【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種低酸條件下采用微反應(yīng)器制備硝基苯的方法，屬于硝基苯生產(chǎn)。
技術(shù)介紹
1、硝基苯是有機(jī)合成中間體及用作生產(chǎn)苯胺的主要原料，用于生產(chǎn)染料、香料、炸藥等有機(jī)合成工業(yè)。硝基苯的制備主要是由苯經(jīng)硝酸和硫酸混合硝化而得。目前，以苯為原料經(jīng)硝化劑硝化生產(chǎn)硝基苯的廠家，生產(chǎn)過程采用的都是間歇方式，間歇生產(chǎn)方式主要存在產(chǎn)能小、過程穩(wěn)定性差、生產(chǎn)環(huán)境落后、生產(chǎn)過程復(fù)雜、現(xiàn)場人員安全無法保障等問題，間歇反應(yīng)工藝中需要大量的硫酸作催化劑，產(chǎn)生大量的廢酸和廢水，腐蝕設(shè)備，污染環(huán)境。其中最為凸顯的是安全風(fēng)險，即合成硝基苯過程中放熱量大、存在物料反應(yīng)溫度不可控并持續(xù)升溫，會引起硝酸分解，大量副產(chǎn)物硝基酚生成，這些酚類也是造成生產(chǎn)硝基苯事故發(fā)生的主要原因。目前，硝化行業(yè)也普遍存在硫酸用量大、廢酸產(chǎn)生量大、廢酸資源利用率差的問題，環(huán)保要求日益嚴(yán)格，廢硫酸的無害化處置和資源化利用迫在眉捷。
2、近年來微反應(yīng)技術(shù)精細(xì)化工各行業(yè)得到快速發(fā)展，尤其硝化行業(yè)更加注重本質(zhì)安全的生產(chǎn)模式和設(shè)備，微反應(yīng)器在發(fā)展中應(yīng)用而生，例如中國專利申請cn115197067a、cn117123179a中就是使用微反應(yīng)器來進(jìn)行硝化反應(yīng)，可以有效提高反應(yīng)效率。
3、目前為提升硝化反應(yīng)中關(guān)鍵原子的利用率，基本以酸性苯和二硝化廢酸配制的一硝化混酸作為原料開展一硝化反應(yīng)，所述酸性苯即為：新鮮苯對一硝化反應(yīng)的廢酸進(jìn)行萃取處理后得到的有機(jī)相，其中所述酸性苯含有0.1~1.0%硝基苯產(chǎn)品和包裹在硝基苯中微量的一硝化廢酸；所述二硝化廢酸即為：一硝化產(chǎn)物硝基苯進(jìn)行二硝化
4、因此如何運用微反應(yīng)器進(jìn)行二硝廢酸和酸性苯的循環(huán)利用，并實現(xiàn)高效傳熱、精準(zhǔn)控制反應(yīng)溫度、反應(yīng)時長、有效減少副產(chǎn)物、提升產(chǎn)品收率、增強(qiáng)產(chǎn)品選擇性、提升生產(chǎn)過程的安全性、使企業(yè)實現(xiàn)安全生產(chǎn)、達(dá)到降本增效的目標(biāo)具有重要的價值。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種低酸條件下采用微反應(yīng)器制備硝基苯的方法，所述制備硝基苯的方法可以實現(xiàn)反應(yīng)溫度、反應(yīng)時長、微反應(yīng)器內(nèi)壓力的有效控制，得到高品質(zhì)硝基苯產(chǎn)品，同時能夠?qū)崿F(xiàn)酸性苯和二硝廢酸的再次利用，解決二硝化廢酸產(chǎn)生量大，濃縮成本高的生產(chǎn)和環(huán)保等問題。
2、本專利技術(shù)解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種低酸條件下采用微反應(yīng)器制備硝基苯的方法，所述制備硝基苯的方法為：
3、將硝化劑和原料苯通入到微反應(yīng)器中進(jìn)行硝化反應(yīng)得到硝基苯，所述微反應(yīng)器至少設(shè)有四個反應(yīng)模塊串聯(lián)，硝化劑和原料苯在第一反應(yīng)模塊進(jìn)料，硝化反應(yīng)過程中除了第一反應(yīng)模塊以外的其他反應(yīng)模塊里的至少一個反應(yīng)模塊中補(bǔ)加濃硫酸；
4、所述硝化劑中的硫酸的有效濃度為不高于77%。
5、進(jìn)一步的，所述硝化劑為使用二硝廢酸、硫酸、硝酸和水配制而成；所述原料苯中包括酸性苯。
6、進(jìn)一步的，按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，所述二硝廢酸中包括70~85%的硫酸、1~3%的硝酸、1~15%的有機(jī)物。
7、進(jìn)一步的，所述酸性苯中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1-1.0%的硝基苯和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1~0.5%的硫酸和硝酸混合酸。
8、進(jìn)一步的，所述硝化劑中，硫酸的質(zhì)量濃度范圍為47%~55%，硝酸的質(zhì)量濃度范圍為27%~36%，水的含量為5%~20%。
9、進(jìn)一步的，所述酸性苯中的苯與所述硝化劑中硫酸的摩爾比為（0.9~2）：1；所述硝化劑中的硝酸與所述酸性苯中的苯的摩爾比例為（1~1.1）：1。
