硝酸异辛酯的制备方法及其应用与流程

本发明涉及微通道反应器合成领域，具体涉及一种硝酸异辛酯的制备方法及其应用。

背景技术：

1、柴油十六烷值的高低直接影响柴油燃烧时的发火性能和柴油机的排放性能，当前催化柴油占比不断增加，柴油的十六烷值不断下降，往柴油中添加十六烷值改进剂是提高十六烷值最便捷的方法，目前硝酸异辛酯是应用最广泛的产品之一。现在的催化柴油中一般加入0.1～0.3体积％的硝酸异辛酯，具体依基础油不同而异。传统的硝酸异辛酯生产大多在釜式反应器中进行，反应过程不易控制、放热集中、工艺危险度高。微通道反应器技术因其独特的优势，适合此类放热量大、反应速率快，生产过程危险度高的工艺。采用微通道反应器技术可以强化传热、传质过程，降低反应风险，同时减少维持低温所需的能耗，可实现连续、安全、高效生产。微通道反应器的优势主要得益于其独特的特征尺寸，但同时也存在通量低、压降大，不易进行大规模工业化生产的问题。并且使用现有的技术通过微通道反应器合成硝酸异辛酯时，随着原料在微通道反应器中的流动反应速率慢慢降低、异辛醇转化速率迅速下降。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术存在的反应速率和原料转化速率随反应原料流动下降的问题，提供一种硝酸异辛酯的制备方法及其应用，该方法反应速率和转化率高，且副反应产物少。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供一种硝酸异辛酯的制备方法，该方法包括以下步骤：

3、1)将酸和异辛醇通入微通道反应器的微通道的步骤；

4、2)使酸和异辛醇在微通道反应器的微通道中进行接触反应的步骤；

5、3)将反应产物进行纯化得到硝酸异辛酯的步骤，

6、其中，步骤2)中，所述微通道反应器的微通道沿着入口到出口方向分为2个以上控温区，最靠近入口的控温区的温度为1-20℃，相邻的两个控温区中靠近出口方向的控温区的温度比靠近入口方向的控温区温度高4℃以上，所述酸包括硫酸和/或硝酸，单个所述控温区的长度为所述微通道反应器的微通道总长度的10％以上。

7、本发明的发明人经过研究发现，通过控制微通道反应器温度，使得温度沿微通道反应器入口到出口方向逐渐提高，能够使得制备硝酸异辛酯反应的反应速率显著提高，并且异辛醇转化率高，副反应产物少。

8、优选地，步骤1)中，所述酸为硫酸和硝酸的混合酸。

9、优选地，所述混合酸中硫酸和硝酸的摩尔比为1.5-5：1，更优选为1.5-2.5：1。

10、优选地，所述混合酸中水的含量为8-18质量％。

11、优选地，所述酸和异辛醇的通入量使得，以硝酸计的所述混合酸与所述异辛醇的摩尔比为1-1.5：1。

12、优选地，步骤1)中，将硫酸和硝酸按照摩尔比为1.5-5：1同时通入微通道反应器的微通道；更优选地，将硫酸和硝酸按照摩尔比为1.5-2.5：1同时通入微通道反应器的微通道。

13、优选地，所述酸中水的含量为8-18质量％；

14、优选地，所述酸和异辛醇的通入量使得所述硝酸与所述异辛醇的摩尔比为1-1.5：1。

15、优选地，步骤2)中，所述接触反应的时间为30-400秒；更优选地，所述接触反应的时间为40-350秒。

16、优选地，步骤3)中，所述纯化的方法包括：分离水相和有机相后进行中和、洗涤和干燥。

17、优选地，该方法还包括回收水相中废酸的步骤。

18、优选地，所述控温区为2-4个。

19、优选地，相邻的两个控温区中靠近出口方向的控温区的温度比靠近入口方向的控温区温度高4-40℃；更优选地，相邻的两个控温区中靠近出口方向的控温区的温度比靠近入口方向的控温区温度高5-30℃；进一步优选地，相邻的两个控温区中靠近出口方向的控温区的温度比靠近入口方向的控温区温度高5-25℃。

20、优选地，最靠近出口的控温区温度为10-35℃。

21、优选地，步骤2)中，所述微通道反应器的微通道沿着入口到出口方向分为2个控温区，靠近入口的控温区的温度为1-20℃，靠近出口的控温区的温度为5-40℃；更优选地，靠近入口的控温区的温度为1-15℃，靠近出口的控温区的温度为10-35℃

22、优选地，步骤2)中，所述微通道反应器的微通道沿着入口到出口方向分为3个控温区，最靠近入口的控温区的温度为1-20℃，中间的控温区温度为5-25℃，最靠近出口的控温区的温度为9-40℃；更优选地，最靠近入口的控温区的温度为1-15℃，中间的控温区温度为5-20℃，最靠近出口的控温区的温度为10-35℃。

23、优选地，该方法还包括：将步骤2)的产物通入管式反应器并在管式反应器中进行接触的步骤。

24、根据本发明第二方面，通过本发明的制备方法在硝酸异辛酯制备中的应用。

25、过上述技术方案，本发明提供的硝酸异辛酯的制备方法的反应速率和异辛醇转化率高，且副反应产物少。

技术特征：

1.一种硝酸异辛酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤1)中，所述酸为硫酸和硝酸的混合酸；

3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤1)中，将硫酸和硝酸按照摩尔比为1.5-5：1同时通入微通道反应器的微通道；

4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤2)中，所述接触反应的时间为30-400秒；

5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤3)中，所述纯化的方法包括：分离水相和有机相后进行中和、洗涤和干燥。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，该方法还包括回收水相中废酸的步骤。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述控温区为2-4个；

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的制备方法，其中，步骤2)中，所述微通道反应器的微通道沿着入口到出口方向分为2个控温区，靠近入口的控温区的温度为1-20℃，靠近出口的控温区的温度为5-40℃；

9.根据权利要求1-7中任意一项所述的制备方法，其中，步骤2)中，所述微通道反应器的微通道沿着入口到出口方向分为3个控温区，最靠近入口的控温区的温度为1-20℃，中间的控温区温度为5-25℃，最靠近出口的控温区的温度为9-40℃；

10.权利要求1-9中任意一项所述的制备方法在硝酸异辛酯制备中的应用。

技术总结
本发明涉及微通道反应器合成领域，具体涉及一种硝酸异辛酯的制备方法及其应用。本发明的硝酸异辛酯的制备方法包括：1)将酸和异辛醇通入微通道反应器的微通道；2)使酸和异辛醇在微通道反应器的微通道中进行接触反应；3)将反应产物进行纯化得到硝酸异辛酯，其中，步骤2)中，所述微通道反应器的微通道沿着入口到出口方向分为2个以上控温区，最靠近入口的控温区的温度为1‑20℃，相邻的两个控温区中靠近出口方向的控温区的温度比靠近入口方向的控温区温度高4℃以上，所述酸包括硫酸和/或硝酸，单个所述控温区的长度为所述微通道反应器的微通道总长度的10％以上。根据本发明的方法，其反应速率和转化率高，且副反应产物少。

技术研发人员：朱红伟,刘聿嘉,孙冰,赵辰阳,姜慧芸,安飞
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13