CN105566120A

CN105566120A - 一种合成硝酸异辛酯的方法

Info

Publication number: CN105566120A
Application number: CN201410551891.XA
Authority: CN
Inventors: 金钢; 黄伟; 何志勇; 陶建青; 任磊
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Research Institute of Nanjing Chemical Industry Group Co Ltd
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Research Institute of Sinopec Nanjing Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2014-10-17
Filing date: 2014-10-17
Publication date: 2016-05-11

Abstract

本发明涉及一种合成硝酸异辛酯的方法，包括：将浓硝酸、浓硫酸配成的混酸和异辛醇通过传输设备同时输送入微通道反应器中，在反应器中于5-50℃反应，停留时间为5-60s，反应产物经静止分液，有机相经过洗涤干燥得到硝酸异辛酯。本发明方法中反应在“心”型三层结构反应板中进行，传质传热快，可实现定温反应，操作安全性高。该工艺异辛醇单程转化率在99%以上，收率在99%以上。

Description

一种合成硝酸异辛酯的方法

技术领域

本发明涉及硝酸异辛酯（2-EHN）的合成，一种在“心”型微通道反应器中合成硝酸异辛酯的方法。

背景技术

硝酸异辛酯是一种重要的柴油十六烷值改进剂。硝酸异辛酯受热分解产生活性自由基，引发一系列氧化链式反应，作为添加剂加入到柴油中，可以大大降低柴油自燃活化能，改善着火性能，提高十六烷值。

浓硫酸催化硝酸和异辛醇进行硝化反应生成硝酸异辛酯和水。硝化反应速度快，放热量大，生成的水稀释浓硫酸释放大量热。热量不及时移除将使反应温度升高，引起氧化等副反应，甚至引起硝酸及硝酸异辛酯分解，产生有毒气体，污染环境，甚至发生爆炸。

专利US2768964公开了一种减压共沸蒸出酯和水的方法，适用于合成低沸点的硝酸酯，但对于高沸点硝酸酯只有约50wt%收率；US4479905公开了一种连续硝化乙氧基及异辛醇混合物的方法；CN87105712.3公开了一种采用混酸硝化的方法，该方法使硝化反应在常温下进行，收率为95~97wt%。以上方法都需要大量的制冷装置及迅速带走反应放出的大量热量。这些合成方法存在巨大安全隐患，操作稍有不慎，反应温度就会迅速上升，引起爆炸。

CN90105260.4公开了一种不需要冷却系统，在略高于常温反应温度下（30-38℃），以尿素或硝胺类等含氮物质作为稳定剂的方法。但在实践中，在反应温度范围内硝酸有可能分解，引起氧化副产物，产品收率低于95%。CN1814581A公开了一种通过添加惰性溶剂减少集中放热的方法。以上两种加入添加剂的方法都存在着操作步骤和后续分离步骤增加，原料升本上升的问题。

CN101698646A公开了一种“T”型微管式反应器连续生产硝酸异辛酯工艺，CN101462962A公开了一种“T”型微通道反应器合成硝酸异辛酯的工艺。

与“T”型微反应器相比，“心”型微通道反应器具有更强的传质传热性能，应用于硝酸异辛酯合成优势更明显。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在“心”型微通道反应器中制备高收率、高纯度硝酸异辛酯的方法。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：合成硝酸异辛酯的方法：其特征是以浓硫酸、浓硝酸和异辛醇为原料，通过流体输送设备输送入微通道反应器中，在温度5~50℃、压力0.1~1.8Mpa的条件下反应，再经分液、洗涤和干燥得到硝酸异辛酯。

一般地，所述微通道反应器反应板由三层空间组成，第一、三层为传热层，中间层为反应层，反应层由心形状多个反应空间串联在一起。

所述反应所需温度由载热体通过单片反应器的传热层提供。

所述的载热体包括水、饱和蒸汽、矿物油或联苯混合物中的一种。

所述硫酸与硝酸摩尔比为2.5~1.0:1，硝酸与异辛醇摩尔比为1.5~1.0:1，优选硫酸与硝酸摩尔比为1.5~1.0:1，硝酸与异辛醇摩尔比为1.2~1.0:1。

所述微通道反应器中的停留时间在5~60s，反应温度为5~25℃，反应压力为0.2~1.0MPa。

所述发烟硝酸为98%的浓硝酸，浓硫酸为98%浓度的硫酸；

所述的异辛醇为纯度大于99%的异辛醇；

本发明采用在微通道反应器内制备硝酸异辛酯的工艺与现有技术相比，具有以下优势：

1）“心”型结构反应板混合传质效果高，导热快，反应可在定温条件下进行，消除了一般反应器的飞温爆炸危险；

2）反应无需添加额外催化剂或副反应抑制剂，简化后处理，有利于废酸的循环使用。

附图说明

图1是实施例中“心”型反应板反应层结构示意图。

图2是实施例中“心”型反应板传热层结构示意图。

反应板为三层结构，中间层为反应层，第一、三层为传热层。

具体实施方式

参考以下仅仅为说明而给出的实施例，本发明进一步的细节和优点将变得更加清楚。需要说明的是，这些实施例并非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围以所附的权利要求书为准。

