Технология мононитротолуола,
В промышленности мононитротолуол (МНТ) получают нитрованием толуола серно-азотными кислотными смесями. В результате реакции образуется смесь трех изомеров МНТ – орто–, мета – и пара – нитротолуолы. Чистые изомеры являются товарными продуктами и находят применение в качестве промежуточных соединений при синтезе органических красителей, лекарственных и парфюмерных препаратов, инсектицидов и других химических товаров.
Основными потребителями МНТ являются производства тринитротолуола (ТНТ) и толуилендиизицианатов.(ТДИ).
Состав и основные физико-химические свойства нитротолуола.
Технический МНТ является смесью трех изомеров
-
орто-МНТ
мета-МНТ
пара-МНТ
Т. затв. = –3.10С
Т.затв. = 16.10С
Т.затв. = 51.60С
Несмотря на значительное содержание пара-изомера, имеющего Т.затв. 51.60С, технический МНТ представляет собой жидкость, полностью замерзающую лишь при –160С, хотя пара-МНТ начинает вымораживаться уже около 00С. Продукт обычно имеет цвет от светло-желтого до красно-коричневого цвета, который обусловлен присутствием в нем продуктов окисления – нитропроизводных крезолов и фенолов.
При нитровании толуола до МНТ серно-азотными смесями получаются все три теоретически возможных изомера с преимущественным преобладанием орто-изомера. Мета-изомер образуется в относительно небольших количествах, но так как при его дальнейшем нитровании получаются мета-замещенные динитротолуолы и несимметричные изомеры ТНТ, снижающие качество тротила и ТДИ, он является нежелательной примесью. Поэтому большое внимание было уделено влиянию параметров процесса на содержание м-МНТ в технической смеси изомеров.
На изомерный состав МНТ значительное влияние оказывает температура реакции – при ее повышении количество пара-изомера падает, а количество мета- и орто-изомеров увеличивается.
Температура, 0С |
-30 |
0 |
30 |
60 |
Состав МНТ, % |
|
|
|
|
орто-МНТ |
57.2 |
58.0 |
59.2 |
59.6 |
пара-МНТ |
39.3 |
38.1 |
36.1 |
35.3 |
мета-МНТ |
3.5 |
3.9 |
4.7 |
5.1 |
Как видно, процесс исследовался в широком интервале температур, однако содержание мета-изомера изменялось не очень значительно (менее, чем в два раза).
На соотношение изомеров, получающихся при нитровании толуола, оказывает влияние также состав кислотной смеси. Так, повышение фактора нитрующей активности с 68 до 82% при нитровании толуола серно-азотными смесями, содержащими 10% азотной кислоты, при 550С снижает выход мета изомера в 2.4 раза. НО
Процесс нитрования толуола сопровождается образованием побочных продуктов – нитропроизводных фенола и крезолов.
Содержание этих примесей в техническом продукте может достигать 0,3-1,75% (среднем 0.7%). Однако эти величины вряд ли отражают истинное количество образующихся побочных соединений: являясь производными фенола и крезола они легко окисляются в условиях нитрования. Ориентировочный состав побочных продуктов приведен в таблице.