【課題を解決するための手段】
【0037】
そのため、本発明は、本発明の第1の様相によれば、脂肪族若しくは脂環式硝酸エステル(硝酸エステル若しくはニトロエステル)の調製において得られる不純物を除去するための方法、特に、少なくとも1つの洗浄媒体によって、残留硝化酸の除去の後、ニトロ化可能な一価若しくは多価の脂肪族若しくは脂環式アルコールのニトロ化において得られる粗硝酸エステルから不純物を除去するための方法を提供するものであって、上記方法は、下記する工程段階を具備するものである:
(a)粗硝酸エステル(すなわち、残留硝化酸の除去の後に得られる粗ニトロ化生成物)が、最初に洗浄媒体と接触すると共に、粗硝酸エステルと前記洗浄媒体が、エマルションが結果として生じる方法(言い換えると、第1に粗ニトロ化生成物及び第2に洗浄媒体のエマルション又は分散が、この第1の工程段階(a)において生成される方法)において、お互いに分散されること;且つ、
(b)それに続いて、結果として生じたエマルションが、付加的な混合エネルギーを導入するために、混合要素を装備した管状リアクターに供給されるので、粗硝酸エステルに最初から存在する不純物が、前記エマルションが管状リアクターを通過する間に、少なくとも部分的に除去されること、且つ/又は、粗硝酸エステルに最初から存在する不純物が、前記エマルションが管状リアクターを通過する間、前記洗浄媒体へ、少なくとも部分的に移送され、且つ/又は、それによって中和化されること。
【0038】
このように、本発明の方法は、残留硝化酸の除去後、ニトロ化可能な一価若しくは多価の脂肪族アルコールのニトロ化において得られる粗ニトロ化生成物を純化するために(言い換えると、結果として生じる粗硝酸エステルを浄化するために)、極めて適している。
【0039】
本発明の方法の原理は、とりわけ、ニトロ化から生じ、十分な量の不純物を含有する粗硝酸エステルが、残留硝化酸の除去の後(例えば、セパレータにおいて)、最初に洗浄媒体と接触し、浄化されるべき硝酸エステルと洗浄媒体の混合物が、エマルション若しくは分散に変換され、結果として生じたエマルション若しくは分散が、それに続いて管状リアクターに供給されるために、浄化されるべき硝酸エステルに最初から存在する不純物が、洗浄媒体に移送され、それによって中和化されると共に、浄化された硝酸エステルが、この方法において形成されるものである。
【0040】
除去するべき典型的な不純物は、例えば非反応性開始材料(すなわち、特に、非反応性一価若しくは多価の脂肪族若しくは脂環式開始アルコール及び非反応性開始鉱酸、特に開始材料として使用される場合、硝酸及び可能ならば硫酸)及び反応性副産物(特に、硝酸、例えば亜硝酸、亜硝酸ガス等の反応性生成物、且つ、開始アルコールの反応性副産物、例えばカルボン酸、アルデヒド、ケトン、分解又は解離生成物、二酸化炭素等のような酸化生成物)を包含する。
【0041】
出願人が、完全に驚くべき方法において発見したように、上流側の分散若しくは乳化装置と結合した付加的な混合要素を有する管状リアクターの使用は、第1に洗浄媒体及び第2に浄化するべき硝酸エステルの特に良好な混合且つ緊密で良好な分散を達成することができるために、不純物が、1つの工程段階においてこの方法で(言い換えると、管状リアクターにおける処理の間)、完全に若しくは少なくとも実質的に完全に除去されるものである。
【0042】
従来技術に対して、さらに粗ニトロエステルを浄化するための複雑な方法は、これによって、粗硝酸エステルの浄化において受領させる必要がある品質の障害のない十分な方法において避けられるものである。要求される安全基準は、本発明の方法によって確保されるものである。
【0043】
前記粗硝酸エステルの処理のために、本発明のよる洗浄媒体で使用される付加的な混合要素を有する管状リアクターは、驚くべきことに、洗浄媒体と粗ニトロエステルの開始エマルションを生成するための上流側の分散装置と結合して、すべて若しくは少なくとも実質的に全ての不純物が、工程段階(b)に関する管状リアクター処理の間、洗浄媒体に移送されるかそれによる中和化される第1にニトロエステルと第2に洗浄媒体のそのような緊密で良好な分散を確保するので、それらはそれに続いて(いわゆる工程段階(b)の結果の後)、浄化された硝酸エステルから洗浄媒体と共に分離されるものである。
【0044】
