п-Динитрозобензол (п-ДНБ) входит в состав динитрозогенерирующий систем для вулканизации диеновых каучуков [1], позволяющих снизить температуру вулканизации до 60–100°С. Это обстоятельство особенно актуально в резиновой промышленности, являющейся одной из самых энергоемких. В связи с выше сказанным, разработка способа получения п-ДНБ и аппаратурного оформления процесса является актуальной задачей. Также следует отметить, отечественная химическая промышленность п-ДНБ не производит.
Ранее нами были определены условия получения п-ДНБ (2) окислением п-бензохинондиоксима (1) перекисью водорода в присутствии соляной кислоты:
Для получения п-ДНБ требуемого качества с максимально возможным выходом процесс следует проводить в течение 4-часов при температуре 45-50оС, используя 10 %-й избыток перекиси водорода [2].
Осуществление химической реакции всегда сопровождается перемешиванием. Считается, что скорость перемешивания значительно превышает время химической реакции, и поэтому перемешивание не оказывает влияние на интегральные характеристики химического процесса (выход, степень превращения). В реальных аппаратах это условие выполняется не всегда. Влияние перемешивания на протекание химической реакции выражается в неоднородности концентраций реагентов в объеме аппарата. Соответственно скорость реакции и продолжительность процесса в целом могут существенно отличаться от расчетных величин [3].
Нами было исследовано влияние скорости перемешивания на степень превращения исходного п-бензохинондиоксима (п-БХД) при его окислении перекисью водорода. Реакцию проводили в лабораторном реакторе объёмом 5 л, снабженном якорной мешалкой с возможностью регулирования числа оборотов, рубашкой для обогрева и устройством для дозирования реагентов. Опыты проводили в ранее определенных условиях (температура 50оС, избыток перекиси водовода 10 % от стехиометрического, время реакции 4 часа, С(п-БХД) =1,5 моль/дм3, С(Н2О2)=11 моль/дм3). Установлено, что в выбранных условиях максимальная степень превращения п-БХД 94 % была достигнута при скорости перемешивания 50 об./мин. Дальнейшее повышение числа оборотов мешалки не ведет к ее увеличению. Таким образом, данная скорость перемешивания обеспечивает гидродинамический режим в аппарате близкий к модели идеального смешения. Однако следует отметить, что данные выводы можно применять для геометрически подобных аппаратов.