10、進(jìn)一步的，所述硝化劑進(jìn)入第一反應(yīng)模塊的進(jìn)料流量為230~290g/min，所述原料苯進(jìn)入第一反應(yīng)模塊的進(jìn)料流量為80~110g/min；補(bǔ)加濃硫酸的進(jìn)料流量為15~45g/min。
11、優(yōu)選的，所述硝化劑進(jìn)入第一反應(yīng)模塊的進(jìn)料流量為230~250g/min、240~260g/min、250~270g/min或260~280g/min。
12、所述原料苯進(jìn)入第一反應(yīng)模塊的進(jìn)料流量為80~110g/min、80~100g/min或80~90g/min。
13、優(yōu)選的，補(bǔ)加濃硫酸的進(jìn)料流量為15~25g/min、25~35g/min或35~45g/min。
14、進(jìn)一步的，所述微反應(yīng)器的換熱溫度范圍為20~40℃。
15、本專利技術(shù)的有益效果是：
16、本專利技術(shù)所述制備硝基苯的方法可以用二硝廢酸和酸性苯為原料，確保在低酸條件（硝化劑中的硫酸有效濃度較低）下采用微反應(yīng)器制備硝基苯，通過在反應(yīng)的后端補(bǔ)充催化劑濃硫酸的方式，彌補(bǔ)生成水對硝化劑中有效硫酸濃度的稀釋導(dǎo)致的反應(yīng)效率降低的問題，使酸性苯的反應(yīng)處在一個較為穩(wěn)定的酸環(huán)境中盡可能的完全轉(zhuǎn)化；協(xié)同制備方法中合適的物料進(jìn)料量，確定最優(yōu)的二硝廢酸和硝酸的用量，可以有效的控制物料反應(yīng)的出口溫度小于100℃，酸性苯的轉(zhuǎn)化率多達(dá)100%，而且整個制備過程安全可控。同時，實現(xiàn)二硝廢酸在微反應(yīng)系統(tǒng)中穩(wěn)定的循環(huán)套用工藝，解決生產(chǎn)廢酸濃縮的壓力，濃縮成本高等生產(chǎn)問題。滿足生產(chǎn)過程安全可靠、操作彈性大、穩(wěn)定性強(qiáng)的高標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)要求。
17、本專利技術(shù)所述制備硝基苯的方法中，使用的是硫酸的有效濃度不高于77%的二硝廢酸，即二硝廢酸中硫酸的有效濃度較低的硝化劑，低的硫酸有效濃度下可以有效減少二硝基苯在硝化劑中的溶解含量，進(jìn)而控制二硝化廢酸對一硝化反應(yīng)過程中反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、產(chǎn)品品質(zhì)的影響，確保整個一硝化反應(yīng)更加安全可控。如果直接使用高的硫酸有效濃度的二硝廢酸，由于其中含有較高的混二硝基苯存在，如果在安全反應(yīng)前提下進(jìn)行一硝化勢必會影響硝基苯的產(chǎn)量（為了確保安全反應(yīng)，需要降低進(jìn)料流量），如果為保證硝基苯產(chǎn)量不被影響的前提下滿負(fù)荷運行將會導(dǎo)致反應(yīng)停留時間變短，物料在微反應(yīng)體系中會極劇反應(yīng)放熱，出現(xiàn)反應(yīng)溫度不可控的安全風(fēng)險，同時高溫下伴隨著較多的副產(chǎn)物硝基酚類的產(chǎn)生，其不僅影響目標(biāo)產(chǎn)品品質(zhì)，并為硝化工序帶來潛在的安全隱患。但是如果直接采用低酸條件，則硫酸無法確保硝酸分解出更多的硝酰陽離子，導(dǎo)致苯反應(yīng)不完全，苯的剩余量較多；同時在反應(yīng)過程中，反應(yīng)產(chǎn)生的水會進(jìn)一步降低體系中的硫酸的有效濃度，反應(yīng)效果會逐漸變差。而本專利技術(shù)所述制備硝基苯的方法中，采用在反應(yīng)過程中補(bǔ)加硫酸的方式維持反應(yīng)體系料液中的硫酸的有效濃度在一定的穩(wěn)定范圍內(nèi)，確保本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種低酸條件下采用微反應(yīng)器制備硝基苯的方法，其特征在于，所述制備硝基苯的方法為：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種低酸條件下采用微反應(yīng)器制備硝基苯的方法，其特征在于，所述硝化劑為使用二硝廢酸、硫酸、硝酸和水配制而成；所述原料苯中包括酸性苯。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種低酸條件下采用微反應(yīng)器制備硝基苯的方法，其特征在于，按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，所述二硝廢酸中包括質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70~85%的硫酸、1~3%的硝酸、1~15%的有機(jī)物。