Procedimiento de purificación de aguas residuales procedentes del procesamiento de compuestos nitro aromáticos brutos.

Procedimiento de purificación de compuestos nitro aromáticos brutos procedentes de la nitración de compuestos aromáticos,

que comprende la realización sencilla o múltiple de la etapa de lavado (a) siguiente:

(a) puesta en contacto del compuesto nitro aromático bruto (N-ein) con una fase acuosa (W-ein) y posterior separación de las fases obteniendo una fase orgánica (N-res) y una fase acuosa (W-res),

añadiendo en una o varias de las etapas de lavado (a) al menos un desemulsionante (D), que es un compuesto anfifílico.

Procedimiento de purificación de aguas residuales procedentes del procesamiento de compuestos nitro aromáticos brutos La invención se refiere a un procedimiento de purificación de compuestos nitro aromáticos brutos procedentes de la nitración de compuestos aromáticos que comprende la realización sencilla o múltiple de la etapa de lavado (a) siguiente:

(a) puesta en contacto del compuesto nitro aromático bruto (N-ein) con una fase acuosa (W-ein) y separación posterior de las fases obteniendo una fase orgánica (N-res) y una fase acuosa (W-res) , añadiendo en una o varias de las etapas de lavado (a) al menos un desemulsionante (D) , que es un compuesto anfifílico.

Los compuestos nitro aromáticos, especialmente mononitrobencenos, se producen en procedimientos comerciales habitualmente mediante nitración directa de benceno con una mezcla de ácido nítrico y ácido sulfúrico, el denominado ácido sulfonítrico. Esta reacción es una reacción de dos fases, cuya velocidad de reacción se determina mediante la transferencia de masa entre las fases y mediante la cinética química. Son de particular importancia industrial procedimientos en continuo en los que la realización de la reacción adiabática en el periodo temprano tiene una importancia particular.

El producto de reacción obtenido en la nitración del compuesto aromático de partida (producto bruto) , particularmente mononitrobenceno, se produce en primer lugar como mezcla de dos fases, conteniendo la fase orgánica además del compuesto nitro orgánico otros subproductos orgánicos y sustancias de partida orgánicas sin reaccionar. La fase acuosa comprende además de componentes orgánicos tales como, por ejemplo, mononitrobenceno y benceno, ácido sulfonítrico no usado naturalmente La fase acuosa que contiene ácido se concentra según el estado de la técnica habitualmente en un concentrador de ácido (concentración de ácido sulfúrico, SAC) y se recircula de nuevo a la reacción de nitración.

La fase orgánica obtenida en la nitración, en adelante denominada compuesto nitro aromático bruto (N-ein) , está contaminada tanto con subcomponentes orgánicos tales como, por ejemplo, dinitrobenceno, benceno, nitrofenoles, como también con ácido sulfonítrico y precisa un tratamiento de varias etapas, que debe satisfacer las elevadas exigencias con respecto a costes de energía y de proceso, rendimiento y purificación de corrientes residuales según puntos de vista medioambientales. Los procedimientos de procesamiento de compuestos nitro aromáticos brutos son conocidos por el estado de la técnica.

Habitualmente se incluye en la separación del compuesto nitro aromático, especialmente mononitrobenceno bruto, de la fase acuosa que contiene ácido al menos un proceso de lavado del compuesto nitro aromático con agua o una solución acuosa.

La fase acuosa que resulta del proceso de lavado mencionado (a continuación denominada agua residual) comprende además de agua y sales también compuestos orgánicos tales como mononitrobenceno, dinitrobenceno, nitrofenoles (fenoles mononitrados y polinitrados) y benceno.

El empobrecimiento necesario de los componentes orgánicos no deseados del agua residual antes de su introducción en un tratamiento biológico de aguas residuales (instalación de depuración) representa una porción significativa de los costes de inversión en la instalación de plantas para la producción de compuestos nitro aromáticos.