本発明の領域内において、硝化酸、硝酸等のような不純物の高い充填ですら、且つ、噴流ポンプ(噴流装置)若しくは噴流ミキサー(噴流混合装置)との簡単で安価な結合によって、又は、下流側の管状リアクターにおいて、静的ミキサー、オリフィスプレート等のような付加的な装置と結合した他の分散装置によって、実質的に1つの段階における硝酸エステルの洗浄を実行し、予め定義された量の混合エネルギーを非混和相の混合物に導入するだけでなく、実質的に定量的にはかどるゆっくりとしたそれに続く反応を可能にする滞留時間を確保することを可能にするものである。それによって生成される洗浄媒体における浄化されるべき有機相(O/W型)若しくは有機相における洗浄媒体(W/O型)のエマルションは、効果的な且つ最適な質量移動に要求される洗浄するべき硝酸エステル及び洗浄媒体の間に界面面積を提供するものである。
【0045】
本発明のさらに特別な特徴は、管状リアクターが、付加的混合エネルギーを導入するための混合要素、特に静的混合要素を備える(ここで、混合要素は、例えば、プレート、特に衝突若しくは偏向プレートとして、オリフィスプレートとして、静的ミキサーとして、又は分流器として形成される)ことである。これは、最初に粗ニトロ化生成物に存在する不純物が、洗浄媒体に移送され、前記エマルションが管状リアクターを通過する間にそれによって中和化されるような方法において維持されるだけでなく設定されるオリジナルの液滴サイズを生じるものである。
【0046】
浄化されるべき脂肪族硝酸エステル(硝酸エステル)について、これは、一価若しくは多価の脂肪族アルコールのいずれかの硝酸エステルから選択されるものである。特に、浄化される硝酸エステルは、(i)脂肪族若しくは脂環式一価アルコールの硝酸エステル、特にヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、エチルヘキシルアルコール及びシクロヘキサノールの線形若しくは分岐脂肪族若しくは脂環式一価アルコールの硝酸エステル;(ii)エチレングリコール及びプロピレングリコール及びオリゴマー及びそのポリマー、例えば、エチレンジグリコール、又は、プロピレンジグリコール、エチレントリグリコール及びポリエチレングリコール、又は、ポリプロピレングリコールの二価の脂肪族アルコールの硝酸エステル;(iii)特にトリメチロールエタン及びグリセロールの三価脂肪族アルコールの硝酸エステル;(iv)特にペンタエリトリトール及びジペンタエリトリトールの四価若しくは一価の脂肪族アルコールの硝酸エステルから選択されるものである。
【0047】
上述したように、工程段階(b)において使用される管状リアクターは、付加的な混合エネルギーを導入するために混合要素を装備する。この方法において、オリジナルの液滴サイズ分散は、粗ニトロ化生成物に最初から存在する不純物が、洗浄媒体に移動し、エマルションが管状リアクターを通過する間それによって中和化されるような方法において維持されるだけでなく、設定されることも可能となるものである。
【0048】
特に、管状リアクターに存在する混合要素は、静的要素、言い換えると、前記混合要素は、静的混合要素として形成される。
【0049】
特別な具体例において、前記混合要素、特に、静的混合要素は、管状リアクターの内側に固定され、特に管状リアクターの内周壁面に、好ましくは永久的に若しくは着脱自在に結合される。
【0050】
さらに特別な別の実施例において、前記混合要素は、プッシュイン要素として形成されることも可能である。ここで、プッシュイン要素は、数及び/若しくは位置の機能として必要ならば、管状リアクターに挿入されるか、管状リアクター内に位置するものである。
【0051】
特に、前記混合要素は、プレートとして、特に衝突若しくは偏向プレートとして、オリフィスプレートとして、静的ミキサーとして、又は、分流器として、形成されることが可能である。
【0052】
さらなる具体例において、1〜15の混合要素、特に2〜15の混合要素、好ましくは2〜10の混合要素、特に好ましくは2〜5の混合要素が、管状リアクター内に配置される。これは、浄化されるべき粗生成物と洗浄媒体の特に良好な乳化を導くものである。
【0053】
これに関して、粗生成物と洗浄媒体を混合するために十分な混合エネルギーが、管状リアクターにおける混合要素によって提供されることにも利点がある。これに対して、20〜1000ジュール/リットル、好ましくは25〜500ジュール/リットル、特に好ましくは30〜200ジュール/リットルの合計混合エネルギー(いわゆる容積ベースの混合エネルギー)が、管状リアクターに導入されることが、特に利益的である。
【0054】
これに関して、混合要素毎の圧力降下は、0.2〜3.0バール、好ましくは0.3〜1.5バール、特に好ましくは0.3〜0.8バールであることが望ましい。
【0055】
