專利名稱：一種硝酸異辛酯的連續生產工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及石油化工產品硝酸酯的生產工藝技術領域，具體涉及一種硝酸異辛酯
的連續生產工藝。
背景技術：
硝酸異辛酯是一種性能優良的柴油十六烷值改進劑。工業上一般采用異辛醇硝化 的方法進行生產。該方法以濃硫酸為催化劑，將硝酸和異辛醇在反應器直接硝化得到產品 硝酸異辛酯和副產物水。該反應是一個典型的強放熱快速非均相反應，反應過程有如下特 點第一，反應速度快，在溫度高于35t:時，反應幾乎瞬間完成；第二，放熱量大，研究表明 該反應總熱效應高達700kJ/kg醇；第三，反應過程非均相，密度較輕的原料異辛醇和硝酸 異辛酯在上層有機相，硝酸、硫酸和水由于密度較重在下層酸相。在工業生產中，迅速及時 撤熱和強化兩相混合是保證過程安全生產和提高生產效率的關鍵。 CN1031525A介紹了一種硝酸異辛酯的合成工藝，該工藝采用噴射式反應器強化兩 相混合，利用冰鹽水對系統和產品進行冷卻，控制反應在較低的溫度(10 25°C)和速度下 進行，以保證過程的安全性。該工藝的不足之處在于l)需要外加復雜的低溫制冷系統來 移出反應熱，投資成本和操作能耗較高；2)存在較大的安全隱患反應完成產生大量反應 熱后即進行冷卻撤熱，操作不慎或冷卻介質輸送故障，容易造成反應器內物料溫度急劇上 升，導致反應器飛溫爆炸；3)為控制熱量的平穩釋放和撤除，反應須控制在較低的速度下 進行，導致系統生產效率不高。 CN1045773A公開了一種硝酸異辛酯的生產工藝，該工藝的特點為無須外加冷卻 系統，反應溫度為30 80°C，為抑制副反應須加入穩定劑尿素和硝酸銨，反應器內物料停 留時間50分鐘。其不足之處在于l)采用釜式反應器和熱水控溫，導致系統存料量大，撤 熱效率低，存在由操作不慎或冷卻故障而引發反應器飛溫爆炸的安全隱患；2)外加添加劑 容易造成酸污染，不利于廢酸的循環利用；3)反應時間較長，系統生產效率較低。
發明內容
本發明的目的在于提供一種硝酸異辛酯的連續生產工藝，以克服現有技術存在的 較大安全隱患和生產效率較低的問題。 為克服現有技術存在的問題，本發明的技術方案是一種硝酸異辛酯的連續生產 工藝，依次包括下述步驟(l)將工業發煙硝酸和濃硫酸混合成的混酸和醇送入微管式反 應器里進行反應，混酸和醇在反應器內的停留時間小于1000毫秒，反應溫度40 70°C ，反 應壓力0. 1 5MPa，混酸與醇的流量比0. 5 2 : 1 ; (2)產物自微管式反應器的出口連續 流入醇酸分離罐，除去酸層后進入粗產品罐；(3)粗產品經水洗、堿洗、再水洗至中性，通過 干燥單元脫除微量水分后得到最終產品。 上述方法中，所用的微管式反應器可為空管、內充填料管、靜態混合器及其它管狀 反應器中的一種或幾種組合，反應器當量直徑10微米 1厘米。
上述方法中，所用的微管式反應器包括反應單元和水浴冷卻單元，所述的反應單 元包括酸進料管1、醇進料管2、酸分配管3、醇分配管4、酸預熱管5、醇預熱管6、 'T'型混 合器7和反應管8。所述酸進料管1和醇進料管2分別與酸分配管3和醇分配管4垂直連 通，酸分配管3和醇分配管4上分別垂直連通有并行排列的數量對應的酸預熱管5和醇預 熱管6，每對酸預熱管5和醇預熱管6中間連通設置有'T'型混合器7，每個'T'型混合器 7均與一根反應管8連通，數個并行排列的反應管8外側設置有水浴冷卻單元。
上述方法中，步驟(1)包括下述具體步驟將工業發煙硝酸和濃硫酸分別通過計 量泵并按照一定的質量配比打入酸混合器后進入酸進料管1中；混酸在一定壓力下自酸進 料管1進入酸分配管3后，混酸均勻地分入多個并行排列的酸預熱管5中，預熱后以一定的 流速進入'T'型混合器7的酸入口 ；異辛醇經醇進料管2、醇分配管4和醇預熱管6后以一 定流速進入'T'型混合器7的醇入口 ；混酸和醇在'T'型混合器7的微小空間內高速對撞 混合，形成均勻的乳化液后進入反應管8內進行反應，反應產生的熱量通過不銹鋼管壁周 圍的水浴冷卻單元及時撤除。 上述方法中，混酸的質量配比為工業發煙硝酸10 40%，濃硫酸60 90%。
