2,6二甲基硝基苯生产工艺.doc

2,6二甲基硝基苯的生产工艺过程向50ml圆底烧瓶中加入4.2g（0.04mol）间二甲苯，搅拌下加入39.2g（0.40mol）98%浓硫酸及少量硫酸汞，加热，控制温度在100105，搅拌1.5小时后冷至室温，得浅红色糊状物。然后将产物在冰水浴上冷却，充分搅拌下将6g浓硫酸（98%）及3g发烟硝酸（99%）的混合物滴入圆底烧瓶中，滴加完毕，控制温度在3035，继续搅拌20min，得白色糊状物，将其小心移入100ml圆底烧瓶中，冷却下加入50ml水稀释，调ph=4后水蒸气蒸馏至无油状液滴流出。收集液由分液漏斗分出，水相用乙醚萃取2次，合并有机相，水洗1次，以碳酸氢钠调至中性，再水洗1次，经氯化钙干燥后，减压蒸馏，收集224225（99.2Kpa）馏分，得淡黄色油状物4.7g，即为产品，收率78%。另一种工艺流程：将间二甲苯投入硝化釜中，冷却至05，分批加入冷却后的混酸（56.5%硫酸、28%硝酸、15.5%水），第一次保持温度在1517，在3小时内加完；第二次保持温度在1725，在2小时内加完；最后滴加温度为2530，在1小时内完成。在2530搅拌30min，将上层硝化物分出，用水洗至刚果红试纸显酸性为止，然后减压蒸馏得粗品，再进行蒸馏，收集7885（667Pa）馏分，冷冻结晶，过滤即得2,6二甲基硝基苯，同时副产2,4二甲基硝基苯。间二甲苯被硝化后，不仅生成2,4和2,6二甲基硝基苯，而且还生成少量的2,5二甲基硝基苯以及二硝基化合物；另外，体系内还有部分未被硝化的间二甲苯和水洗时残存的水分，组分十分复杂。2,4和2,6二甲基硝基苯的沸点较高，二者的沸点差也较小，这就决定了如采用精馏过程只能在真空条件下进行，并应选择效率高、阻力小的高效填料作为传质元件。西北大学化工系选用上海化工研究院开发的SW型网孔波纹填料，在直径200mm的填料塔中进行了工业规模的精馏实验。精馏过程采用间歇操作，采用一个塔可分离出所有馏分。塔顶蒸汽经第一级冷凝器冷却后，冷凝液作为产品抽出或回流塔内。未凝气体再经第二级冷凝器用冷冻盐水冷却，以防止水和二甲苯进入真空泵。填料塔的内径为200mm，内装5mSW型网孔波纹填料，在填料层中部设置一液体再分布器。塔釜内装有U型加热管，用0.7MPa的饱和蒸汽加热。由于在真空条件下操作，回流比采用自制的电磁式回流分配器控制。在塔顶、回流液入口处和塔釜内装有电阻式温度计和玻璃温度计，以测定各处的温度变化，并在回流液入口处和塔釜上设置取样管，测定精馏过程中物料的浓度。精馏实验：将经过碱洗和水洗的的硝化产物700kg装入塔釜，启动真空泵，当塔顶压力达到0.015MPa时，塔顶冷凝器内开始有水分流出。此时固定压力不变，然后开启饱和蒸汽加热釜液，并在回流条件下开始蒸馏釜液中的水分和间二甲苯。当塔顶温度上升到100左右时，塔顶冷凝器已再无馏分流出，这表明釜液内的间二甲苯、水分等轻组分已被全部蒸出。再一次降低塔内的压力，当塔顶的压力降到0.002MPa时，在全回流条件下，逐步提高塔内的蒸汽流率，直到塔内出现液泛，以使塔内的填料层被充分润湿。然后降低塔内的蒸汽流率到正常操作水平，并继续在全回流条件下操作，直到塔顶温度恒定不变时，即可开始收取2,6二甲基硝基苯。蒸馏一段时间后，随着釜液内2,6二甲基硝基苯的含量逐步降低，釜内2,4二甲基硝基苯也开始被蒸出，塔顶温度开始升高。这时切换产品贮槽，收取混合组分。由于蒸馏过程中混合组分的组成一直不断变化，塔顶温度也一直缓慢上升，直到塔顶温度再一次恒定不变时，这才表明馏出液已全部是2,4二甲基硝基苯，精馏过程即可结束。蒸出的2,6二甲基硝基苯可作为中间产品进行还原，并作为计算收率的依据。混合组分需重新蒸馏，釜液内虽含有少量的二硝基化合物等高沸点物质，但仍可送去还原，然后再精馏过程中除掉这些物质。由于间二甲苯和水的沸点远低于二甲基硝基苯，高沸点物质又可留在釜液内，因此，在蒸掉轻组分后，可将整个体系看成二元体系，实验的重点则放在两种二甲基硝基苯的分离上。实验中就蒸汽负荷和回流比等因素对2,6二甲基硝基苯的收率和理论塔板数的影响进行了研究。实验结果表明，当回流比R=9时，2,6二甲基硝基苯收率为60%，每米填料层压降只有666Pa，能够满足精馏分离混合二甲基硝基苯的要求。在这次精馏实验中，虽然收率未能达到预期的要求，尚需进一步改进，但总的实验结果表明，采用内径为200mm的填料塔，内装5mSW型网孔波纹填料，完全满足年产150t二甲基苯胺的要求。分离出的2,4和2,6二甲基硝基