间二甲苯硝化制2，4（2，6）-二甲基硝基苯研究

论文摘要

本文在验证了国内某化工研究院小试技术的可靠性后,根据提供的小试技术进行中试装置的设计,开展中试研究,并且针对间二甲苯硝化中试结果中二硝基物含量偏高的情况,进一步开展了间二甲苯硝化条件优化小试研究工作,在降低二硝基物生成比例方面,取得明显成效。间二甲苯硝化、精馏中试研究表明,在相比2.68,混酸FNA71%,硝酸比1.0,硝化温度12～15℃,反应时间3～4小时条件下,间二甲苯平均转化率96.75%;硝化产物中2,4-二甲基硝基苯与2,6-二甲基硝基苯生成比率为82:18;硝化过程2,4（2,6）-二甲基硝基苯平均收率95.61%,但二硝基物含量高达1.5～4.0%;相比和FNA对二硝基物的生成量起主导作用;增加相比、降低FNA,有利于降低硝化物中二硝基物的含量。采用6.4米高CY-700填料的间歇精馏塔分离间二甲苯硝化物,回流比12左右,2,4-和2,6-二甲基硝基苯含量均可达到99%以上;精馏过程中,造成2,4-二甲基硝基苯损失的主要原因是精馏釜残焦油报废而造成的损失,精馏过程2,4（2,6）-二甲基硝基苯总收率为89.65%。间二甲苯硝化条件优化小试研究表明,影响二硝基物生成量最显著的因素是混酸的FNA。FNA越低,则二硝基物生成量越少;其次是相比,相比越大,则二硝基物生成量越少;间二甲苯转化率随硝化温度的升高而提高,2,4（2,6）-二甲基硝基苯收率随硝化温度升高而下降,焦油生成量随硝化温度的升高而增加。鉴于间二甲苯容易发生硝化反应,也容易发生串联硝化反应,本文提出不求高单程转化率而求高选择性的思路,建议适宜硝化条件为:硝化活性因素（FNA）为68%,相比为4.5,硝化温度10～15℃,硝化反应时间为3h。在该条件下,间二甲苯转化率在75%以上,2,4（2,6）-二甲基硝基苯总收率可达97%以上,2,4-二甲基硝基苯与2,6-二甲基硝基苯生成比例约为即81.8:18.2,二硝基物总含量可控制在0.6%以下,综合因子ψ可达30以上;而中试条件下,二硝基物总含量高达1.5～4.0%范围,综合因子ψ只有4～15,与中试条件相比,二硝基物生成比例明显降低。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 概述
• 1.1.1 2,4（2,6）-二甲基硝基苯的性状
• 1.1.2 2,4（2,6）-二甲基硝基苯的用途
• 1.1.3 2,4（2,6）-二甲基硝基苯国内外生产开发情况
• 1.2 间二甲苯硝化制2,4（2,6）-二甲基硝基苯研究现状
• 1.2.1 非均相混酸硝化工艺
• 1.2.2 有机溶剂硝化工艺
• 1.3 硝化反应机理及分析
• 1.4 硝化动力学
• 1.5 本文研究内容
• 第二章 小试技术验证
• 2.1 间二甲苯硝化制2,4（2,6）-二甲基硝基苯的反应过程
• 2.2 实验主要仪器与原料
• 2.2.1 主要仪器
• 2.2.2 主要原料
• 2.3 相关物料物性
• 2.4 中间体及产品的控制分析方法
• 2.4.1 硝化产物分析
• 2.4.2 2,4（2,6）-二甲基硝基苯成品分析
• 2.5 硝化摩尔转化率和收率的计算方法
• 2.6 硝化验证实验
• 2.7 硝化物的精馏分离验证实验
• 2.7.1 装置
• 2.7.2 小试精馏方法
• 2.8 小结
• 第三章 中试系统设计与研究
• 3.1 引言
• 3.2 中试装置的设计
• 3.2.1 硝化锅
• 3.2.2 间歇精馏塔
• 3.2.3 中试设备
• 3.2.4 中试工艺流程
• 3.3 中试实验方案
• 3.3.1 硝化
• 3.3.2 精馏
• 3.4 中试结果及讨论
• 3.4.1 硝化中试
• 3.4.2 精馏中试
• 3.4.3 原料单耗
• 3.5 本章小结
• 第四章 间二甲苯硝化条件优化小试研究
• 4.1 引言
• 4.2 2,4（2,6）-二甲基硝基苯的反应过程
• 4.3 试验仪器和药品
• 4.3.1 主要仪器
• 4.3.2 主要原料
• 4.4 混酸硝化能力的表示方法
• 4.5 试验装置和方案
• 4.6 试验结果及讨论
• 4.7 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 研究工作的结论
• 5.2 本课题的展望
• 参考文献
• 致谢
• 论文发表情况