一种制备硝酸酯的方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种制备硝酸酯的方法，该方法包括以下步骤：(1)制备硝酸酯初产品：将醇和硝酸、硫酸在反应器中反应，产物通过分离器分离，获得硝酸酯初产品；(2)第一级处理：将硝酸酯初产品通过第一级膜处理，获得第一级硝酸酯。本发明专利技术为一种安全、高效制备高纯度硝酸酯的方法及其装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设计一种硝酸酯的生产方法和装置，具体涉及一种安全生产高纯度硝酸酯的方法及其装置。
技术介绍
硝酸酯类化合物大多为危险品，国家对硝酸酯类化合物的生产、运输和使用有严格的要求，国内外发生多例生产硝酸酯类化合物的安全事故。硝酸丙酯易燃，具有强氧化性。遇明火、高热会引起燃烧爆炸。闪点为20℃，爆炸上限为：100.0％(V/V)，爆炸下限为2.0％(V/V)。闪点低的可燃性液体，挥发性高，容易着火，安全性较差。闪点在45℃以下的为易燃品。硝酸异辛酯的制备中，原料为醇、混酸，混酸由硝酸和硫酸混合。硝酸异辛酯是一种柴油添加剂，用于提高柴油的十六烷值，改善柴油的燃烧性能，缩短着火时间，降低燃点，提高机车热工况动力性，节油效应十分明显。硝酸异辛酯用于柴油燃料中，特别是二次加工柴油中以提高其十六烷值。一般加入0.1％-0.3％的硝酸异辛酯，可提高十六烷值2-9个单位。还可用作有机溶剂。国内外多用硝酸和硫酸的混合酸和异辛醇进行反应，然后再进行精制而得到纯度较高的产品。该产品由于硝化反应强放热而使反应过程非常危险，而且硝酸异辛酯自身的热不稳定性和潜在的爆炸危险性给生产带来安全隐患。国内已有多个工厂因生产硝酸异辛酯发生爆炸。国外大多由军工企业进行生产。硝酸异辛酯的生产要求极其严格。硝酸异辛酯在生产后要求纯度至少达到99.2％，如果纯度不高，则说明硝酸异辛酯含有杂质，由于生产硝酸异辛酯是在混算的条件下进行，杂质的存在，由于硝酸异辛酯的分解温度低，容易导致硝酸异辛酯分解，放热，而从而及其容易爆炸。因此，生产的硝酸异辛酯要求纯度高。现有技术中生产硝酸异辛酯的方法，一般均采用混酸法，即在常温或低于常温(10～25℃或-10～10℃)的条件下，将异辛醇加入由硝酸和硫酸组成的混酸中，在制冷盐水冷却条件下使反应系统保持低温，反应物再注入冷水中分层，将酯层洗涤。硝酸异辛酯是高度易燃、具有刺激性气味的液体炸药，加热可以导致爆炸，安定性比较差，如果处理或控制不当，容易反生爆炸、燃烧等事故。现有技术中，生产硝酸酯类的方法为：将醇和混酸(一般为浓硫酸和浓硝酸)反应，经过分离，获得硝酸酯类初产品，在初产品中加入强碱溶液，中和初产品中的酸，分离，获得纯度较高的硝酸酯类产品。现有技术生产硝酸酯类产品存在以下缺陷：(1)分离后的硝酸异辛酯混合物含有2％左右的硝酸，加入碱出去硝酸，由于此时硝酸的含量较大，碱与硝酸反应是放热反应，会使整个硝酸异辛酯体系温度升高，由于硝酸异辛酯是高度易燃、容易爆炸的物质，此方法很危险，容易引发安全事故；现有技术中，处理硝酸酯类产品中的混酸只能小批量、分多次处理。(2)相似相溶原理，硝酸和硝酸酯类，用碱中和初产品中的酸后，硝酸酯类混合物还含有1％左右的硝酸，难以进一步减少硝酸酯类混合物中的硝酸，在运输、储存和使用过程中，危险系数依然很大。(3)现有技术中硝酸酯类混合物中的混酸需要用碱中和，消耗碱的同时，产生大量的废水，造成环境污染。(4)现有技术采用的反应器和分离装置，在反应器和分离装置中需要停留大量的硝酸酯类，国内某硝酸异辛酯生产企业，年生产量为6000吨，反应器和分离装置中时刻停留有40吨硝酸异辛酯。大量的硝酸酯类停留在反应器和分离装置中，大大地增加了生产的危险性。(5)现有技术采用的反应装置和分离装置，处理硝酸酯类速度慢，需要较长的周期，生产效率低。
技术实现思路
针对现有技术中生产硝酸酯类产品危险性高、纯度不高、制备周期长、需要大量储存等缺陷，本专利技术提供一种安全、高效制备高纯度硝酸酯的方法及其装置。根据本专利技术提供的第一种实施方案，提供一种制备硝酸酯的方法：一种制备硝酸酯的方法，该方法包括以下步骤：(1)制备硝酸酯初产品：将醇和硝酸、硫酸在反应器中反应，获得初产品，初产品通过分离器分离，获得硝酸酯初产品；(2)第一级处理：将硝酸酯初产品通过第一级膜处理，获得第一级硝酸酯。作为优选，该方法还包括：(3)第二级处理：在第一级硝酸酯中加入盐溶液，搅拌，分离器分离，获得第二级硝酸酯。作为优选，该方法还包括：(4)第三级处理：将第二级硝酸酯初产品通过第二级膜处理，获得硝酸酯。在本专利技术中，步骤(1)中所述醇为C1-C200的醇化合物，优选为C2-C100的醇化合物，更优选为C3-C50的醇化合物。作为优选，所述醇为C1-C200的单醇或二醇化合物，优选为C2-C100的单醇或二醇化合物，更优选为C3-C50的单醇或二醇或多醇化合物，更优选C3-C10，更优选C3-C6的单醇或二醇或多醇化合物，更优选C4-C5的单醇或二醇或多醇化合物。作为优选，步骤(1)中的反应器为管道反应器，优选为微通道反应器。作为优选，所述分离器为T型分离器。在本专利技术中，步骤(2)中的第一级膜为纳米纤维膜。优选第一级膜为聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚酰醛酮、聚醚酮酮、聚乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚膜中的一种或多种。在本专利技术中，步骤(3)中盐溶液的盐为强酸强碱盐。优选盐溶液的盐为钠盐、钾盐、钙盐、钡盐中的一种或多种。更优选盐溶液的盐为氯化钠、硫酸钠、硝酸钠、氯化钾、硫酸钾、硝酸钾、氯化钙中的一种或多种。