一种制备2?硝基丙烷的方法
【专利摘要】本发明公开了一种制备2?硝基丙烷的方法，有机化合物合成技术领域。包括以下步骤：将丙酮、氨气或氨水、双氧水、溶剂和催化剂接触，加热，反应温度30～100℃，反应压力0.1～0.2MPa，进行反应，得到2?硝基丙烷；催化剂为TS?1钛硅分子筛；溶剂为水；丙酮与氨气或氨水的摩尔比为1：1?3；丙酮与双氧水的摩尔比为1：0.5～2；丙酮与催化剂的质量比为1：0.2～0.4。本发明方法具有丙酮的转化率高、2?硝基丙烷的选择性高的优点，反应过程简单，反应条件温和，环境友好，易于工业化生产，促进了绿色化学的发展。
【专利说明】
_种制备2-硝基两焼的方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及有机化合物合成技术领域。
【背景技术】
[0002]2-硝基丙烷用作乙烯及环氧树脂涂料的特殊溶剂、火箭燃料、汽油的添加剂等，也用于有机合成。本品具有很强的溶解能力，是各种纤维素衍生物、乙烯树脂等的优良溶剂，也用作蜡、脂肪、染料等的溶剂，研磨颜料的润滑剂，以及棉织品的清洗与媒染剂。
[0003]关于2-硝基丙烷的制备方法，现在主要是丙烷硝化法。在反应塔向430_450°C的丙烷气喷注75%硝酸，丙烷与硝酸的摩尔比为5:1。所得产品为硝基甲烷10%-30%，硝基乙烷20%-25%，1_硝基丙烷25%，2_硝基丙烷40%。该品也可经丙烯硝化得到。该方法反应过程高温高压、分离困难，环境污染严重。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种制备2-硝基丙烷的方法，该方法具有丙酮的转化率高、2-硝基丙烷的选择性高的优点，反应过程简单，反应条件温和，环境友好，易于工业化生产，促进了绿色化学的发展。
[0005]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:一种制备2-硝基丙烷的方法，包括以下步骤:将丙酮、氨气或氨水、双氧水、溶剂和催化剂接触，加热，反应温度30?100°C，反应压力0.1?0.2MPa，进行反应，得到2-硝基丙烷;催化剂为TS-1钛硅分子筛;溶剂为水;丙酮与氨气或氨水的摩尔比为1:1-3 ；丙酮与双氧水的摩尔比为I: 0.5?2 ；丙酮与催化剂的质量比为1:0.2?0.4。
[0006]优选的，反应温度为40?80°C。
[0007]优选的，反应时间为4?10小时。
[0008]优选的，溶剂水和丙酮的质量比为I?3.5:1。
[0009]优选的，丙酮与氨气或氨水的摩尔比为I:1-2.5；丙酮与双氧水的摩尔比为1:0.8?2。
[0010]优选的，反应副产丙酮肟。
[0011]优选的，反应结束后，先将反应液精馏、馏出液分层、最后水洗油层得到产物2-硝基丙烧。
[0012]现有技术《钛硅-1分子筛催化丙酮氨氧化反应条件优化》(南京工业大学学报(自然科学版)，2009年7月第31卷第4期:74-78)考察钛硅-1分子筛(TS-1)催化丙酮氨氧化合成丙酮肟的反应条件。其是针对丙酮肟制备的研究，本发明将工艺条件、工艺参数等进行优化，创造性地将2-硝基丙烷作为主产物提出，2-硝基丙烷的选择性在50%以上，获得了 2-硝基丙烷的新的适合工业化的合成方法，且副产高价值的丙酮肟。
[0013]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:
