【正文】 攪拌回流合成對硝基苯甲醚工藝設(shè)計書 產(chǎn)品的生產(chǎn)和應(yīng)用對硝基苯甲醚(PNA)，是十分重要的化工原料，用于制備多種染料、醫(yī)藥、食品添加劑。在染料工業(yè)中可用作染料中間體，制備色酚AS—OL、大紅色酚B、直接湖藍(lán)6B、活性深藍(lán)KD7G等；有機(jī)工業(yè)中用于制造氨基苯甲醚、聯(lián)大茴香醚等；醫(yī)藥上用作合成愈創(chuàng)木酚等；印染工業(yè)用于制造潔凈劑Ls等。其合成路線主要有以下3種：對硝基苯酚與氯甲烷反應(yīng)法、對硝基氯苯與甲醇鈉反應(yīng)法和苯甲醚硝化法。對硝基苯酚與氯甲烷反應(yīng)法和苯甲醚硝化法合成路線長，分離過程復(fù)雜，而且原料供應(yīng)緊張，不適宜工業(yè)化生產(chǎn)。目前，我國多采用對硝基氯苯 (PCNB)法。在大量甲醇存在下與固體NaOH 在加壓釜中反應(yīng)約10～13h合成PNA。但該工藝存在著甲醇消耗量大，反應(yīng)時間長，反應(yīng)收率低，副產(chǎn)物生成量大，環(huán)境污染嚴(yán)重等問題。根據(jù)上述工藝缺點(diǎn)，采用相轉(zhuǎn)移催化法合成PNA，以克服現(xiàn)行工藝中反應(yīng)條件苛刻，水解副產(chǎn)物多，廢水量大等缺點(diǎn)，所以采用相轉(zhuǎn)移催化法能創(chuàng)造更多的社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的效益。 設(shè)計依據(jù)與原則對硝基苯甲醚可用于合成藍(lán)色鹽VB、棗紅色基GP、色酚AS等染料和醫(yī)藥產(chǎn)品等，是重要的染料和醫(yī)藥中間體。它的質(zhì)量優(yōu)、劣取決于對硝基苯甲醚的質(zhì)量。對硝基苯甲醚的制備主要有以下幾種方法：對硝基氯苯加壓下甲氧基化、對硝基氯苯常壓下甲氧基化、利用相轉(zhuǎn)移催化劑對對硝基氯苯進(jìn)行甲氧基化。由于前兩種方法操作較繁瑣，產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量不高，而相轉(zhuǎn)移催化法不需要特殊的儀器設(shè)備，也不需要價格昂貴的無水溶劑或非質(zhì)子溶劑，且反應(yīng)條件溫和、操作簡單、副反應(yīng)少，近年來，相轉(zhuǎn)移催化法制取醚類化合物，已有很多文獻(xiàn)報導(dǎo)。醚類合成的相轉(zhuǎn)移催化劑，多采用季銨鹽、季磷鹽、冠醚以及線狀聚氧乙烯化合物。但季銨鹽的乳化作用明顯，給產(chǎn)物的分離、純化會帶來一定的困難；冠醚類價格昂貴，且有毒性，應(yīng)用亦受到一定限制。因此成為近年來的研究熱點(diǎn)。相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng)的基本原理，是利用催化劑的分子結(jié)構(gòu)中既有可溶于水相，又可溶于有機(jī)相的官能團(tuán)。對于親和取代反應(yīng)，在少量水存在時，催化劑可先與水相中的親核試劑反應(yīng)形成離子對，使原來不溶于有機(jī)相的親核試劑易入有機(jī)相中參與反應(yīng)。 原料路線的選擇對硝基苯甲醚是合成醫(yī)藥，有機(jī)染料和顏料等重要原料，歷來的合成路線主要有3種：對硝基苯酚與氯甲烷反應(yīng)法、苯甲醚硝化法和對硝基氯苯和甲醇鈉反應(yīng)法。前兩種方法因?yàn)楹铣陕肪€長，分離過程復(fù)雜，且原料供應(yīng)緊張，不適宜工業(yè)化生產(chǎn)。目前我國都采用對硝基氯苯法，在大量甲醇存在下和固體氫氧化鈉在加壓釜中反應(yīng)約10h13h合成PNA。但該工藝存在著甲醇消耗量大，反應(yīng)時間長，反應(yīng)收率低，副產(chǎn)物生產(chǎn)量大，環(huán)境污染嚴(yán)重等問題。