特に最適な混合要素は、特に静的ミキサーの形の静的混合要素である。これらは、流れ運動のみが混合についてもたらされ且つ移動要素を有しない液の混合のための装置である。それらは、管内の流れ影響要素からなるものであり;これらは、物質の流れを分割し、それを再び合流させ、その結果として混合を達成するものである。
【0056】
本発明によれば、工程段階(b)を実行するための管状リアクターが、特に付加的な混合エネルギーを導入するための混合要素を備えて、短時間後に洗浄エマルションの癒着を防止し、これによって、浄化すべき硝酸エステルから除去される不純物の不十分な抽出を防止することが提案される。この方法において、特に良好な純化の結果は、さらに改良され、特に第1に洗浄媒体及び第2の浄化されるべき硝酸エステルの特に密接な分散が、付加的な混合要素によって管状リアクターの全長にわたって達成され且つ維持されることから、取得されるものである。好ましくは管状リアクターにわたって分散された付加的な混合要素は、特に、金属プレート、特に衝突若しくは偏向プレート、オリフィスプレート、静的ミキサー、分流器等であることが可能であり、O/W又はW/O型のエマルションを維持することができるものである。本発明によれば、1〜15の混合要素、特に2〜15の混合要素、好ましくは2〜10の混合要素、特に好ましくは2〜5の混合要素が管状リアクターに存在することが好ましい;これらの混合要素は、管状リアクターの全長にわたって分配されるものである。前記混合要素は、管状リアクターに、プッシュイン要素としての要求に従って挿入されることが望ましい。
【0057】
工程段階(a)におけるエマルション若しくは分散の製造に関して、これは、一般的に、適当な分散若しくは乳化装置によって、特に適当な混合装置によって達成されるものである。
【0058】
本発明の目的のために、分散若しくは乳化装置として、特に混合装置として、例えば噴流ミキサー若しくはポンプ、特に噴流ポンプ(噴流装置)を使用することが可能である。
【0059】
噴流ンプ(噴流装置)は、ポンプ作用が、十分な圧力下である限り、運動量交換によって別の媒体(「吸引媒体」)を吸引し、促進し且つ圧縮/移動する液体噴流(「駆動媒体」)によって生成されるポンプである。噴流装置という言葉は、普通、圧倒的な圧縮作用を有する超大気圧を発生させる噴流ポンプを示すものである。
【0060】
本発明の目的のために、前記分散若しくは乳化装置、特に混合装置は、特に駆動噴流(中央噴流)と、駆動噴流の周りを回る環状噴流を生成することができるものである。ここで、駆動噴流は、洗浄媒体によって形成され、環状噴流は、浄化されるべき粗硝酸エステルによって形成されることが好ましいものである。
【0061】
特別な具体例において、噴流ミキサー若しくは噴流ポンプ(噴流装置)は、分散若しくは乳化装置として、特に混合装置として使用される。特に、前記噴流ミキサー若しくは噴流ポンプは、中央駆動噴流と、特に環状噴流の形で、前記駆動噴流の周りを回る媒体とを生成すると共に、前記駆動噴流が、浄化されるべき前記粗硝酸エステルによって形成されることが好ましいものである(作動の逆モード、いわゆる駆動噴流として浄化されるべき粗硝酸エステル及び環状噴流として洗浄媒体が、この実施例が好ましいとは言えないが、原則的に可能である)。
【0062】
噴流ミキサー若しくは噴流ポンプとして、原則的に、洗浄されるべき硝酸エステル若しくは洗浄媒体を、洗浄媒体若しくは洗浄されるべき硝酸エステルのいずれかからなる自由噴流としての中央駆動噴流によって、高い界面面積を有するエマルションとして、洗浄されるべき硝酸エステルを洗浄媒体に分散させるか、洗浄媒体を洗浄されるべき硝酸エステルに分散させるかのいずれかの方法において、高い相対速度で噴流させる全てのタイプの噴流ミキサー若しくは噴流ポンプを使用することが可能であるものである。この種の装置は、例えば、ウルマンの産業化学事典,2003年、第5版、B4巻、87/88ページ及び565〜571ページ等において、ペリー化学工学ハンドブック、マックグローヒル出版会社、1984年、第6版、5−21ページ、5−23ページにおいて、又は、ドイツ特許公報DE−A 2 151 206において記載されている。
【0063】
上述したように、噴流ミキサーの(中央)駆動噴流は、洗浄媒体であり、環状媒体は、浄化されるべき粗硝酸エステルである;しかしながら、反対に、(中央)駆動噴流を、浄化されるべき粗硝酸エステルによって形成し、(中央)駆動噴流の周りの媒体を、洗浄媒体によって形成することもできるものである。両方の交換可能な具体例は、所望の結果を導くものである。しかしながら、本発明によれば、噴流ミキサーの(中央)駆動噴流が、洗浄媒体であり、環状媒体が、浄化されるべき粗硝酸エステルであることが好ましい。
