【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及流动化学合成，具体涉及一种硝基甲烷的连续流合成方法。
技术介绍
1、硝基甲烷是一种重要的有机化工产品和有机合成中间体，具有选择性好、粘度小、挥发性低等特点，广泛用于合成高分子材料，也可用于制取炸药、火箭燃料、杀虫剂、汽油添加剂、涂料、纺织、食品及油漆等行业。硝基甲烷还是一种性能良好的液体炸药，同时又可作为燃料添加剂，提高燃料的燃烧值，降低污染。以硝基甲烷作为原料可以合成出许多重要的有机化工产品，如硝基醇等，因而也是医药、农药及染料等行业的重要原料。近年来硝基甲烷的市场需求量逐渐增大。
2、目前硝基甲烷主要有两种合成方法，分别是甲烷气相硝化法和硫酸二甲酯与亚硝酸钠反应法。甲烷气相硝化法:将稀硝酸喷成雾状使之气化，与经过预热的甲烷(天然气)混合，使硝酸、甲烷、水蒸气保持一定比例。混合气进入以熔盐为加热介质的管道反应器中，在常压和450-550℃条件下直接硝化。反应生成物经冷凝和水吸收，得到的硝基甲烷水溶液经蒸馏得粗硝基甲烷，再经洗涤、精馏即得成品。气相硝化法反应温度高，对设备要求高，收率低，且较高的反应温度存在安全隐患。硫酸二甲酯与亚硝酸钠反应法:将亚硝酸钠和硫酸二甲酯加入反应釜中进行反应，反应产物经冷凝、蒸馏、冷却分层后精馏制得成品。此外，还可以采用亚硝酸钠与氯乙酸钠反应，再加热制得。亚硝酸盐与卤代烷反应制得。在工业上也可用其他低碳烷烃(乙烷、丙烷)直接氯相硝化，但反应生成物是硝基甲烷、硝基乙烷、硝基丙烷的混合物，收率低、分离纯化困难。硫酸二甲酯与亚硝酸钠反应法具有原料易得、工艺简单、成本较低特点，是目前
技术实现思路
1、本专利技术提供一种硝基甲烷的连续流合成方法，解决反应物料无法及时移除导致发泡严重的问题，同时相应减少了副反应发生，提高反应收率和纯度。
2、具体地，该方法包括如下步骤：
3、(1)将硫酸二甲酯、亚硝酸盐、催化剂、水混合得到混合物；
4、(2)将步骤(1)所得混合物连续进料到第一反应器中，在第一温度下反应得到第一反应液；
5、(3)将第一反应液连续进料到第二反应器中，在第二温度下反应得到第二反应液；
6、(4)将第二反应液连续进料到蒸馏塔，得到硝基甲烷粗品，再经精馏得到硝基甲烷产品；
7、其中，第一反应器和第二反应器均为平推流反应器，所述第一温度小于第二温度。
8、特别地，根据本专利技术的方法，步骤(1)中加料方式为将包含水的物料但不包含亚硝酸盐的物料加入到包含亚硝酸盐但不包含水的物料中去。亚硝酸盐溶解在水中会吸收大量的热，消耗了亚硝酸盐与硫酸二甲酯反应放出的大部分热，故有利于反应温度的控制，使第一反应器内反应温和地进行。
9、具体地，如上述步骤(1)中提供第一原料和第二原料，
10、所述第一原料包含硫酸二甲酯、亚硝酸盐、催化剂，不包含水，所述第二原料包含水，不包含亚硝酸盐；
11、或者，
12、所述第一原料包含硫酸二甲酯、亚硝酸盐，不包含水，所述第二原料包含水、催化剂，不包含亚硝酸盐；
13、将所述第二原料加入到所述第一原料中混合。
14、平推流反应器是指这样一类管式反应器，即理想流动状态下，物流反应器内具有严格均匀的径向速度分布，且轴向没有任何混合，物料像活塞一样向前流动，这种流动称为平推流，反应器内没有返混。实际的平推流反应器中的物流能不同程度接近于这种理想流动。
15、根据本专利技术的方法，低温下在第一平推流反应器进行第一阶段的反应，再将第一反应液连续泵入第二平推流反应器反应，第二反应液再连续泵入蒸馏塔中。一面快速反应，一面产物快速带出反应体系，减少产品聚集带来的起泡等安全性问题，同时大大促进了反应平衡推进，极大地提高了收率。硫酸二甲酯和亚硝酸盐的反应可以认为是甲基化反应，同时也是硝化反应。亚硝酸盐(例如亚硝酸钠)解离出的亚硝酸根离子作为两可亲核试剂。所以对于亚硝酸盐(例如亚硝酸钠)和硫酸二甲酯生成硝基甲烷的反应，亚硝酸根的氮原子进攻甲基时生成硝基甲烷，当氧原子进攻甲基时生成主要副产物亚硝基甲酯。硫酸二甲酯脱去两个甲基所需要的反应温度是不同的。考虑到硫酸二甲酯在高温下水解迅速，硫酸二甲酯第一个甲基容易脱去，所以第一阶段需要在较低温度下进行。但是第二个甲基离去较难，第二阶段需要在较高的温度下反应生成产物，还需要尽快把产物带出反应体系，以免气态副产物(亚硝酸烷基酯、氮氧化物、二氧化碳等)的形成会引起反应介质的强烈泡沫，即使使用消泡剂也难以控制强烈发泡现象。
16、本专利技术将亚硝酸盐(例如亚硝酸钠)和硫酸二甲酯的反应分为两个阶段，细化并精确控制了两个阶段的反应温度：
17、第一阶段低温主要反应：
18、(ch3)2so4+nano2→ch3so4na+ch3no2
19、第二阶段高温主要反应：
20、ch3so4na+nano2→na2so4+ch3no2
21、具体地，根据本专利技术的方法，所述平推流反应器为带有温控系统的平推流反应器，用于控制预热温度、反应过程中温度和反应后撤热；
22、所述平推流反应器内设有直管、盘管、u形管、列管或其通过串联或并联任意的组合管路。
23、所述管路材质为金属管、塑复金属管或塑料管，优选为金属管；
24、优选地，所述金属管为镀锌管、铜管或不锈钢管；
25、优选地，所述塑复金属管为铝塑复合管；
26、优选地，所述塑料管为pvc管或pe管。
27、具体地，所述平推流反应器的管路内径为1.0-25.0mm(例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、15、20、25mm)，优选为2-10mm；长度为0.5-15m(例如0.5、1.0、1.5、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、15m)，优选为0.5-2m。
28、具体地，第一温度为30-50℃(例如30、35、40、45、50℃)，优选为30-35℃。
29、具体地，第二温度为80-100℃(例如80、85、90、95、100℃)，优选为90-100℃。
30、第一温度下的反应为低温反应，使用常规反应釜反应后会有硫酸二甲酯堆积，温度达到第二温度，硫酸二甲酯会急剧反应，剧烈放热。采用平推流反应器可以很好解决物料堆积，反应快速不均衡问题。
31、具体地，步骤(4)中所述蒸馏温度为100-110℃(例如100℃、105℃、110℃)，所述蒸馏为常压蒸馏。
32、具体地，所述第一反应器和所述第二反应器内反应压力为0.1-0.2mpa。
33、具体地，上本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种硝基甲烷的连续流合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
10.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种硝基甲烷的连续流合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
【专利技术属性】
技术研发人员：田童，黄进虎，丁红林，李延升，鲁力，时嘉鸿，
申请(专利权)人：湖北富博化工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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