum einen in niedrigeren Investitionskosten und zum anderen auch noch in niedrigeren Betriebskosten bemerkbar macht.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschalteten Strippungen enthält das bei der Schwefelsäurekonzentrierung anfallende Kondensat neben geringen Mengen an Schwefelsäure nur noch Spuren von nitroaromatische Verbindungen in Konzentrationen < 100 ppm und kann alternativ nach Neutralisation zur neutralen Wäsche des DNT eingesetzt werden oder aufgrund des niedrigen Gehaltes an organischen Verunreinigungen problemlos entsorgt werden.
Die zu behandelnde, mit Nitroaromaten belastete, Abwassermenge aus dem Gesamtproduktionsprozess wird durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens reduziert. Investitions- und Betriebskosten der Anlagen zur Herstellung von DNT lassen sich durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens beträchtlich senken.
Die nitrosen Abgase aus den einzelnen Prozessschritten werden in der NO_x Absorption gereinigt und dabei wird Salpetersäure zurück gewonnen, die dann direkt oder nach Aufkonzentrierung in den Nitrierprozess zurück gefahren wird.

Claims

Verfahren zur Verminderung der Abwassermenge bei der Herstellung von Dinitrotoluol (DNT) und gleichzeitiger Optimierung der Abwasserqualität durch Reduzierung des Anteils an organischen Verunreinigungen dadurch gekennzeichnet, dass a. die bei der Nitrierung anfallende Abfallsäure in einem ersten Schritt nach Vorwärmung auf 150 bis 170 °C unter atmosphärischen Druckbedingungen in einer Kolonne im Gegenstrom mit Wasserdampf gestrippt wird, der durch die Konzentrierung der aus der Kolonne ablaufenden Schwefelsäure erzeugt wird, wobei eine Strippdampfmenge zwischen 0,25 und 10 Gew.-% bezogen auf die Abfallsäuremenge eingesetzt wird und dadurch am Kopf der Kolonne eine Salpetersäure mit 20 bis 40 Gew.-% HNO₃ erhalten wird, die dann direkt oder nach Aufkonzentrierung wieder in den Nitrierprozess zurückgefahren wird, b. dass die vorgereinigte Abfallsäure aus der atmosphärischen Strippung in einem zweiten Schritt bei einem Vakuum zwischen 200 und 600 mbar in einer Kolonne im Gegenstrom mit Wasserdampf gestrippt wird, der durch die Konzentrierung der aus der Kolonne ablaufenden Schwefelsäure erzeugt wird wobei eine Strippdampfmenge zwischen 5 und 10 % Gew.-% bezogen auf die zulaufende vorgereinigte Abfallsäuremenge eingesetzt wird und dadurch am Kopf der Kolonne eine Kondensat erhalten wird, das in der sauren Wäsche des DNT wieder eingesetzt werden kann. c. dass die aus der Vakuumstrippung ablaufende Schwefelsäure in einer nachgeschalteten Schwefelsäurekonzentrierung ein- oder mehrstufig bei einem Vakuum zwischen 150 und 30 mbar bevorzugt zwischen 100 und 50 mbar auf Konzentrationen zwischen 85 und 98 % H₂SO₄ aufkonzentriert wird und das dabei ein Kondensat erhalten wird, das neben geringen Mengen an Schwefelsäure nur noch Spuren von nitroaromatische Verbindungen in Konzentrationen < 100 ppm enthält d. und dass die nitrosen Abgase aus den einzelnen Prozessschritten durch Absorption des NO_x im Gegenstrom mit Wasser gereinigt werden und dabei Salpetersäure zurück gewonnen wird, die dann direkt oder nach Aufkonzentrierung in den Nitrierprozess zurück gefahren wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das bei der Schwefelsäurekonzentrierung anfallende Kondensat nach Neutralisation zur neutralen Wäsche des DNT eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Strippkolonnen in korrosionsbeständigem Material wie beispielsweise Glas, Email oder PTFE – ausgekleidetem Stahl ausgeführt sind und die Stofftrennung durch den Einsatz von Füllkörpern oder strukturierten Packungen in der Kolonne erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das bei der Vakuumstrippung erhaltene Kondensat in der sauren Wäsche des DNT genutzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass aus dem bei der Vakuumstrippung erhaltenen Kondensat die nicht gelösten organischen Bestandteile abgetrennt und in die Produktion recycelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die bei der atmosphärischen Strippung erhaltene Salpetersäure zusammen mit dem Waschwasser aus der sauren Wäsche des DNT aufkonzentriert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die bei der Absorption der NO_x Gase erhaltene Salpetersäure zusammen mit dem Waschwasser aus der sauren Wäsche des DNT aufkonzentriert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwärmung der Abfallsäure unter Rückgewinnung der Energie der bei der Schwefelsäurekonzentrierung erhaltenen Produktsäure erfolgt, die dabei gekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass für die Kondensation der Brüden bei der atmosphärischen Strippung warmes Kühlwasser mit Zulauftemperatur zwischen 40 und 60 °C eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass für die Kondensation der Brüden bei der Vakuumstrippung warmes Kühlwasser mit Zulauftemperatur zwischen 40 und 60 °C eingesetzt wird.