El documento EP 1 593 654 A1 describe un procedimiento de tratamiento de aguas residuales alcalinas que se producen en los lavados de nitrobenceno bruto, en el que se produce nitrobenceno bruto mediante nitración adiabática de benceno con ácido nitrosulfúrico y, a continuación, se lava con un lavado ácido y después con un lavado alcalino, obteniéndose un agua residual alcalina que contiene benceno en concentraciones de 100 a 3000 ppm y nitrobenceno en concentraciones de 1000 a 10000 ppm. A partir de las aguas residuales alcalinas se separa posteriormente benceno y/o nitrobenceno presentes en forma no disuelta y opcionalmente a partir del agua residual alcalina se elimina posteriormente benceno y/o nitrobenceno residuales mediante evaporación con arrastre. A continuación se calienta el agua residual alcalina con exclusión de oxígeno a temperaturas de 150 a 500 ºC con sobrepresión. Las aguas residuales ácidas según el estado de la técnica son desventajosas, no obstante, con respecto al procesamiento posterior. Generalmente contienen componentes que deben eliminarse antes de su alimentación a un procesamiento de aguas residuales biológico con un gasto adicional. Las aguas residuales ácidas provocan a menudo también problemas de corrosión en las etapas de purificación posteriores, que solo se mitigan con un gasto técnico adicional.

El agua residual obtenida según el estado de la técnica contiene además en todas las etapas nitrofenolatos o nitrofenoles, de modo que todas las aguas residuales deben alimentarse a una descomposición termolítica costosa y cara. Por lo tanto, es deseable proporcionar un procedimiento de purificación de compuestos nitro aromáticos brutos que alimente como máximo una porción de las aguas residuales a un procesamiento de agua termolítico.

La separación de los componentes orgánicos del agua residual puede realizarse, por ejemplo, mediante una extracción con benceno de una o varias etapas. Un procedimiento conocido es la evaporación por arrastre dado el caso en varias etapas de los componentes orgánicos con vapor de agua, eliminándose particularmente impurezas orgánicas de bajo punto de ebullición, y una degradación termolítica u oxidativa posterior de los componentes orgánicos aún presentes en el agua residual resultante.

Así, el documento EP 0 953 546 A2 describe un procedimiento de descomposición de compuestos nitro aromáticos en aguas residuales mediante calentamiento del agua residual a temperaturas de 150 a 350 ºC a una presión de 1000 a 30.000 kPa. El documento EP 0 953 546 A2 indica que las aguas residuales tratadas de este modo pueden purificarse biológicamente.

Mediante la degradación de compuestos nitro en aguas residuales acuosas según el estado de la técnica se produce, no obstante, amoniaco, que actúa desventajosamente en instalaciones de purificación biológica. Un agua residual que contiene NH3 alimentada a un tratamiento biológico de agua residual debe someterse en primer lugar a una nitrificación. Se denomina nitrificación a la oxidación bacteriana de amoniaco (NH3) a nitrato (NO3-) . Costa de dos procesos parciales acoplados: En la primera parte se oxida amoniaco a nitrito, que en el segundo proceso parcial se oxida a nitrato. La nitrificación está asociada con una producción de ácido (formación de H+) , el valor del pH se reduce, cuando el ácido formado no se neutraliza, por ejemplo mediante reacción con carbonato de calcio (CaCO3) . El ácido formado carga la capacidad de tamponado del agua y puede acidificar el agua o el suelo. Dado que los microorganismos nitrificantes solo metabolizan en el intervalo neutro a ligeramente alcalino, puede impedirse mediante la acidificación la transformación total del amonio/amoniaco tóxico para peces en instalaciones de purificación de aguas residuales (autoinhibición) .

El nitrato formado se somete a continuación en otra etapa del tratamiento de agua residual biológico a una desnitrificación con formación de N2. Por desnitrificación se entiende la transformación del nitrógeno asociado en nitrato (NO3-) en nitrógeno molecular (N2) por medio de determinadas bacterias heterótrofas y algunas autótrofas, que se denominan en adelante desnitrificantes.

En consecuencia, el agua residual producida según el estado de la técnica puede solo alimentarse después de un procesamiento caro con eliminación de todos los nitrofenoles al tratamiento biológico de aguas residuales.

Además, las etapas de lavado conocidas por el estado de la técnica no son satisfactorias: la separación de fases no se realiza lo suficientemente rápido y/o no se realiza totalmente, de modo que permanecen componentes no deseados en la fase correspondiente.

El documento WO2011/021057 divulga un procedimiento de purificación de compuestos nitro aromáticos brutos procedentes de la nitración de compuestos aromáticos que comprende la realización sencilla o múltiple de la etapa de lavado (a) siguiente:

(a) puesta en contacto del compuesto nitro aromático bruto con una fase acuosa y separación posterior de las fases obteniéndose una fase orgánica y una fase acuosa, añadiéndose en una o varias de las etapas de lavado (a) al menos un desemulsionante (D) , que es un ácido inorgánico.