本發明基于先進的微化工技術和撞擊流技術原理，利用微尺度通道和撞擊流混合 強化多相傳質和系統傳熱的特性，采用的微細通道撞擊流管式反應技術能夠較好的解決反 應過程中的兩相混合和迅速及時撤熱問題。 與現有技術相比，本發明的優點在于1)無須外加大功率低溫冷卻系統，操作能 耗低；2)核心部件采用微通道撞擊管式反應技術，強化了兩相傳質及系統傳熱，反應器撤 熱速率快，系統存液量少，從本質上消除了普通反應器的飛溫爆炸危險，安全可靠；3)反應 單元采用管式反應器，核心部件綜合體積不超過IOL，生產效率高；4)無需添加任何抑制副 反應的添加劑或其它惰性稀釋溶劑，不污染廢酸，有利于廢酸的循環利用；5)整體工藝系 統簡單，生產成本低，易于放大和實現工業化生產。
圖1是本發明微管式反應器的結構示意圖。
附圖標記說明如下 1-酸進料管、2_醇進料管、3_酸分配管、4_醇分配管、5_酸預熱管、6_醇預熱管、 7- 'T'型混合器和8-反應管。
具體實施例方式
下面將通過具體實施例對本發明做詳細地描述。 在本發明方法中，所采用的微管式反應器包括反應單元和水浴冷卻單元，所述的 反應單元包括酸進料管1、醇進料管2、酸分配管3、醇分配管4、酸預熱管5、醇預熱管6、 'T' 型混合器7和反應管8。所述酸進料管1和醇進料管2分別與酸分配管3和醇分配管4垂 直連通，酸分配管3和醇分配管4上分別垂直連通有并行排列的數量對應的酸預熱管5和 醇預熱管6，每對酸預熱管5和醇預熱管6中間連通設置有'T'型混合器7，每個'T'型混 合器7均與一根反應管8連通，數個并行排列的反應管8外側設置有水浴冷卻單元。
其工作過程是工業發煙硝酸和濃硫酸分別通過計量泵，并按照一定的質量配比打入酸混合器后進入酸進料管1中；混酸在一定壓力下自酸進料管1進入酸分配管3后，混 酸均勻地分入多個并行排列的酸預熱管5中，預熱后以一定的流速進入'T'型混合器7的 酸入口 ；異辛醇經醇進料管2、醇分配管4和醇預熱管6后以一定流速進入'T'型混合器7 的醇入口 ；混酸和醇在'T'型混合器7的微小空間內高速對撞混合，形成均勻的乳化液后進 入反應管8內進行反應，反應產生的熱量通過不銹鋼管壁周圍的水浴冷卻單元及時撤除。
實施例1 :(l)通過計量泵在混酸器內配制混酸的質量配比為工業發煙硝酸 30 % ，濃硫酸70 % 。將混酸和工業異辛醇連續打入微管式反應器，反應器的當量直徑為 10微米，物料在反應器內的停留時間500毫秒，反應器控制溫度60°C，反應器控制壓力 0. 5MPa，混酸與醇的體積流量比1 : 1。 (2)產物自反應器出口連續流入醇酸分離罐，除去 酸層后進入粗產品罐。(3)粗產品和堿液連續打入堿洗器的酯入口和堿入口。中和堿洗后 產物自反應器出口連續流入酯堿分離罐，除去堿層后進入堿洗產品罐。中和堿洗反應器控 制溫度60°C ，堿液氫氧化鈉的質量濃度40% 。堿洗后產品和軟水連續打入水洗器的酯入口 和水入口 。水洗后產物自反應器出口連續流入酯水分離罐，除去水層后進入水洗產品罐，水 洗反應器控制溫度30°C。水洗后產品自水洗產品罐打入雙塔并聯吸附干燥器，塔內干燥劑 為變色硅膠和無水硫酸鎂。干燥塔底流出物料進入成品罐，所得產品收率99% ，純度99% 。
實施例2 :(l)通過計量泵在混酸器內配制混酸的質量配比為工業發煙硝酸 40%，濃硫酸60%。將混酸和工業異辛醇連續打入微管式反應器，反應器的當量直徑為0. 1 厘米，物料在反應器內的停留時間800毫秒，反應器控制溫度50°C，反應器控制壓力lMPa， 混酸與醇的體積流量比1.5 : 1。 (2)產物自反應器出口連續流入醇酸分離罐，除去酸層后 進入粗產品罐。(3)粗產品和堿液連續打入堿洗器的酯入口和堿入口。中和堿洗后產物自 反應器出口連續流入酯堿分離罐，除去堿層后進入堿洗產品罐。中和堿洗反應器控制溫度 60°C ，堿液氫氧化鈉的質量濃度40% 。堿洗后產品和軟水連續打入水洗器的酯入口和水入 口。水洗后產物自反應器出口連續流入酯水分離罐，除去水層后進入水洗產品罐，水洗反應 器控制溫度30°C。水洗后產品自水洗產品罐打入雙塔并聯吸附干燥器，塔內干燥劑為變色 硅膠和無水硫酸鎂。干燥塔底流出物料進入成品罐，所得產品收率97%，純度99%。
