CN101698646B

CN101698646B - 一种硝酸异辛酯的连续生产工艺

Info

Publication number: CN101698646B
Application number: CN200910218792A
Authority: CN
Inventors: 曹彬; 王育斌; 金星; 杨战厂
Original assignee: Xi'an Wonder Chemical Co Ltd
Current assignee: Xi'an Wonder Chemical Co Ltd
Priority date: 2009-11-04
Filing date: 2009-11-04
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2029-11-04
Also published as: CN101698646A

Abstract

本发明涉及石油化工产品硝酸酯的生产工艺技术领域，具体涉及一种硝酸异辛酯的连续生产工艺。本发明要克服现有技术存在的较大安全隐患和生产效率较低的问题，现存在的技术方案是：一种硝酸异辛酯的连续生产工艺，依次包括下述步骤：(1)将工业发烟硝酸和浓硫酸混合成的混酸和醇送入微管式反应器里进行反应；(2)产物自微管式反应器的出口连续流入醇酸分离罐，除去酸层后进入粗产品罐；(3)粗产品经水洗、碱洗、再水洗至中性，通过干燥单元脱除微量水分后得到最终产品。与现有技术相比，本发明的优点在于：1)操作能耗低；2)安全可靠；3)生产效率高；4)整体工艺系统简单，生产成本低。

Description

一种硝酸异辛酯的连续生产工艺

技术领域：

本发明涉及石油化工产品硝酸酯的生产工艺技术领域，具体涉及一种硝酸异辛酯的连续生产工艺。

背景技术：

硝酸异辛酯是一种性能优良的柴油十六烷值改进剂。工业上一般采用异辛醇硝化的方法进行生产。该方法以浓硫酸为催化剂，将硝酸和异辛醇在反应器直接硝化得到产品硝酸异辛酯和副产物水。该反应是一个典型的强放热快速非均相反应，反应过程有如下特点：第一，反应速度快，在温度高于35℃时，反应几乎瞬间完成；第二，放热量大，研究表明该反应总热效应高达700kJ/kg醇；第三，反应过程非均相，密度较轻的原料异辛醇和硝酸异辛酯在上层有机相，硝酸、硫酸和水由于密度较重在下层酸相。在工业生产中，迅速及时撤热和强化两相混合是保证过程安全生产和提高生产效率的关键。

CN1031525A介绍了一种硝酸异辛酯的合成工艺，该工艺采用喷射式反应器强化两相混合，利用冰盐水对系统和产品进行冷却，控制反应在较低的温度(10～25℃)和速度下进行，以保证过程的安全性。该工艺的不足之处在于：1)需要外加复杂的低温制冷系统来移出反应热，投资成本和操作能耗较高；2)存在较大的安全隐患：反应完成产生大量反应热后即进行冷却撤热，操作不慎或冷却介质输送故障，容易造成反应器内物料温度急剧上升，导致反应器飞温爆炸；3)为控制热量的平稳释放和撤除，反应须控制在较低的速度下进行，导致系统生产效率不高。

CN1045773A公开了一种硝酸异辛酯的生产工艺，该工艺的特点为：无须外加冷却系统，反应温度为30～80℃，为抑制副反应须加入稳定剂尿素和硝酸铵，反应器内物料停留时间50分钟。其不足之处在于：1)采用釜式反应器和热水控温，导致系统存料量大，撤热效率低，存在由操作不慎或冷却故障而引发反应器飞温爆炸的安全隐患；2)外加添加剂容易造成酸污染，不利于废酸的循环利用；3)反应时间较长，系统生产效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硝酸异辛酯的连续生产工艺，以克服现有技术存在的较大安全隐患和生产效率较低的问题。

为克服现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：一种硝酸异辛酯的连续生产工艺，依次包括下述步骤：(1)将工业发烟硝酸和浓硫酸混合成的混酸和醇送入微管式反应器里进行反应，混酸和醇在反应器内的停留时间小于1000毫秒，反应温度40～70℃，反应压力0.1～5MPa，混酸与醇的流量比0.5～2∶1；(2)产物自微管式反应器的出口连续流入醇酸分离罐，除去酸层后进入粗产品罐；(3)粗产品经水洗、碱洗、再水洗至中性，通过干燥单元脱除微量水分后得到最终产品。

上述方法中，所用的微管式反应器可为空管、内充填料管、静态混合器及其它管状反应器中的一种或几种组合，反应器当量直径10微米～1厘米。

上述方法中，所用的微管式反应器包括反应单元和水浴冷却单元，所述的反应单元包括酸进料管1、醇进料管2、酸分配管3、醇分配管4、酸预热管5、醇预热管6、‘T’型混合器7和反应管8。所述酸进料管1和醇进料管2分别与酸分配管3和醇分配管4垂直连通，酸分配管3和醇分配管4上分别垂直连通有并行排列的数量对应的酸预热管5和醇预热管6，每对酸预热管5和醇预热管6中间连通设置有‘T’型混合器7，每个‘T’型混合器7均与一根反应管8连通，数个并行排列的反应管8外侧设置有水浴冷却单元。