【0064】
浄化されるべき粗生成物の浄化に関する特に良好な結果は、分散若しくは乳化装置、特に混合装置が、駆動噴流(中央噴流)及び駆動噴流の周りの環状噴流を生成する時に得られるものであり(ここで、駆動噴流は洗浄媒体によって形成されることが好ましく、環状噴流は浄化されるべき粗硝酸エステルによって形成されることが好ましい)、ここで、駆動噴流と駆動噴流の周りの環状噴流の間の速度比は、1:6〜35:1の範囲内、好ましくは1:2〜25:1の範囲内、特に好ましくは1:1〜12:1の範囲内に設定されるものである。この方法において、第1に洗浄媒体及び第2に浄化されるべき粗生成物の特に緊密で良好な分散及びその結果としての効果的な浄化が達成される。
【0065】
前記管状リアクター内の洗浄媒体及び粗生成物からなるエマルション若しくは分散の流速(いわゆる分散装置の下流側)は、0.1〜15.0m/sの範囲内、好ましくは0.5〜10m/sの範囲内に設定されるべきである。
【0066】
本発明の具体例において、工程段階(a)において使用される分散若しくは乳化装置、特に混合装置は、環状リアクターの上流側、特にすぐの上流側に配置されることが提供されるものである。この具体例の特別な変形例において、分散若しくは乳化装置、特に混合装置が、環状リアクターに入り込みように設けることもできるものである。
【0067】
しかしながら、前記分散若しくは乳化装置、特に混合装置が、前記管状リアクターと一体に形成されるか、前記管状リアクターと構成要素であることも同様に可能である。この目的のために、分散若しくは乳化装置は、例えば、環状リアクターの上流側又は上流部分に配されることができるものである。そのような具体例は、分散装置、特に混合装置が、噴流ミキサーとして、又は噴流ポンプ(噴流装置)として形成される場合に、可能となるものである。
【0068】
工程段階(b)の間、前記管状リアクター(洗浄装置)における第1に洗浄媒体及び第2に粗硝酸エステルのエマルションの滞留時間に関して、これは、広い範囲内で変化することができる。前記管状リアクターの滞留時間は、0.05〜130秒、好ましくは0.1〜70秒、特に好ましくは1〜35秒である。特に良好な洗浄結果は、第1に十分に最小の滞留時間と第2に経済的な処理量が確保されることから、この方法において達成されるものである。
【0069】
浄化において、浄化すべき粗ニトロ化生成物と洗浄媒体の間の質量及び相比率は重要で有り、広い範囲内で変化可能である。
【0070】
特に良好な結果は、浄化されるべき粗硝酸エステルと洗浄媒体、特に新しく付加された洗浄媒体との間の質量比が、250:1〜1:20の範囲内、好ましくは120:1〜1:8の範囲内、特に好ましくは12:1〜1:3の範囲内に設定される場合に、得られるものである。
【0071】
同様に、特に良好な結果は、環状リアクター及び/若しくは洗浄装置内の浄化されるべき粗硝酸エステルと洗浄媒体の間の質量比が、30:1〜1:6の範囲内、好ましくは15:1〜1:5の範囲内、特に好ましくは6:1〜1:3の範囲内に設定される場合に、得られるものである。
【0072】
質量若しくは相比率の設定は、相分離の後の洗浄媒体の循環によって達成される。これは、第1に有機相と洗浄媒体の間に最適な交換領域を確保すると共に、第2に相分離装置における相分離のための大変短い時間を確保するものである。
【0073】
前記粗硝酸エステルの洗浄は、純粋な形で、又は付加的な不活性溶剤との混合物で、液体/液体洗浄として、実行されるものである。これらの付加的な溶剤は、さらなる使用の前に分離されるか、溶剤/硝酸エステルの混合物としてさらに直接的に使用されるかのいずれかである。
【0074】
本発明によって使用される洗浄媒体は、工程条件下、特に5℃以上の温度で、好ましくは25℃以上の温度で、且つ大気圧で、液体である。本発明によれば、洗浄媒体は、水ベース、好ましくは水であることが好ましい。
【0075】
前記管状リアクター(洗浄装置)内の質量若しくは相比率によれば、洗浄されるべき硝酸エステルが、水中油エマルション(O/Wエマルション)として洗浄媒体に分散されるか、又は、洗浄媒体が、油中水エマルション(W/Oエマルション)として洗浄されるべき硝酸エステルに分散されるかである。
【0076】
好ましい具体例において、本発明の方法は、連続的に実行される(しかしながら、操作の非連続的態様も原理的に可能である)。前記方法が、産業的に実行される場合、全ての場合において、本方法が、連続的に実行されることが好ましい。
【0077】
本発明の方法は、原則的に、浄化されるべき粗硝酸エステルの酸洗浄及び/若しくは塩基洗浄及び/若しくは中性洗浄を実行するために使用されるものである。