(I)本发明方法具有丙酮的转化率高、2-硝基丙烷的选择性高的优点，2-硝基丙烷的选择性在50%以上，反应过程简单，反应条件温和，环境友好，易于工业化生产，促进了绿色化学的发展；
(2)本发明方法副产高价值的丙酮肟。
【具体实施方式】
[0014]以下通过具体实施例对本发明的制备和应用作进一步的详细说明。
[0015]其中丙酮的转化率(％)=(投料中丙酮的摩尔量-未反应的丙酮的摩尔量)/投料中丙酮的摩尔量*100;
2-硝基丙烷的选择性(％)=产物中2-硝基丙烷的摩尔量/丙酮总转化率的摩尔量*100。
[0016]实施例1
a、2-硝基丙烷的合成反应
将丙酮、水和催化剂TS-1钛硅分子筛按质量比1:2.0:0.3加入反应器，将上述反应体系加热，反应温度为70°C，滴加氨水(含氨25wt%)和双氧水(含过氧化氢30 wt %)，氨水和双氧水与丙酮的摩尔比分别为2:1，1.6:1，反应时间为8小时，反应体系的压力为常压。气相色谱检测分析结果表明:丙酮的转化率为99%，2_硝基丙烷的选择性为58%，丙酮肟的选择性为40%。
[0017]b、2-硝基丙烷的提纯
上述反应结束后，在常压下，精馏2-硝基丙烷反应液，回流比2:1，70°C?90°C为2-硝基丙烷馏出液，分层、水洗油层得产物为99%的2-硝基丙烷，回收率90%; 90 0C?98°C为丙酮肟馏出液，回收率95%，纯度为95%，含量为40%的水溶液。
[0018]实施例2
a、2_硝基丙烷的合成反应(降低反应温度)
将丙酮、水和催化剂TS-1钛硅分子筛按质量比1:2.0:0.3加入反应器，将上述反应体系加热，反应温度为60°C，滴加氨水(含氨25wt%)和双氧水(含过氧化氢30 wt %)，氨水和双氧水与丙酮的摩尔比分别为2:1，1.6:1，反应时间为8小时，反应体系的压力为常压。检测分析结果表明:丙酮的转化率为95%，2-硝基丙烷的选择性为50%，丙酮肟的选择性为45%。
[0019]b、2_硝基丙烷的提纯
上述反应结束后，精馏2-硝基丙烷反应液、馏出液分层、水洗油层得产物为2-硝基丙烷，同实施例1。
[0020]实施例3
a、2_硝基丙烷的合成反应(升高反应温度)
将丙酮、水和催化剂TS-1钛硅分子筛按质量比1:2.0:0.3加入反应器，将上述反应体系加热，反应温度为80°C，滴加氨水(含氨25wt%)和双氧水(含过氧化氢30 wt %)，氨水和双氧水与丙酮的摩尔比分别为2:1，1.6:1，反应时间为8小时，反应体系的压力为常压。检测分析结果表明:丙酮的转化率为99%，2-硝基丙烷的选择性为59%，丙酮肟的选择性为25%。
[0021]b、2-硝基丙烷的提纯
上述反应结束后，精馏2-硝基丙烷反应液、馏出液分层、水洗油层得产物为2-硝基丙烷，同实施例1。
[0022]实施例4 a、2-硝基丙烷的合成反应(增加氨水的量)
将丙酮、水和催化剂TS-1钛硅分子筛按质量比1:2.0:0.3加入反应器，将上述反应体系加热，反应温度为70°C，滴加氨水(含氨25wt%)和双氧水(含过氧化氢30 wt %)，氨水和双氧水与丙酮的摩尔比分别为3:1，1.6:1，反应时间为8小时，反应体系的压力为常压。检测分析结果表明:丙酮的转化率为99%，2-硝基丙烷的选择性为40%，丙酮肟的选择性为46%。
[0023]b、2_硝基丙烷的提纯
上述反应结束后，精馏2-硝基丙烷反应液、馏出液分层、水洗油层得产物为2-硝基丙烷，同实施例1。
[0024]实施例5
a、2_硝基丙烷的合成反应(降低双氧水的量)