Un objetivo de la presente invención... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de purificación de compuestos nitro aromáticos brutos procedentes de la nitración de compuestos aromáticos, que comprende la realización sencilla o múltiple de la etapa de lavado (a) siguiente:

(a) puesta en contacto del compuesto nitro aromático bruto (N-ein) con una fase acuosa (W-ein) y posterior 5 separación de las fases obteniendo una fase orgánica (N-res) y una fase acuosa (W-res) , añadiendo en una o varias de las etapas de lavado (a) al menos un desemulsionante (D) , que es un compuesto anfifílico.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el desemulsionante (D) se añade en una cantidad de 1 a 100 ppm con respecto a la cantidad en peso de la fase acuosa (W-ein) .

3. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 2, en el que el desemulsionante (D) es un copolímero aniónico.

4. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el desemulsionante (D) es un copolímero que contiene grupos carboxilato.

5. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el desemulsionante (D) es un 15 copolímero que contiene unidades de ácido maleico.

6. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el desemulsionante (D) es un copolímero que contiene unidades de ácido maleico y unidades de olefina.

7. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa de lavado (a) se lleva a

cabo al menos dos veces y comprende las etapas de lavado (a1) y (a2) siguientes, pudiendo llevarse a cabo 20 cada una de las etapas (a1) y (a2) una o varias veces sucesivamente:

(a1) puesta en contacto del compuesto nitro aromático bruto (N1-ein) con una primera fase acuosa (W1-ein) que comprende al menos una base (B) y separación posterior de las fases obteniendo una fase orgánica (N1-res) y una fase acuosa (W1-res) , y a continuación (a2) puesta en contacto de la fase orgánica (N1-res) obtenida en la etapa (a1) con una segunda fase 25 acuosa (W2-ein) y separación posterior de las fases obteniendo una fase orgánica (N2-res) purificada y al menos una fase acuosa (W2-res) , presentando la fase acuosa (W2-ein) un valor del pH de 6 a 9.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que el valor del pH de la primera fase acuosa (W1-ein) que contiene al menos una base (B) es de 10 a 14.

9. Procedimiento según las reivindicaciones 7 u 8, en el que la primera fase acuosa (W1-ein) contiene hidróxido 30 de sodio como base (B) .

10. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 7 a 9, en el que la etapa (a1) se lleva a cabo en al menos dos repeticiones y la fase acuosa (W1-ein) usada a este respecto en el marco de la etapa de lavado (a1) se conduce en contracorriente a la fase orgánica (N1-ein) .

11. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 7 a 10, en el que la etapa (a2) se lleva a cabo en al

menos dos repeticiones y la fase acuosa (W2-ein) usada a este respecto en el marco de la etapa de lavado (a2) se conduce en contracorriente a la fase orgánica (N2-ein) .

12. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 7 a 11, en el que la fase acuosa (W1-res) se somete a las etapas de procesamiento adicionales siguientes:

(b) eliminación opcional de componentes orgánicos de al menos una parte de la fase acuosa (W1-res) 40 obtenida en la etapa (a) mediante evaporación por arrastre, preferentemente con vapor de agua,

(c) eliminación de compuestos orgánicos de al menos una parte de la fase acuosa (W1-res) resultante de la etapa (a) o de la etapa (b) mediante degradación térmica y/u oxidativa,

(d) empobrecimiento por destilación de amoniaco de al menos una parte de la fase acuosa resultante de la etapa (c) y

(e) alimentación opcional de al menos una parte de la fase acuosa resultante de la etapa (d) a un tratamiento biológico de aguas residuales.

13. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 7 a 12, en el que la fase acuosa (W2-res) se somete a las etapas de procesamiento adicionales siguientes:

(b) eliminación opcional de componentes orgánicos de al menos una parte de la fase acuosa (W2-res) obtenida en la etapa (a) mediante evaporación por arrastre, preferentemente con vapor de agua,

(d) empobrecimiento por destilación de amoniaco de al menos una parte de la fase acuosa o de las fases acuosas resultantes de la etapa (c) y

(e) alimentación opcional de al menos una parte de la fase acuosa resultante de la etapa (d) a un tratamiento biológico de aguas residuales.

14. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 7 a 13, en el que como fase acuosa (W2-ein) se usa un agua residual procedente de otro proceso de producción que no contiene nitrofenoles.

15. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 7 a 14, en el que como fase acuosa (W2-ein) se usa 10 un agua residual procedente de la hidratación de mononitrobenceno.

16. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 7 a 15, en el que en la etapa (a1) se añade un desemulsionante (D) .

17. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 7 a 16, en el que en la etapa (a2) se añade un desemulsionante (D) .