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種低酸條件下采用微反應(yīng)器制備硝基苯的方法，其特征在于，所述酸性苯中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1~1.0%的硝基苯和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1~0.5%的硫酸和硝酸混合酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種低酸條件下采用微反應(yīng)器制備硝基苯的方法，其特征在于，所述硝化劑中，硫酸的質(zhì)量濃度范圍為47%~55%，硝酸的質(zhì)量濃度范圍為27%~36%，水的含量為5%~20%。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種低酸條件下采用微反應(yīng)器制備硝基苯的方法，其特征在于，所述酸性苯中的苯與所述硝化劑中硫酸的摩爾比為（0.9~2）：1；所述
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種低酸條件下采用微反應(yīng)器制備硝基苯的方法，其特征在于，所述硝化劑進(jìn)入第一反應(yīng)模塊的進(jìn)料流量為230~290g/min，所述原料苯進(jìn)入第一反應(yīng)模塊的進(jìn)料流量為80~110g/min；補(bǔ)加濃硫酸的進(jìn)料流量為15~45g/min。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種低酸條件下采用微反應(yīng)器制備硝基苯的方法，其特征在于，所述硝化劑進(jìn)入第一反應(yīng)模塊的進(jìn)料流量為230~250g/min、240~260g/min、250~270g/min或260~280g/min;
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種低酸條件下采用微反應(yīng)器制備硝基苯的方法，其特征在于，補(bǔ)加濃硫酸的進(jìn)料流量為15~25g/min、25~35g/min或35~45g/min。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種低酸條件下采用微反應(yīng)器制備硝基苯的方法，其特征在于，所述微反應(yīng)器的換熱溫度范圍為20~40℃。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種低酸條件下采用微反應(yīng)器制備硝基苯的方法，其特征在于，所述制備硝基苯的方法為：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種低酸條件下采用微反應(yīng)器制備硝基苯的方法，其特征在于，所述硝化劑為使用二硝廢酸、硫酸、硝酸和水配制而成；所述原料苯中包括酸性苯。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種低酸條件下采用微反應(yīng)器制備硝基苯的方法，其特征在于，按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，所述二硝廢酸中包括質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70~85%的硫酸、1~3%的硝酸、1~15%的有機(jī)物。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種低酸條件下采用微反應(yīng)器制備硝基苯的方法，其特征在于，所述酸性苯中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1~1.0%的硝基苯和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1~0.5%的硫酸和硝酸混合酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種低酸條件下采用微反應(yīng)器制備硝基苯的方法，其特征在于，所述硝化劑中，硫酸的質(zhì)量濃度范圍為47%~55%，硝酸的質(zhì)量濃度范圍為27%~36%，水的含量為5%~20%。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種低酸條件下采用微反應(yīng)器制備硝基苯的方法，其特征在于，所述酸性苯...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張文慧，梁玉龍，陳永軍，王鋒，
申請(專利權(quán))人：煙臺泰和新材高分子新材料研究院有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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