根據(jù)上述工藝缺點(diǎn)，采用相轉(zhuǎn)移催化法合成PNA，以克服現(xiàn)行工藝中反應(yīng)條件苛刻，水解副產(chǎn)物多，廢水量大等缺點(diǎn)，所以采用相轉(zhuǎn)移催化法能創(chuàng)造更多的社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的效益。通過對不同工藝路線的研究和對比，確定了以對硝基氯苯、甲醇和氫氧化鈉為原料，用芐基三乙基氯化銨作相轉(zhuǎn)移催化劑，在常壓下合成對硝基苯甲醚的工藝路線。 生產(chǎn)方法的可行本工藝應(yīng)用對硝基氯苯與甲醇反應(yīng)，以TEBAC為相轉(zhuǎn)移催化劑制得對硝基苯甲醚。反應(yīng)如下：ClC6H4NO2+CH3OH+NaOH+TEBAC→NO2C6H4OCH3反應(yīng)溫度80℃ ，反應(yīng)時問10h的條件下成了對硝基甲醚。％ ，％ ，純度為99％ 。此工藝操作簡單，副反應(yīng)少，季銨鹽的催化效果好。季銨鹽作為催化劑雖然不太穩(wěn)定，但卻是相轉(zhuǎn)移催化劑中研究的最早、應(yīng)用較廣的一類相轉(zhuǎn)移催化劑。同時，隨著氫氧化鈉用量增加，轉(zhuǎn)化率增高。因此本反應(yīng)選則了35%的NaOH溶液。本工藝反應(yīng)條件溫和，在常壓下，反應(yīng)時間短，轉(zhuǎn)化率和收率均高，是一條可行的新的工藝路線和方法。本反應(yīng)需要進(jìn)行2次結(jié)晶，借此保證產(chǎn)品的純度。 生產(chǎn)規(guī)模的確定對硝基氯苯投料量=（理論投料量規(guī)格）/對硝基氯苯分子量=（）/=對硝基苯甲醚理論產(chǎn)量=對硝基氯苯投料量對硝基苯甲醚分子量==實(shí)際試驗(yàn)得到對硝基苯甲醚的質(zhì)量=32g設(shè)產(chǎn)物純度99%，即試驗(yàn)總收率=（對硝基苯甲醚質(zhì)量純度）/理論對硝基苯甲醚的質(zhì)量=（）/=%放大倍數(shù)為32000倍，年生產(chǎn)天數(shù)為300天，即工業(yè)化日生產(chǎn)量=3232000 g=1024 Kg ；折純量=1024= Kg；年產(chǎn)量=1024300 Kg= 噸/年； 折純量=。 產(chǎn)品名稱與性質(zhì)名稱：對硝基苯甲醚國際編號：61697CAS號：100174EIECS號：2028253中文別名：4硝基苯甲醚 ,對硝基茴香醚, 對硝基苯甲醚, 對甲氧基硝基苯英文別名：4Nitroanisole,pNitroanisole, pMethoxynitrobenzene, pNitrophenyl methyl ether, 1Methoxy4nitrobenzene分子式：C7H7NO3性質(zhì)：白色或淺黃色針狀結(jié)晶體。 性狀及理化性質(zhì)分子量： 沸點(diǎn)：260℃ 熔點(diǎn)：5153℃溶解性：易溶于醇、醚和沸石油醚，微溶于冷石油醚；。密度：相對密度(水=1) 穩(wěn)定性：穩(wěn)定 危險標(biāo)記：14(有毒品) 主要用途：用作染料和醫(yī)藥中間體產(chǎn)品PNA的收率大于87%（按對硝基氯苯計算），經(jīng)氣相色譜分析，產(chǎn)品純度%對硝基氯苯工業(yè)品（99%）,甲醇（AR）氫氧化鈉（AR） 產(chǎn)品的生產(chǎn)制度對硝基氯苯投料量=（理論投料量規(guī)格）/對硝基氯苯分子量=（）/=對硝基苯甲醚理論產(chǎn)量=對硝基氯苯投料量對硝基苯甲醚分子量==實(shí)際試驗(yàn)得到對硝基苯甲醚的質(zhì)量=32g設(shè)產(chǎn)物中含雜質(zhì)為1%，即實(shí)際得到對硝基苯甲醚的質(zhì)量=32=試驗(yàn)總收率=（對硝基苯甲醚質(zhì)量純度）/理論對硝基苯甲醚的質(zhì)量=（32）/=%放大倍數(shù)為32000倍，年生產(chǎn)天數(shù)為300天，即工業(yè)化日生產(chǎn)量=3232000 g=1024 Kg ；折純量=1024= Kg；年產(chǎn)量=1024300 Kg= 噸/年； 折純量=。 