【0078】
言い換えると、本発明の方法は、原則的に、粗硝酸生成物若しくは粗硝酸エステルの酸洗浄及び/若しくは塩基洗浄及び/若しくは中性洗浄を実行するために最適である。このように、本発明の方法は、すべて3つの上述した洗浄段階において使用される。しかしながら、本発明の方法が、1つ又は2つの洗浄段階にために、例えば酸洗浄のためだけ、塩基洗浄のためだけ、又は、中性洗浄のためだけに使用されることも同様に可能である。これによって、例えば、製造プラントのそれぞれの工程段階の間のエマルション移送、及び/若しくは、代表的な硝酸エステルを洗浄した後のさらなる工程のための硝酸エステルのエマルション移送が、本発明によって形成されるものである。これに関して、本発明の方法が、柔軟に使用されるものである。
【0079】
本発明の特別な具体例において、本発明の工程、特に工程段階(a)及び(b)は、繰り返して実行されるか、所定の回数実行されるものである。この場合、それぞれ前記工程を通過した後の結果として(部分的に)純化された粗硝酸エステルが、それに続いて通過する工程に再び供給されるものである。
【0080】
この特別な具体例において、少なくとも1つの通過する工程が、塩基洗浄として実行され及び/若しくは塩基性洗浄媒体を使用して実行され、且つ、少なくとも1つのそれに続く工程が、中性洗浄として実行され及び/若しくは、中性洗浄媒体を使用して実行されることが提供されるものである。
【0081】
別の方法として、2つ、好ましくは3つの連続的に通過する工程が、付加的に酸洗浄媒体での第1の洗浄(「酸洗浄」)、それに続く塩基性洗浄媒体での第2の洗浄(「塩基洗浄」)及びこの後に中性洗浄媒体での第3の洗浄(「中性洗浄」)を具備して、実行されることが提供されるものである。
【0082】
洗浄媒体の効果は、下記されるように、洗浄媒体に付加される少なくとも1つの塩基によってさらに向上するものである。
【0083】
言い換えると、本発明は、少なくとも1つに塩基が、特に塩基洗浄を実行するために、洗浄媒体に追加されることを提供する。この塩基は、特に、無機水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩及びアンモニア、並びにそれらの混合物若しくは結合物からなる群から選択されるものである。
【0084】
アルカリ洗浄に使用されるアルカリの量は、全ての酸をそれらの塩に量的に変換することができるのに十分なだけでなく、洗浄液のpHが、弱酸ですら量的に洗浄することができるほど十分に高いために、過剰な塩基が存在するべきである。これについて、洗浄媒体における塩基の含有量は、0.01〜0.4mol/L、好ましくは0.02〜0.2mol/Lであることに特に利点がある。特に、洗浄媒体における塩基の含有量は、不純物として存在し、塩基で塩を形成する全ての物質を中和するために要求されるアルカリの量の少なくとも2倍であるべきである。
【0085】
上述したように、浄化されるべき粗硝酸エステルは、工程条件下で液体である。浄化されるべき粗硝酸エステルは、不活性溶媒に、例えば、特に塩化メチレン、ジクロロエタン等のハロゲン含有炭化水素に、又は、さらなる工程において阻害されないか、さらなる工程の間に使用される別の溶媒に、溶液として、付加的に存在することができるものである。
【0086】
それから、工程段階(b)は、好ましくは相分離装置(分離装置)において、洗浄媒体から不純物を取り除いた硝酸エステルの分離が行われる。
【0087】
相分離装置又は相分離機として、全ての静的分離機、及び遠心分離機のような力学的分離機も使用することができるものである。硝酸エステル/洗浄媒体のエマルションの分離時間は、2つ相の間の密度差、エマルション型(W/O,O/W)及び導入される混合エネルギーに依存するだけでなく、中和に要求されない洗浄媒体の超過した塩基にも依存するものである。同様の混合エネルギーが導入される場合、洗浄媒体内の塩基濃度を上昇させると、分離時間を十分に減少する。しかしながら、界面活性剤若しくは、例えばパッキング、分離プレート等の機械的分離補助器具もまた、相分離を促進するために使用することができる。また相分離は、硝酸エステル及びエマルションタイプに適合するそれぞれの混合要素の間隔によっても促進されるものである。
【0088】
本発明の方法の利益的な具体例において、前記洗浄媒体は、不純物が洗浄媒体から分離されたニトロ化された硝酸エステルの分離の後、再利用されるものである。この方法において、十分な洗浄が可能となり、洗浄媒体の量は、最小限まで減少される。
【0089】