實施例3 :(l)通過計量泵在混酸器內配制混酸的質量配比為工業發煙硝酸 25% ，濃硫酸75% 。將混酸和工業異辛醇連續打入微管式反應器，反應器的當量直徑為1厘 米，物料在反應器內的停留時間900毫秒，反應器控制溫度48°C ，反應器控制壓力3MPa，混 酸與醇的體積流量比2 : 1。 (2)產物自反應器出口連續流入醇酸分離罐，除去酸層后進入 粗產品罐。(3)粗產品和堿液連續打入堿洗器的酯入口和堿入口。中和堿洗后產物自反應 器出口連續流入酯堿分離罐，除去堿層后進入堿洗產品罐。中和堿洗反應器控制溫度6(TC， 堿液氫氧化鈉的質量濃度40%。堿洗后產品和軟水連續打入水洗器的酯入口和水入口。水 洗后產物自反應器出口連續流入酯水分離罐，除去水層后進入水洗產品罐，水洗反應器控 制溫度3(TC。水洗后產品自水洗產品罐打入雙塔并聯吸附干燥器，塔內干燥劑為變色硅膠 和無水硫酸鎂。干燥塔底流出物料進入成品罐，所得產品收率95% ，純度99% 。
權利要求
一種硝酸異辛酯的連續生產工藝，依次包括下述步驟(1)將工業發煙硝酸和濃硫酸混合成的混酸和醇送入微管式反應器里進行反應，混酸和醇在反應器內的停留時間小于1000毫秒，反應溫度40～70℃，反應壓力0.1～5MPa，混酸與醇的流量比0.5～2∶1；(2)產物自微管式反應器的出口連續流入醇酸分離罐，除去酸層后進入粗產品罐；(3)粗產品經水洗、堿洗、再水洗至中性，通過干燥單元脫除微量水分后得到最終產品。
2. 如權利要求l所述的一種硝酸異辛酯的連續生產工藝，其特征在于所述方法中，所 用的微管式反應器為空管、內充填料管、靜態混合器及其它管狀反應器中的一種或幾種組 合，反應器當量直徑10微米 1厘米。
3. 如權利要求1或2所述的一種硝酸異辛酯的連續生產工藝，其特征在于所述方法中，所用的微管式反應器包括反應單元和水浴冷卻單元，所述的反應單元包括酸進料管(1)、醇進料管(2)、酸分配管(3)、醇分配管(4)、酸預熱管(5)、醇預熱管(6)、'T'型混合器 (7)和反應管(8)，所述酸進料管(1)和醇進料管(2)分別與酸分配管(3)和醇分配管(4) 垂直連通，酸分配管(3)和醇分配管(4)上分別垂直連通有并行排列的數量對應的酸預熱 管(5)和醇預熱管(6)，每對酸預熱管(5)和醇預熱管(6)中間連通設置有'T'型混合器 (7)，每個'T'型混合器(7)均與一根反應管(8)連通，數個并行排列的反應管(8)外側設 置有水浴冷卻單元。
4. 如權利要求3所述的一種硝酸異辛酯的連續生產工藝，其特征在于所述方法中，步 驟(1)包括下述具體步驟將工業發煙硝酸和濃硫酸分別通過計量泵并按照一定的質量配 比打入酸混合器后進入酸進料管(1)中；混酸在一定壓力下自酸進料管(1)進入酸分配管(3) 后，混酸均勻地分入多個并行排列的酸預熱管(5)中，預熱后以一定的流速進入'T'型 混合器(7)的酸入口 ；異辛醇經醇進料管(2)、醇分配管(4)和醇預熱管(6)后以一定流速 進入'T'型混合器(7)的醇入口 ；混酸和醇在'T'型混合器(7)的微小空間內高速對撞混 合，形成均勻的乳化液后進入反應管(8)內進行反應，反應產生的熱量通過不銹鋼管壁周 圍的水浴冷卻單元及時撤除。
5. 如權利要求4所述的一種硝酸異辛酯的連續生產工藝，其特征在于所述方法中，混 酸的質量配比為工業發煙硝酸10 40%，濃硫酸60 90%。
全文摘要
本發明涉及石油化工產品硝酸酯的生產工藝技術領域，具體涉及一種硝酸異辛酯的連續生產工藝。本發明要克服現有技術存在的較大安全隱患和生產效率較低的問題，現存在的技術方案是一種硝酸異辛酯的連續生產工藝，依次包括下述步驟(1)將工業發煙硝酸和濃硫酸混合成的混酸和醇送入微管式反應器里進行反應；(2)產物自微管式反應器的出口連續流入醇酸分離罐，除去酸層后進入粗產品罐；(3)粗產品經水洗、堿洗、再水洗至中性，通過干燥單元脫除微量水分后得到最終產品。與現有技術相比，本發明的優點在于1)操作能耗低；2)安全可靠；3)生產效率高；4)整體工藝系統簡單，生產成本低。
文檔編號B01J14/00GK101698646SQ20091021879
公開日2010年4月28日 申請日期2009年11月4日 優先權日2009年11月4日
發明者曹彬, 楊戰廠, 王育斌, 金星 申請人:西安萬德化工有限公司