将丙酮、水和催化剂TS-1钛硅分子筛按质量比1:2.0:0.3加入反应器，将上述反应体系加热，反应温度为70°C，滴加氨水(含氨25wt%)和双氧水(含过氧化氢30 wt %)，氨水和双氧水与丙酮的摩尔比分别为2:1，1.2:1，反应时间为8小时，反应体系的压力为常压。检测分析结果表明:丙酮的转化率为90%，2-硝基丙烷的选择性为40%，丙酮肟的选择性为50%。
[0025]b、2-硝基丙烷的提纯
上述反应结束后，精馏2-硝基丙烷反应液、馏出液分层、水洗油层得产物为2-硝基丙烷，同实施例1。
[0026]实施例6
a、2_硝基丙烷的合成反应(增加双氧水的量)
将丙酮、水和催化剂TS-1钛硅分子筛按质量比1:2.0:0.3加入反应器，将上述反应体系加热，反应温度为70°C，滴加氨水(含氨25wt%)和双氧水(含过氧化氢30 wt %)，氨水和双氧水与丙酮的摩尔比分别为2:1，2:1，反应时间为8小时，反应体系的压力为常压。检测分析结果表明:丙酮的转化率为98%，2-硝基丙烷的选择性为45%，丙酮肟的选择性为30%。
[0027]b、2-硝基丙烷的提纯
上述反应结束后，精馏2-硝基丙烷反应液、馏出液分层、水洗油层得产物为2-硝基丙烷，同实施例1。
[0028]实施例7
a、2_硝基丙烷的合成反应(增加反应时间)
将丙酮、水和催化剂TS-1钛硅分子筛按质量比1:3.0:0.3加入反应器，将上述反应体系加热，反应温度为70°C，滴加氨水(含氨25wt%)和双氧水(含过氧化氢30 wt %)，氨水和双氧水与丙酮的摩尔比分别为2:1，1.6:1，反应时间为10小时，反应体系的压力为常压。检测分析结果表明:丙酮的转化率为99%，2-硝基丙烷的选择性为56%，丙酮肟的选择性为40%。
[0029]b、2_硝基丙烷的提纯
上述反应结束后，精馏2-硝基丙烷反应液、馏出液分层、水洗油层得产物为2-硝基丙烷，同实施例1。
[0030]实施例8
a、2_硝基丙烷的合成反应(减少反应时间)
将丙酮、水和催化剂TS-1钛硅分子筛按质量比1:2.0:0.3加入反应器，将上述反应体系加热，反应温度为70°C，滴加氨水(含氨25wt%)和双氧水(含过氧化氢30 wt %)，氨水和双氧水与丙酮的摩尔比分别为2:1，1.6:1，反应时间为6小时，反应体系的压力为常压。检测分析结果表明:丙酮的转化率为90%，2-硝基丙烷的选择性为50%，丙酮肟的选择性为40%。
[0031]b、2-硝基丙烷的提纯
上述反应结束后，精馏2-硝基丙烷反应液、馏出液分层、水洗油层得产物为2-硝基丙烷，同实施例1。
[0032]实施例9
a、2-硝基丙烧的合成反应(减少催化剂的量)
将丙酮、水和催化剂TS-1钛硅分子筛按质量比1:2.0:0.25加入反应器，将上述反应体系加热，反应温度为70°C，滴加氨水(含氨25wt%)和双氧水(含过氧化氢30 wt %)，氨水和双氧水与丙酮的摩尔比分别为2:1，1.6:1，反应时间为8小时，反应体系的压力为常压。检测分析结果表明:丙酮的转化率为80 %，2_硝基丙烷的选择性为30%，丙酮肟的选择性为50%。
[0033]b、2_硝基丙烷的提纯
上述反应结束后，精馏2-硝基丙烷反应液、馏出液分层、水洗油层得产物为2-硝基丙烷，同实施例1。
[0034]实施例10
a、2_硝基丙烷的合成反应(增加催化剂的量)