洗浄されるべき硝酸エステル、有機相内の高い質量移動抵抗、及び例えば亜硝酸ガス又は二酸化窒素である洗浄媒体において抽出された不純物のゆっくりとしたさらなる反応に有利になる高い分配係数を有する不純物を除去するために、それに続くリアクター内の滞留時間は、これらの環境に適合されるべきである。本発明の方法の特別な具体例において、これは、最適な洗浄エマルションを製造するための上述した装置の結合によって、例えば撹拌容器によって、達成され、これによって相移動及びそれに続く反応のために必要な滞留時間を確保するものである。
【0090】
混合領域の端部に存在する分散/エマルションは、相分離装置(分離機若しくは沈殿槽)においてそれぞれの相に再び分離されるものである。洗浄媒体とそこに存在する不純物とは、排水として排水処理に送られるか、前の洗浄段階に対向流において導入されるかのいずれかである。
【0091】
洗浄された硝酸エステルは、次の洗浄段階に供給されるか、又は、洗浄工程の端部でさらなる工程若しくは中間貯蔵設備に直接移動されるかのいずれかである。
【0092】
洗浄の後、又は、洗浄媒体が分離された後(例えば、静的分離機において若しくは遠心分離機よって洗浄エマルションが分離された後)、懸濁され且つ溶解された水の微量物は、所望により、付加的な乾燥によって浄化された硝酸エステルから任意に除去されることが望ましい。
【0093】
上述したように、本発明の工程は、多くの利益点及び特別な特徴を助長し、その利益点及び特別な特徴は、最終的ではなく且つ制限的な方法においてではなく、下記に指摘されるものである。
【0094】
特に、本発明の工程は、低いレベルの複雑さ及び工程効率のような良好な工程の経済性によって残留硝化酸を除去した後、ニトロ化可能な一価及び多価の脂環式アルコールのニトロ化において得られる粗ニトロ化生成物の効率的浄化を可能にするものである。
【0095】
粗ニトロ化生成物を浄化するために本発明によって使用される環状リアクターは、洗浄媒体と粗硝酸エステルの2相混合物のための大きな交換領域を生成する可能にするものため、効果的な質量移動及び不純物の洗浄媒体への迅速な移動、又は、酸性化合物の場合における迅速な中和化が、この方法において確実に行われるものである。
【0096】
本発明の工程は、迅速に且つ同時に、ニトロ化から発生した不純物を粗ニトロ化生成物から効果的の除去することができると共に、洗浄媒体が硝酸エステルの処理の後、容易に再利用若しくは循環させることができるものである。
【0097】
さらに、NGL若しくはEGAN等のような高感度増幅ニトロ化硝酸エステルを取り扱う場合の一般的な安全性が、本発明の工程の一貫した使用によってさらに改善されるものである。プラント内に存在する爆発物質の量は、さらに減少される。
【0098】
本発明によって使用される付加的な混合要素を有する環状リアクターは、洗浄媒体とニトロ化された脂環式アルコールの効果的且つ緊密な分散を可能にするだけでなく、管状リアクターの全長にわたって洗浄媒体に、洗浄されるべき硝酸エステルを、定義されたように分散するための目標設定を可能にし、許容される管断面が観察される時に、管状リアクターにおける分散された硝酸エステルの部分的な癒着を確実に防止し、これによって、結果として爆発を生じる分離された硝酸エステルの液糸の形成を防止することができるものである。
【0099】
本発明の方法は、粗ニトロ化生成物の酸洗浄及び/若しくは塩基洗浄及び/若しくは中性洗浄を実行するために適したものである。このように、本発明による方法は、すべて3つの上述した洗浄段階において使用されるものである。しかしながら、1つ又は2つの洗浄段階、例えば酸洗浄のためにのみ、又は、塩基洗浄のためにのみ、又は、中性洗浄のためにのみ、本発明の方法を使用することも同様に可能である。この方法において、例えば、製造プラントのそれぞれの工程段階の間、且つ/又は、洗浄の後、典型的な硝酸エステルであるさらなる工程への硝酸エステルのエマルション移動が、本発明によって形成されるものである。これについて、本発明の工程は、柔軟に使用されるものである。
【0100】
本発明の第2の様相によれば、本発明は、脂肪族若しくは脂環式硝酸エステル(硝酸エステル)の精製において生じる不純物を除去するための装置(プラント)、特に少なくとも1つの洗浄媒体による処理によって、残留硝化酸の除去の後、ニトロ化可能な一価若しくは多価の脂肪族若しくは脂環式アルコールのニトロ化において得られる粗硝酸エステルから不純物を除去するための装置(プラント)であって、本発明の装置が、上述されたような工程を実行するために特に最適で有るものにおいて、
