[发明专利]硝酸异辛酯的合成工艺

说明书

本发明的硝酸异辛酯合成工艺属于硝酸酯合成工艺，硝酸异辛酯是一种良好的十六烷值改进剂。

硝酸酯一般采用醇硝化的经典方法，即混酸法，在温度-10℃～10℃条件下，将醇缓慢加入到充分搅拌的混酸中，反应完毕后，反应物注入冰水中分层。将酯层中洗涤。为了防止氧化支链反应，选择低温下（-10℃）合成，但在工业上实现低温操作较困难，温度过低或混酸配比选择不当，则硝酸酯的产率低。美国专利US2，768，964（56年）提出一种减压下共沸蒸出酯和水的连续硝化法即在反应器中加入适当配比的混酸，连续加入硝酸和醇，并使生成的硝酸酯和水不断共沸蒸出，这种方法用于合成低沸点的硝酸酯有较好的产率，但对于高沸点的硝酸酯只有50%左右的产率;随沸点的升高，反应温度也升高，副反应容发生，使硝酸酯产率低、纯度低。

本发明的目的在于提出一种在工业上容易实施的，在常温下反应，能得到产率高、纯度高的硝酸异辛酯的合成工艺。

本发明的构思通过选择合适的混酸配比和硝化温度达到上述目的。当混酸配比不当，或温度选择不合适，醇硝化时会产生氧化支链副反应，降低产率和纯度，甚至反应不能控制，产生剧烈分解而喷料。有时几乎全部为氧化支链副反应，酯含量仅1.7%。如选择适当的混酸配比和适宜的温度条件，产品纯度达到98%以上。但当温度升至40℃时，产品纯度降至90%。

本发明硝酸异辛酯的合成工艺条件使异辛醇不产生氧化支链副反应，得到产率高、纯度高的硝酸异辛酯，并在发动机试验中得到明显的提高柴油十六烷值的效果。

实施本发明在釜式反应器或溢流式反应器中进行。反应器均为不锈钢制成，除用夹套冷却外，尚装有内冷却管。

釜式反应器的夹套及内冷却管用冰盐水冷却。湖硫混酸浓度配比：硝酸15～33%，硫酸58～70%，水5～15%。其中硝酸用量比醇硝化所需的化学当量过量0～13%。将混酸加入反应器后，醇从高位槽加入反应器。约于半小时内加完。反应器中温度可维持0～40℃，加完料后继续搅拌5～30分钟。产物静置后分去酸层，进行水洗、碱洗、再水洗至pH＝7，真空干燥产品。

溢流反应器为直管式，夹套及内冷却管使用冰盐水冷却。醇进料由反应器下部进入，混酸从反应物料高度的1/3处进入。反应时不断进行搅拌，接触时间0.5～10分钟。由溢流管保持物料恒定，流出的物料在分离器静置后分去酸层，进行水洗、碱洗、再水洗至pH＝7，真空干燥产品。

本发明的另一特点为反应器可由压空喷射硝化器（1）和冷却管（6）组成，有玻璃和不锈钢二种。冷却管使用冰盐水冷却。其结构如图2。此种工艺将一定压力（0.2～1kg/cm²）的空气压入喷射硝化器中，此时高速气流与醇形成外混合喷射，与混酸形成内混合喷射。最后在高速气流作用下，醇、酸进一步混合经喷喉（9）至扩张段，乳化成均匀的乳化液，乳化液进入冷却管（6）中，仍保持气乳状，故反应物在短时间内混合均匀，反应充分、迅速、安全。

本发明的又一特点为硝酸异辛酯合成工艺较佳的工艺条件;硝硫混酸浓度配比：硝酸20～25%，硫酸62～68%，水7～13%;反应温度10～25℃。

本发明硝酸异辛酯合成工艺的优点在于工艺条件简单，适应于各种反应器，在常温下反应，产率高、纯度高、成本低;在工业上容易实现，便于推广使用。

本发明附图1是硝酸异辛酯合成工艺中的一种压空喷射流程示意图：1-压空喷射硝化器，2-酸罐，3、5、6-冷却管，4-醇罐，7-气液分离器，8-恒温槽。

附图2是压空喷射硝化器的剖面图：9-喷喉。

实施例：

1.在釜式反应器中加入混酸1950份，其浓度配比：HNO₃20%、H₂SO₄68%、H₂O12%，夹套及内冷却管用冰盐水冷却，从高位槽将异辛醇720份加入反应器，加入速度使反应温度维持在20～25℃约半小时加完，继续在此温度下搅拌半小时以上，然后静置分层，移去酸液，将酯层进行水洗、碱洗、再水洗至pH＝7，真空干燥，产品纯度为98%，收率97.5%。

2.过程同例1，仅改变混酸配比：HNO₃25%，H₂SO₄62%，H₂O13%。产品纯度为97.5%，收率97.0%。

3.在溢流反应器中，将1950份混酸（配比同例1）和720份醇在同时间内连续进入反应器，在充分搅拌下，接触时间5分钟，从溢流管流出之物料流入分离器，静置分层，分去酸液，酯层经水洗、碱洗、再水洗至pH＝7，真空干燥，产品纯度为97%，收率96.5%。

4.参照图1实施，首先向硝化器1通入压缩空气，然后在同时间内把1950份混酸经冷却管（3）和720份醇经冷却管（5）压至硝化器（1）进行喷射硝化，喷入用冰盐水循环的冷却管（6）内，停留时间1.5分钟左右，反应温度控制在20～25℃，然后气乳液进入气液分离器（7），将气体排空后，反应物流入分离器，进行后处理，产品纯度97.0%，收率95.0%。