[发明专利]一种在微反应器中连续合成硝酸异辛酯并萃取其中残余酸的方法

说明书

一种在微反应器中连续合成硝酸异辛酯并萃取其中残余酸的方法，以异辛醇和硫/硝摩尔比为1.5～2.5的混酸为原料在第一微反应器通过硝化反应，生成硝酸异辛酯和废酸，经液‑液自动分离器分离出含酸的硝酸异辛酯粗品；该粗品与NaOH水溶液在第二微反应器内混合，进而反应萃取其中的残余酸，水油分离后得到酸含量极低的硝酸异辛酯。萃取效率高于96％。本发明实现了硝酸异辛酯合成与除酸的连续化操作，降低了危险等级且减少了除酸耗时、提高了生产效率。

技术领域

本发明涉及一种硝酸异辛酯的合成及精制方法，具体涉及一种利用微反应技术连续的合成硝酸异辛酯及除去硝酸异辛酯中残留酸的方法。

背景技术

硝酸异辛酯(简称EHN)分子式：(C₈H₁₇O)NO₂，又名硝酸2-乙基己酯，是硝酸酯类化合物中重要的液态含能材料，是应用最为广泛且性价比高的柴油十六烷值改进剂，其可参与燃油着火前的退化分支反应，缩短燃油的化学滞燃期，对改善燃油性能具有重要意义。

现有硝酸异辛酯的生产技术中，一般在釜式反应器中采用硝硫混酸法，以缓慢滴加的方式在常温或低于常温(10～25℃)的条件下，将异辛醇滴入硝硫混酸中，进而将分离出的硝酸异辛酯粗品与碱液/水直接混合搅拌，经多次碱洗、水洗，然后沉降分离、干燥除水来达到所需产品要求。该生产技术存在一系列问题与隐患：其一，以缓慢滴加的方式耗时长，较长的生产周期限制了其工业应用，难以快速高效的实现EHN的合成；其二，由于在浓硫酸或混酸存在的条件，可以降低硝酸异辛酯的起始分解温度、提高热敏度，超过30℃就有爆炸的危险，即使采用釜式滴加，混合不完全、反应热不能及时移走等导致的局部过热现象，仍不能完全避免，从而导致的副反应及反应失控现象时有发生，国内已出现过两起该类事故；其三，经滴加合成、分离，多次碱洗、水洗，再干燥除水，整个流程间歇且繁琐，耗费大量人力物力，生产成本高、效率低，且极具危险性。

发明专利申请文件CN 109280007 A公开了一种利用微反应器连续合成硝酸异辛酯的方法，其反应温度需保持低温，硝硫混酸的硫/硝过高，会产生过量废酸，整个硝化及萃取除酸过程存在高能耗、高污染问题。

因此，EHN的连续安全合成及精制一体化过程将有利于过程安全、提高产品品质，微反应硝化技术和微萃取技术将是解决这一问题最有效的途径。

发明内容

针对釜式反应器中EHN的合成和精制存在的反应时间长、危险等级高、脱酸不及时等诸多不足之处，本发明提供了一种利用微反应技术连续合成硝酸异辛酯及萃取其中残留酸的方法，可以迅速高效地合成EHN并萃取其中残留的酸。采用的技术方案主要包含硝酸异辛酯的合成和萃取除酸两个步骤，并且包括通过液-液自动分离器分离两个步骤所形成的油-水两相的过程，合成步骤用于合成含酸的硝酸异辛酯粗品，萃取除酸步骤用于降低硝酸异辛酯粗品中的酸含量，具体如下：

1)配制混合原料：将浓度为98％的浓硫酸与98％的发烟硝酸按摩尔比1.5～2.5混合成硝硫混酸，备用；

2)配制碱溶液：配制浓度为0.2～1.5mol/L的碱溶液，备用；所述碱为氢氧化钠或氢氧化钾；

硝酸异辛酯的合成：

3)将硝硫混酸和异辛醇通入第一微反应器，硝硫混酸中的硝酸与异辛醇反应生成硝酸异辛酯，硫酸作为催化剂未参与反应。微通道入口反应物的硝酸与异辛醇的摩尔比为1.0～1.5，优选为1.1～1.3；通过水浴实现第一微反应器内30～60℃的恒温反应进行，优选为40～60℃；反应混合物在微反应器中进行反应的停留时间为20～40s，优选为25～35s。

4)上述方案中硝硫混酸的硫/硝摩尔比为1.5～2.5，优选为1.8～2.2；所述微反应器可以是单通道或多通道形式。