[发明专利]一种硝酸烷基酯的安全生产方法

说明书

技术领域

本发明属于烷基醇类化合物与硝酸在酸性催化剂的作用下进行酯化（或硝化）反应，合成硝酸烷基酯类化合物的技术领域，尤其涉及一种硝酸烷基酯的生产方法。 

背景技术

传统的生产硝酸异辛酯的方法，一般采用混酸法，即在常温或低温条件下，将异辛醇滴加到由硝酸和硫酸组成的混酸中，使用制冷盐水将酯化反应产生的热量移走以保持反应系统的低温，反应结束后再将反应物注入冷水中分层，对酯层进行洗涤。在整个过程中，为了防止氧化支链副反应以及亚硝化副反应，所有操作都必须在低温下进行，而要持续稳定地保持低温操作必须有制冷机，这些设备及配套装置投资较大，能耗也很高。美国专利US2768964（56年）提出一种减压下共沸蒸出酯和水的方法，此方法用于合成低沸点的硝酸酯有较高的收率，但对高沸点的硝酸酯仅有50%左右的产率；美国US4479905（84年）提出了连续硝化乙氧基乙醇及异辛醇混合物的方法，在低温下操作，混酸配比为水：硝酸：硫酸等于12:20:68；中国专利CN1031525A(89年)提出了在40℃以下（最佳条件25℃以下），混酸配比为水：硝酸：硫酸等于7-13:20-25:62-68，收率为95-97%；中国专利ZL90105260.4提出了在50-75℃，混酸配比为水：硝酸：硫酸等于，22-30:13-48:28-61，添加混酸重量1-6%的尿素作为稳定剂，使用毛毡等亲油疏水材料作为物理脱水的方法。 

以上技术有些需要以制冷装置产生的冷源来保持低温反应条件，并且是间歇反应。由于反应过程是放热的，为了保持系统的低温条件就要不断地取走热量；如果发生故障而使冷媒供应中断时，反应系统的温度就会升高，促使副反应发生，而副反应的发生会放出更多的热量从而使系统的温度迅速上升，最终演变为副反应和氧化反应为主的状态，此时不仅会造成物料的大量损失，还极易发生喷料甚至爆炸等事故，危害人员和设备的安全，对环境造成污染。采用共沸蒸馏法不仅能耗高，生产安全也得不到根本的保证。中国专利ZL90105260.4虽然采用溢流式串联反应釜进行反应，但设备流程复杂、操作难度大、系统存料较多，仍然存在不少安全隐患。 

此外，中国专利文献CN101698646A和CN101462962A中也公开了一种硝酸异辛酯的生产工艺，其中使用的是微管式（通道）反应器，仍然无法实现产物的及时分离，而且微管式（通道）反应器因为通道很细，极易被原料中夹带的固体杂质堵塞从而被迫停工，因此也存在一定的局限性。 

以上所有工艺技术共同存在的一个安全隐患是反应产物（酯）与反应后形成的废酸不能及时分离，存在着产物被进一步氧化的可能，不仅影响到产品质量的安全，更为严重的是还会威胁到设备和人员的安全。 

发明内容

本发明的目的在于提出一种酯化（或硝化）反应过程及产物与反应后的废酸的分离在同一反应器内同时完成，辅以DCS实现自动化连续生产、连续脱水的生产技术。 

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的： 

提供一种硝酸烷基酯的生产方法，包括以下步骤： 

1）以离心萃取设备为酯化反应分离器，使含有硫酸和硝酸的混合酸溶液从离心萃取设备的重相入口进入，使烷基醇从离心萃取设备的轻相入口进入，烷基醇与硝酸的进料摩尔比为1:1.0-3.0，混合酸与烷基醇在10~60℃的温度和800-2000转/分的转速下进行酯化反应； 

2）在离心力的作用下，步骤1）酯化反应生成的粗酯和反应剩余的废酸作为轻相和重相被分离，轻相粗酯经离心萃取器的轻相出口被排出，重相废酸经离心萃取器的重相出口被排出；粗酯经常规碱洗和水洗后，脱水干燥、净化，得到精制的硝酸烷基酯产品。 

本发明的方法中，步骤1）所述的醇优选C3-C9的烷基醇；进一步优选异辛醇、异戊醇、环己醇或异丙醇。 

本发明的方法中，步骤1）所述的混合酸溶液，按重量百分比计，优选含有30-80%的硫酸和10-40%的硝酸；更优选含有40-78%的硫酸和10-35%的硝酸；余量为水。 

本发明的方法中，步骤1）所述的醇与硝酸的进料摩尔比优选1:1.0-2.0。 

本发明的方法中，步骤1）所述的反应温度优选15-50℃。 

本发明的方法中，步骤1）所述的离心萃取设备的转速优选在1200-1500转/分。