上述方法中，步骤(1)包括下述具体步骤：将工业发烟硝酸和浓硫酸分别通过计量泵并按照一定的质量配比打入酸混合器后进入酸进料管1中；混酸在一定压力下自酸进料管1进入酸分配管3后，混酸均匀地分入多个并行排列的酸预热管5中，预热后以一定的流速进入‘T’型混合器7的酸入口；异辛醇经醇进料管2、醇分配管4和醇预热管6后以一定流速进入‘T’型混合器7的醇入口；混酸和醇在‘T’型混合器7的微小空间内高速对撞混合，形成均匀的乳化液后进入反应管8内进行反应，反应产生的热量通过不锈钢管壁周围的水浴冷却单元及时撤除。

上述方法中，混酸的质量配比为：工业发烟硝酸10～40％，浓硫酸60～90％。

本发明基于先进的微化工技术和撞击流技术原理，利用微尺度通道和撞击流混合强化多相传质和系统传热的特性，采用的微细通道撞击流管式反应技术能够较好的解决反应过程中的两相混合和迅速及时撤热问题。

与现有技术相比，本发明的优点在于：1)无须外加大功率低温冷却系统，操作能耗低；2)核心部件采用微通道撞击管式反应技术，强化了两相传质及系统传热，反应器撤热速率快，系统存液量少，从本质上消除了普通反应器的飞温爆炸危险，安全可靠；3)反应单元采用管式反应器，核心部件综合体积不超过10L，生产效率高；4)无需添加任何抑制副反应的添加剂或其它惰性稀释溶剂，不污染废酸，有利于废酸的循环利用；5)整体工艺系统简单，生产成本低，易于放大和实现工业化生产。

附图说明：

图1是本发明微管式反应器的结构示意图。

附图标记说明如下：

1-酸进料管、2-醇进料管、3-酸分配管、4-醇分配管、5-酸预热管、6-醇预热管、7-‘T’型混合器和8-反应管。

具体实施方式：

下面将通过具体实施例对本发明做详细地描述。

在本发明方法中，所采用的微管式反应器包括反应单元和水浴冷却单元，所述的反应单元包括酸进料管1、醇进料管2、酸分配管3、醇分配管4、酸预热管5、醇预热管6、‘T’型混合器7和反应管8。所述酸进料管1和醇进料管2分别与酸分配管3和醇分配管4垂直连通，酸分配管3和醇分配管4上分别垂直连通有并行排列的数量对应的酸预热管5和醇预热管6，每对酸预热管5和醇预热管6中间连通设置有‘T’型混合器7，每个‘T’型混合器7均与一根反应管8连通，数个并行排列的反应管8外侧设置有水浴冷却单元。

其工作过程是：工业发烟硝酸和浓硫酸分别通过计量泵，并按照一定的质量配比打入酸混合器后进入酸进料管1中；混酸在一定压力下自酸进料管1进入酸分配管3后，混酸均匀地分入多个并行排列的酸预热管5中，预热后以一定的流速进入‘T’型混合器7的酸入口；异辛醇经醇进料管2、醇分配管4和醇预热管6后以一定流速进入‘T’型混合器7的醇入口；混酸和醇在‘T’型混合器7的微小空间内高速对撞混合，形成均匀的乳化液后进入反应管8内进行反应，反应产生的热量通过不锈钢管壁周围的水浴冷却单元及时撤除。

实施例1：(1)通过计量泵在混酸器内配制混酸的质量配比为：工业发烟硝酸30％，浓硫酸70％。将混酸和工业异辛醇连续打入微管式反应器，反应器的当量直径为10微米，物料在反应器内的停留时间500毫秒，反应器控制温度60℃，反应器控制压力0.5MPa，混酸与醇的体积流量比1∶1。(2)产物自反应器出口连续流入醇酸分离罐，除去酸层后进入粗产品罐。(3)粗产品和碱液连续打入碱洗器的酯入口和碱入口。中和碱洗后产物自反应器出口连续流入酯碱分离罐，除去碱层后进入碱洗产品罐。中和碱洗反应器控制温度60℃，碱液氢氧化钠的质量浓度40％。碱洗后产品和软水连续打入水洗器的酯入口和水入口。水洗后产物自反应器出口连续流入酯水分离罐，除去水层后进入水洗产品罐，水洗反应器控制温度30℃。水洗后产品自水洗产品罐打入双塔并联吸附干燥器，塔内干燥剂为变色硅胶和无水硫酸镁。干燥塔底流出物料进入成品罐，所得产品收率99％，纯度99％。