将丙酮、水和催化剂TS-1钛硅分子筛按质量比1:2:0.4加入反应器，将上述反应体系加热，反应温度为70°C，滴加氨水(含氨25wt%)和双氧水(含过氧化氢30 wt %)，氨水和双氧水与丙酮的摩尔比分别为2:1，1.6:1，反应时间为8小时，反应体系的压力为常压。检测分析结果表明:丙酮的转化率为99.5%，2-硝基丙烷的选择性为59 %，丙酮肟的选择性为37 %。
[0035]b、2-硝基丙烷的提纯
上述反应结束后，精馏2-硝基丙烷反应液、馏出液分层、水洗油层得产物为2-硝基丙烷，同实施例1。
[0036]实施例11
a、2_硝基丙烷的合成反应(改变双氧水的浓度)
将丙酮、水和催化剂TS-1钛硅分子筛按质量比1:2:0.3加入反应器，将上述反应体系加热，反应温度为70°C，滴加氨水(含氨25wt%)和双氧水(含过氧化氢50wt%)，氨水和双氧水与丙酮的摩尔比分别为2:1，1.6:1，反应时间为8小时，反应体系的压力为常压。检测分析结果表明:丙酮的转化率为97%，2-硝基丙烷的选择性为50%，丙酮肟的选择性为42%。
[0037]b、2-硝基丙烷的提纯
上述反应结束后，精馏2-硝基丙烷反应液、馏出液分层、水洗油层得产物为2-硝基丙烷，同实施例1。
[0038]实施例12
a、2_硝基丙烷的合成反应(氨水改为氨气)
将丙酮、水和催化剂TS-1钛硅分子筛按质量比1:3.5:0.3加入反应器，将上述反应体系加热，反应温度为70°C，通入氨气和双氧水(含过氧化氢50wt%)，氨气和双氧水与丙酮的摩尔比分别为2:1，1.6:1，反应时间为8小时，反应体系的压力为常压。检测分析结果表明:丙酮的转化率为98.9 %，2-硝基丙烷的选择性为55 %，丙酮肟的选择性为40%。
[0039]b、2_硝基丙烷的提纯上述反应结束后，精馏2-硝基丙烷反应液、馏出液分层、水洗油层得产物为2-硝基丙烷，同实施例1。
[0040]本发明方法具有丙酮的转化率高、2-硝基丙烷的选择性高的优点，2-硝基丙烷的选择性在50%以上，反应过程简单，反应条件温和，环境友好，易于工业化生产，促进了绿色化学的发展;且副产高价值的丙酮肟。
【主权项】
1.一种制备2-硝基丙烷的方法，其特征在于，包括以下步骤: 将丙酮、氨气或氨水、双氧水、溶剂和催化剂接触，加热，反应温度30?1000C，反应压力.0.1?0.2MPa，进行反应，得到2-硝基丙烷； 所述催化剂为TS-1钛硅分子筛;溶剂为水； 丙酮与氨气或氨水的摩尔比为I: 1-3;丙酮与双氧水的摩尔比为I: 0.5?2 ；丙酮与催化剂的质量比为1:0.2?0.4。2.根据权利要求1所述的一种制备2-硝基丙烷的方法，其特征在于，反应温度为40?80Γ。3.根据权利要求1所述的一种制备2-硝基丙烷的方法，其特征在于，反应时间为4?10小时。4.根据权利要求1所述的一种制备2-硝基丙烷的方法，其特征在于，溶剂水和丙酮的质量比为I?3.5:1。5.根据权利要求1所述的一种制备2-硝基丙烷的方法，其特征在于，丙酮与氨气或氨水的摩尔比为1:1-2.5;丙酮与双氧水的摩尔比为1:0.8?2。6.根据权利要求1所述的一种制备2-硝基丙烷的方法，其特征在于，反应副产丙酮肟。7.根据权利要求1所述的一种制备2-硝基丙烷的方法，其特征在于，反应结束后，先将反应液精馏、馏出液分层、最后水洗油层得到产物2-硝基丙烷。
【文档编号】C07C205/02GK106045859SQ201610507953
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月1日
【发明人】王英其, 孟祥 , 杨克明, 王 锋, 曹亚林, 周林, 肖根林, 王军俏
【申请人】定州旭阳科技有限公司