以下实施例采用的微通道反应器反应板由三层空间组成，如附图1和2所示，第一、三层为传热层，中间层为反应层，反应层由心形状多个反应空间串联在一起。

实施例1：

用98%硫酸和98%硝酸配置硫酸和硝酸摩尔比为1.35:1的混酸。

采用加热制冷循环器对反应器进行供热和制冷，将反应器设定温度10℃，待温度稳定后，将混酸泵入反应器中，流速控制32mL/min；将异辛醇泵入反应器中，流速控制40mL/min，物料在微通道反应器中反应，反应停留时间为8s，反应压力0.5MPa，反应产物从反应器中连续流入收集器中，静止分层，分去酸液，有机相进行水洗、碱洗和水洗至中性，干燥出去水分。硝酸异辛酯无色透明，纯度98.70%，收率96.50%。

实施例2：

用98%硫酸和98%硝酸配置硫酸和硝酸摩尔比为1.80:1的混酸。

采用加热制冷循环器对反应器进行供热和制冷，将反应器设定温度10℃，待温度稳定后，将混酸泵入反应器中，流速控制36mL/min；将异辛醇泵入反应器中，流速控制36mL/min，物料在微通道反应器中反应，反应停留时间为8s，反应压力0.5MPa，反应产物从反应器中连续流入收集器中，静止分层，分去酸液，有机相进行水洗、碱洗和水洗至中性，干燥出去水分。硝酸异辛酯无色透明，纯度99.92%，收率98.54%。

实施例3：

用98%硫酸和98%硝酸配置硫酸和硝酸摩尔比为1.80:1的混酸。

采用加热制冷循环器对反应器进行供热和制冷，将反应器设定温度20℃，待温度稳定后，将混酸泵入反应器中，流速控制36mL/min；将异辛醇泵入反应器中，流速控制36mL/min，物料在微通道反应器中反应，反应停留时间为8s，反应压力0.5MPa，反应产物从反应器中连续流入收集器中，静止分层，分去酸液，有机相进行水洗、碱洗和水洗至中性，干燥出去水分。硝酸异辛酯无色透明，纯度98.51%，收率96.54%。

实施例4：

用98%硫酸和98%硝酸配置硫酸和硝酸摩尔比为1.80:1的混酸。

采用加热制冷循环器对反应器进行供热和制冷，将反应器设定温度20℃，待温度稳定后，将混酸泵入反应器中，流速控制12mL/min；将异辛醇泵入反应器中，流速控制12mL/min，物料在微通道反应器中反应，反应停留时间为24s，反应压力0.5MPa，反应产物从反应器中连续流入收集器中，静止分层，分去酸液，有机相进行水洗、碱洗和水洗至中性，干燥出去水分。硝酸异辛酯无色透明，纯度98.23%，收率94.23%。

实施例5：

用98%硫酸和98%硝酸配置硫酸和硝酸摩尔比为1.80:1的混酸。

采用加热制冷循环器对反应器进行供热和制冷，将反应器设定温度10℃，待温度稳定后，将混酸泵入反应器中，流速控制40mL/min；将异辛醇泵入反应器中，流速控制32mL/min，物料在微通道反应器中反应，反应停留时间为8s，反应压力0.5MPa，反应产物从反应器中连续流入收集器中，静止分层，分去酸液，有机相进行水洗、碱洗和水洗至中性，干燥出去水分。硝酸异辛酯无色透明，纯度99.73%，收率99.24%。

Claims

1.一种合成硝酸异辛酯的方法：其特征是以浓硫酸、浓硝酸和异辛醇为原料，通过流体输送设备输送入微通道反应器中，在温度5~50℃、压力0.1~1.8Mpa的条件下反应，再经分液、洗涤和干燥得到硝酸异辛酯。

2.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，微通道反应器反应板由三层空间组成，第一、三层为传热层，中间层为反应层，反应层由心形状多个反应空间串联在一起。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于反应所需温度由载热体通过单片反应器的传热层提供。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述的载热体包括水、饱和蒸汽、矿物油或联苯混合物中的一种。

5.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于硫酸与硝酸摩尔比为2.5~1.0:1，硝酸与异辛醇摩尔比为1.5~1.0:1。

6.按照权利要求5所述的制备方法，其特征在于硫酸与硝酸摩尔比为1.5~1.0:1，硝酸与异辛醇摩尔比为1.2~1.0:1。

7.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，微通道反应器中的停留时间在5~60s，反应温度为5~25℃，反应压力为0.2~1.0MPa。