在本专利技术中，步骤(3)中盐溶液为饱和溶液。在本专利技术中，盐溶液只要是饱和溶液即可，本专利技术的工业不受盐溶液浓度的影响，也就是说盐溶液的浓度不受限制。一般地，盐溶液的浓度为0.01-10mol/L，优选为0.1-5mol/L，更优选为0.5-4mol/L，更优选0.7-3mol/L，例如1mol/L或2mol/L。在本专利技术中，加入到第一级硝酸酯中盐溶液的量根据实际情况而定，只要能够萃取出第一级硝酸酯中的酸即可。一般地，盐溶液和第一级硝酸酯的重量之比为0.01-10:1，优选为0.1-5:1，更优选为0.5-3:1。在本专利技术中，步骤(4)中的第二级膜为纳米纤维膜。优选第二级膜为聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚酰醛酮、聚醚酮酮、聚乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚膜中的一种或多种。根据本专利技术提供的第二种实施方案，提供一种制备硝酸酯的装置：一种制备硝酸酯的装置，装置包括硝酸酯反应器、第一分离装置和第一级膜处理装置。硝酸酯反应器的出口通过管道与分离装置的入口连接。分离装置的油相出口与第一级膜处理装置的入口连接。作为优选，该装置还包括盐水洗涤装置和第二分离装置。第一级膜处理装置的产品出口与盐水洗涤装置的入口连接，盐水洗涤装置的产品出口与第二分离装置的入口连接。作为优选，该装置还包括第二级膜处理装置。第二分离装置的产品出口与第二级膜处理装置的入口连接。作为优选，所述硝酸酯反应器为管道反应器。优选硝酸酯反应器为微通道反应器。作为优选，所述分离装置为T型分离器。在本专利技术中，所述第一级膜处理装置为纳米纤维膜。优选第一级膜处理装置为含有聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚酰醛酮、聚醚酮酮、聚乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚膜的处理装置中的一种或多种。在本专利技术中，所述第二级膜处理装置为纳米纤维膜，优选第二级膜处理装置为含有聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚酰醛酮、聚醚酮酮、聚乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚膜的处理装置中的一种或多种。在本专利技术中，使用本方法可以处理所有硝酸酯类混合物。采用本专利技术制备硝酸异辛酯、硝酸丙酯效果特别明显。以上所述的T型分离装置是一种T型双液相(如油相和水相)分离装置。该装置包括横向分离管和纵向分离管，横向分离管和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备硝酸酯的方法，该方法包括以下步骤：(1)制备硝酸酯初产品：将醇和硝酸、硫酸在反应器中反应，获得初产品，初产品通过分离器分离，获得硝酸酯初产品；(2)第一级处理：将硝酸酯初产品通过第一级膜处理，获得第一级硝酸酯。

【技术特征摘要】
1.一种制备硝酸酯的方法，该方法包括以下步骤：(1)制备硝酸酯初产品：将醇和硝酸、硫酸在反应器中反应，获得初产品，初产品通过分离器分离，获得硝酸酯初产品；(2)第一级处理：将硝酸酯初产品通过第一级膜处理，获得第一级硝酸酯。2.根据权利要求所述的方法，其特征在于：该方法还包括：(3)第二级处理：在第一级硝酸酯中加入盐溶液，搅拌，分离器分离，获得第二级硝酸酯。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：该方法还包括：(4)第三级处理：将第二级硝酸酯初产品通过第二级膜处理，获得硝酸酯。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：步骤(1)中所述醇为C1-C200的醇化合物，优选为C2-C100的醇化合物，更优选为C3-C50的醇化合物，和/或所述醇为C1-C200的单醇或二醇化合物，优选为C2-C100的单醇或二醇化合物，更优选为C3-C50的单醇或二醇或多醇化合物。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于：步骤(1)中的反应器为管道反应器，优选为微通道反应器；和/或所述分离器为T型分离器，该T型分离装置包括横向分离管和纵向分离管，横向分离管和纵向分离管垂直连接并相通，整个装置成横置的T型设计。6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于：步骤(2)中的第一级膜为纳米纤维膜，优选为聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚酰醛酮、聚醚酮酮、聚乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚膜中的一种或多种。7.根据权利要求2-6中任一项所述的方法，其特征在于：步骤(3)中盐溶液的盐为强酸强碱盐，优选为钠盐、钾盐、钙盐、钡盐中的一种或多种，更优选为氯化钠、硫酸钠、硝酸钠、氯化钾、硫酸钾、硝酸钾、氯化钙中的一种或多种。8.根据权利要求2-7中任一项所述的方法，其特征在于：步骤(3)中盐溶液为饱和溶液；优...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖维林，陈飞彪，
申请(专利权)人：江西苏克尔新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36