前記装置が、下記する装置を具備するものを提供するものである:
(a) 浄化されるべき粗硝酸エステルと洗浄媒体を接触させて乳化させるための少なくとも1つの分散装置、特に少なくとも1つの混合装置;及び、
(b) 前記分散装置の下流側に配置され、前記分散装置において生成される浄化されるべき粗硝酸エステル及び洗浄媒体のエマルションの導入し、管状リアクターであって、該管状リアクターが、特に付加的混合エネルギーの導入のための混合要素を装備され、前記粗硝酸エステルに最初から存在する不純物が、前記エマルションが前記管状リアクターを通過する間に、少なくとも部分的に除去され、且つ/又は、前記粗硝酸エステルに最初から存在する不純物が、前記エマルションが前記管状リアクターを通過する間に、前記洗浄媒体に少なくとも部分的に移動され、それによって中和化されるための管状リアクター。
【0101】
本発明の工程と関連して上記に記載したように、前記分散装置、特に混合装置は、噴流ミキサー若しくはポンプ、特に噴流ポンプ(噴流装置)として形成されるものである。
【0102】
本発明の工程に関連して上述されたように、前記分散装置、特に前記混合装置は、それが駆動噴流(中央噴流)及び前記駆動噴流の周りを回る環状噴流を生成するように、形成されるものである。
【0103】
本発明の工程に関連して同様に指摘されたように、前記分散装置、特に混合装置は、噴流ミキサー若しくは噴流ポンプ(噴流装置)として形成されるものである。ここで、前記噴流キサー若しくは噴流ポンプは、特に、好ましくは中央駆動噴流及び駆動噴流の周りを回る媒体、特に管状噴流の形の媒体が生成されるように形成されるものである。
【0104】
本発明の工程と関連して上記に記載されたように、前記分散装置、特に混合装置は、前記リアクターの上流側、特にすぐ上流側に装着されると共に、前記分散装置、特に混合装置が、特別な具体例において、前記管状リアクターに入り込むように設けることができるものである。
【0105】
別の具体例において、分散装置、特に混合装置は、前記管状リアクターに一体に形成されるもの、且つ/又は、前記管状リアクターの構成要素であるものである。この様相において、本発明の工程と関連して上記に記載されたものが参照される。
【0106】
本発明の工程についての記載において上記したように、前記管状リアクターは、特に付加的な混合エネルギーを導入するための混合要素を備える。さらなる詳細に関して、本発明の工程が参照されることが好ましい。
【0107】
前記粗ニトロ化生成物の1つ、2つ若しくは3つの段階洗浄(いわゆる酸洗浄及び/若しくは塩基洗浄及び/若しくは中性洗浄)は、本発明の装置において実行されるものである。
【0108】
さらにまた、本発明によれば、洗浄媒体から不純物を除去したニトロ化生成物を分離するための分離装置、特に分離機が、前記管状リアクターの下流側に配置されることが提供されるものである。
【0109】
さらに、本発明の装置において、撹拌容器及び/若しくは撹拌反応器が、前記管状リアクターの下流側及び分離装置の上流側に(言い換えると、管状リアクターと分離装置の間に)配置されるものである。特に、ニトロ化生成物(硝酸エステル)と洗浄媒体の間の接触及び/若しくは滞留時間は、この方法において延長される。
【0110】
本発明の装置若しくはプラントに関するさらなる詳細について、不必要な重複を避けるために、本発明の方法に関して上述されたものを参照し、本発明の装置若しくはプラントに類似して適用するものである。
【0111】
最後に、本発明の第3の態様によれば、本発明は、一価若しくは多価の脂肪族若しくは脂環式アルコールの硝酸エステルの調製のための、且つ/又は、一価若しくは多価の脂肪族若しくは脂環式アルコールの硝酸エステルのニトロ化及びそれに続くニトロ化において形成された粗ニトロ化生成物の浄化のための製造プラントを提供するものであり、前記製造プラントが、下記するユニットを具備するものである:
(a) 一価若しくは多価の脂肪族若しくは脂環式アルコールの調製のための、且つ/又は、特にニトロ化反応を実行するための1つ又は複数の反応容器での一価若しくは多価の脂肪族若しくは脂環式アルコールのニトロ化のためのニトロ化ユニット;
(b) 付加的に、製造ラインにおいて前記ニトロ化ユニットの下流側に配置される分離装置、特に分離機であって、特にニトリ化された粗成物(粗硝酸エステル)から残留硝化酸を除去するためのもの;
(c) 製造ラインに存在するニトロ化ユニット及び分離装置の下流側に配置される粗ニトロ化生成物の洗浄を実行するための洗浄設備であって、該洗浄設備が:
− 少なくとも1つ分散装置、特に少なくとも1つの混合装置であって、浄化されるべき粗硝酸エステルと洗浄媒体とを接触させ且つ乳化させるためのもの;及び、
− 前記分散装置の下流側に配置され、分散装置において生成された浄化されるべき粗硝酸エステルと洗浄媒体のエマルションの導入のための管状リアクターであって、該管状リアクターが、特に付加的に混合エネルギーを導入するための混合要素を備え、粗硝酸エステルに最初から存在する不純物が、前記エマルションが管状リアクターを通過する間に、少なくとも部分的に除去され、且つ/又は、粗硝酸エステルにおいて最初から存在する不純物が、前記エマルションが管状リアクターを通過する間に、少なくとも部分的に前記洗浄媒体に移動され、これによって中和化されるもの、からなるもの;
(d) 付加的に、製造ラインの洗浄設備の下流側に配置される撹拌容器であって、特に硝酸エステルと洗浄媒体の間の接触及び/若しくは滞留時間を向上するためのもの;
(e) 製造ラインの洗浄設備及び撹拌容器の下流側に配置される分離装置、特に分離機であって、特に洗浄媒体から不純物を除去した硝酸エステルを分離するためのもの。
【0112】
言い換えると、浄化のための上述された装置若しくはプラント、いわゆる不十分を除去するためのものは、本発明の製造プラントのいわゆる洗浄ユニット若しくは洗浄設備(c)の形の構成要素である。
【0113】
上述したように、前記管状リアクターの混合要素は、静的混合要素であるか、静的混合用を形成するものである。
【0114】
特別な具体例において、前記混合要素、特に静的混合要素は、前記管状リアクターの内部に固定され、特に前記管状リアクターの内壁に永久的に若しくは着脱自在に結合されるものである。
【0115】
別の具体例では、前記混合要素は、プッシュイン要素として形成されるものである。ここで、前記プッシュイン要素は、数及び/若しくは位置によって要求されるように前記管状リアクターに挿入されるか、前記管状リアクターに配置されるものである。
【0116】
上述したように、前記混合要素は、金属プレート、特に衝突若しくは偏向プレートとして、オリフィスプレートとして、静的ミキサーとして、又は、分流器として形成されるものである。
【0117】
特に、1〜15の混合要素、特に2〜15の混合要素、好ましくは2〜10の混合要素、特に好ましくは2〜5の混合要素が,前記管状リアクターに配置されるものである。
【0118】
上述したように、20〜1000ジュール/リットル、好ましくは25〜500ジュール/リットル、特に好ましくは30〜200ジュール/リットルの混合エネルギー(いわゆる容量ベースの混合エネルギー)が、前記管状リアクターの混合要素によって導入されること、且つ/又は、混合要素毎の圧力降下が、0.2〜3.0バール、好ましくは0.3〜1.5バール、特に好ましくは0.3〜0.8バールであることが、利益的である。
【0119】
本発明の方法及び本発明の装置若しくはプラントに関して上述されたように、分散装置、特に混合装置は、噴流ミキサー若しくはポンプ、特に噴流ポンプ(噴流装置)として形成されるものである。
【0120】
さらに、前記分散装置、特に混合装置は、それが、駆動噴流(中央噴流)及び駆動噴流の周りを回る環状噴流を生じるように形成されるものである。
【0121】
特別な具体例において、前記分散装置、特に混合装置は、噴流ミキサー若しくは噴流ポンプ(噴流装置)として形成されるものである。ここで、前記噴流ミキサー若しくは噴流ポンプは、好ましくは中央駆動噴流と、特に環状噴流の形の駆動噴流の周りの回る媒体とが生成されるように、形成されるものである。
【0122】
上述したように、前記分散装置、特に混合装置は、前記リアクターの上流側、特にすぐの上流側に配置されるものである。この具体例において、前記分散装置、特に混合装置は、前記管状リアクターに入り込むように設けられるものである。
【0123】
別の具体例において、前記分散装置、特に混合装置は、前記管状リアクターと一体に形成されるか、前記管状リアクターの構成要素であるものである。
【0124】
本発明の製造プラントに関するさらなる詳細について、本発明の方法及び本発明の装置若しくはプラントに関して上述されたものを参照することが好ましく、本発明の製造プラントに類似して適用するものである。
【0125】
浄化のための本発明の方法及び本発明の装置若しくはプラント並びにニトロ化のための本発明の製造プラントは、例によって、及び添付された図面において制限されない方法において説明されるものである。
【0126】
本発明のさらなる利点、特性、様相及び特徴は、本発明に係る好ましく、図面において描写される具体例の下記する記載に由来するものであることが好ましい。