包裝與儲藏危險貨物編號：61697 UN編號：2730 包裝類別：O53 包裝方法：液態(tài)：小開口鋼桶；螺紋口玻璃瓶、鐵蓋壓口玻璃瓶、塑料瓶或金屬桶（罐）外普通木箱；螺紋口玻璃瓶、塑料瓶或鍍錫薄鋼板桶（罐）外滿底板花格箱、纖維板箱或膠合板箱。固態(tài)：塑料袋或二層牛皮紙袋外全開口或中開口鋼桶；螺紋口玻璃瓶、鐵蓋壓口玻璃瓶、塑料瓶或金屬桶（罐）外普通木箱；螺紋口玻璃瓶、塑料瓶或鍍錫薄鋼板桶（罐）外滿底板花格箱、纖維板箱或膠合板箱。儲存：密封陰涼保存 生產(chǎn)方法使用間歇式反應(yīng)，在常壓下用氫氧化鈉，甲醇與對硝基氯苯反應(yīng)，TEBAC為相轉(zhuǎn)移催化劑，制取對硝基苯甲醚。 主要流程： 配堿過程：混合反應(yīng)氫氧化鈉水35%氫氧化鈉溶液將99%的NaOH固體（片堿）和水通過泵P0101送入配堿釜R0101，攪拌溶解20min配置成35%的氫氧化鈉溶液，送入原料NaOH儲罐V0102，再經(jīng)由離心泵P0102送入NaOH溶液計量罐V0106。 反應(yīng)過程：反應(yīng)35%氫氧化鈉溶液產(chǎn)物甲醇、對硝基氯苯、TEBAC甲醇經(jīng)泵P0103從甲醇儲罐V0103送入甲醇計量罐V0107，NaOH溶液預(yù)熱到65度；后甲醇計量罐V0107和NaOH溶液計量罐V0106，將99%甲醇和35%氫氧化鈉送入反應(yīng)釜R0102，再將99%%對硝基氯苯通過固體投料口投入反應(yīng)釜R0102。啟動攪拌器，同時在釜套內(nèi)通入水蒸氣，控制反應(yīng)溫度80度，反應(yīng)2h。反應(yīng)結(jié)束后，甲醇蒸汽經(jīng)冷凝器E0101和冷卻器E0102回收至溶劑回收儲罐V0104。 甲醇回收過程甲醇、水回收過程母液進(jìn)料反應(yīng)結(jié)束后，甲醇蒸汽經(jīng)冷凝器E0101和冷卻器E0102回收至溶劑回收儲罐V0104。 結(jié)晶、洗滌、過濾過程：結(jié)晶 進(jìn)料濾餅 I母液 I過濾洗滌濾餅II母液II料液通過抽真空送入結(jié)晶釜R0103，在釜套內(nèi)通入冷凍鹽水，攪拌結(jié)晶，將粗晶體送入離心過濾機(jī)X0101，離心過濾；向離心過濾機(jī)X0101加入水，洗滌粗結(jié)晶。干燥濾餅II產(chǎn)品結(jié)晶送入干燥器X0102干燥，得產(chǎn)品。 生產(chǎn)工藝控制采用相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng)與目前以過量甲醇為溶劑，在加壓下的現(xiàn)行合成反應(yīng)相比，其最大的不同是前者副反應(yīng)極少，一般常見的氧化偶氮苯、偶氮苯和酚類等副產(chǎn)物，未能檢出。有機(jī)相色譜分析圖中除甲醇峰以外，僅有兩個物質(zhì)峰，即對硝基氯苯和對硝基苯甲醚，因此動力學(xué)研究的對象為有機(jī)相中的對硝基氯苯轉(zhuǎn)化為對硝基苯甲醚的反應(yīng)。影響此反應(yīng)的主要因素有：氫氧化鈉的濃度、配料比、催化劑的用量和種類、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度等。當(dāng)堿濃度增加，轉(zhuǎn)化率及收率均提高，但成本也有所提高。當(dāng)催化劑的用量1%時，催化效量不好，用量達(dá)6%(摩爾數(shù))時催化效果較理想，由于催化劑交換量一般為3mmol/g，所以加入量約10 %(重量)。隨著反應(yīng)時間的延長，轉(zhuǎn)化率