实施例2：(1)通过计量泵在混酸器内配制混酸的质量配比为：工业发烟硝酸40％，浓硫酸60％。将混酸和工业异辛醇连续打入微管式反应器，反应器的当量直径为0.1厘米，物料在反应器内的停留时间800毫秒，反应器控制温度50℃，反应器控制压力1MPa，混酸与醇的体积流量比1.5∶1。(2)产物自反应器出口连续流入醇酸分离罐，除去酸层后进入粗产品罐。(3)粗产品和碱液连续打入碱洗器的酯入口和碱入口。中和碱洗后产物自反应器出口连续流入酯碱分离罐，除去碱层后进入碱洗产品罐。中和碱洗反应器控制温度60℃，碱液氢氧化钠的质量浓度40％。碱洗后产品和软水连续打入水洗器的酯入口和水入口。水洗后产物自反应器出口连续流入酯水分离罐，除去水层后进入水洗产品罐，水洗反应器控制温度30℃。水洗后产品自水洗产品罐打入双塔并联吸附干燥器，塔内干燥剂为变色硅胶和无水硫酸镁。干燥塔底流出物料进入成品罐，所得产品收率97％，纯度99％。

实施例3：(1)通过计量泵在混酸器内配制混酸的质量配比为：工业发烟硝酸25％，浓硫酸75％。将混酸和工业异辛醇连续打入微管式反应器，反应器的当量直径为1厘米，物料在反应器内的停留时间900毫秒，反应器控制温度48℃，反应器控制压力3MPa，混酸与醇的体积流量比2∶1。(2)产物自反应器出口连续流入醇酸分离罐，除去酸层后进入粗产品罐。(3)粗产品和碱液连续打入碱洗器的酯入口和碱入口。中和碱洗后产物自反应器出口连续流入酯碱分离罐，除去碱层后进入碱洗产品罐。中和碱洗反应器控制温度60℃，碱液氢氧化钠的质量浓度40％。碱洗后产品和软水连续打入水洗器的酯入口和水入口。水洗后产物自反应器出口连续流入酯水分离罐，除去水层后进入水洗产品罐，水洗反应器控制温度30℃。水洗后产品自水洗产品罐打入双塔并联吸附干燥器，塔内干燥剂为变色硅胶和无水硫酸镁。干燥塔底流出物料进入成品罐，所得产品收率95％，纯度99％。

Claims

1.一种硝酸异辛酯的连续生产工艺，依次包括下述步骤：（1）将工业发烟硝酸和浓硫酸混合成的混酸和醇送入微管式反应器里进行反应，混酸和醇在反应器内的停留时间小于1000毫秒，反应温度40～70℃，反应压力0.1～5MPa，混酸与醇的流量比0.5～2：1；（2）产物自微管式反应器的出口连续流入醇酸分离罐，除去酸层后进入粗产品罐；（3）粗产品经水洗、碱洗、再水洗至中性，通过干燥单元脱除微量水分后得到最终产品；

所用的微管式反应器包括反应单元和水浴冷却单元，所述的反应单元包括酸进料管（1）、醇进料管（2）、酸分配管（3）、醇分配管（4）、酸预热管（5）、醇预热管（6）、‘T’型混合器（7）和反应管（8），所述酸进料管（1）和醇进料管（2）分别与酸分配管（3）和醇分配管（4）垂直连通，酸分配管（3）和醇分配管（4）上分别垂直连通有并行排列的数量对应的酸预热管（5）和醇预热管（6），每对酸预热管（5）和醇预热管（6）中间连通设置有‘T’型混合器（7），每个‘T’型混合器（7）均与一根反应管（8）连通，数个并行排列的反应管（8）外侧设置有水浴冷却单元。

2.如权利要求1所述的一种硝酸异辛酯的连续生产工艺，其特征在于：所述方法中，步骤（1）包括下述具体步骤：将工业发烟硝酸和浓硫酸分别通过计量泵并按照工业发烟硝酸10～40%、浓硫酸60～90%的质量配比打入酸混合器后进入酸进料管（1）中；混酸在一定压力下自酸进料管（1）进入酸分配管（3）后，混酸均匀地分入多个并行排列的酸预热管（5）中，预热后以一定流速进入‘T’型混合器（7）的酸入口；异辛醇经醇进料管（2）、醇分配管（4）和醇预热管（6）后进入‘T’型混合器（7）的醇入口；混酸和醇在‘T’型混合器（7）的微小空间内高速对撞混合，形成均匀的乳化液后进入反应管（8）内进行反应，反应产生的热量通过不锈钢管壁周围的水浴冷却单元及时撤除。