2，4-二硝基氯苯工業(yè)生產(chǎn)工藝對比分析

王茂清

(山西興新安全生產(chǎn)技術(shù)服務(wù)有限公司，山西 太原 030024)

2，4-二硝基氯苯是一種重要的化工中間體，是合成染料、農(nóng)藥、醫(yī)藥的原料，還應(yīng)用于炸藥、飼料添加劑、照相促進劑、橡膠抑制劑、化學助劑等領(lǐng)域。

目前，2，4-二硝基氯苯的工業(yè)生產(chǎn)按原料不同，有以氯苯為原料的硝化生產(chǎn)工藝和以對硝基氯苯為原料的硝化生產(chǎn)工藝。以氯苯為原料的硝化生產(chǎn)工藝，按操作方式不同，主要有間歇式硝化法、連續(xù)硝化法、絕熱硝化法和連續(xù)絕熱硝化法，其中間歇式硝化法又分為一步法和兩步法[1-6]；以對硝基氯苯為原料的硝化生產(chǎn)工藝，按操作方式不同，分為間歇式硝化法和連續(xù)式硝化法。本文對分別以氯苯和對硝基氯苯為原料，間歇式硝化法生產(chǎn)2，4-二硝基氯苯的工業(yè)生產(chǎn)工藝進行了對比分析。

1 以氯苯為原料的間歇式硝化法

1.1 工藝簡述

濃硝酸和濃硫酸計量后，按比例放入混酸鍋內(nèi)，配置成合格的混酸，再送至混酸計量槽。開啟硝化鍋冷卻水系統(tǒng)，將混酸放入硝化鍋后開啟攪拌，放完混酸后，酸性氯苯(首次使用氯苯)送至酸性氯苯計量槽，向硝化鍋內(nèi)滴加酸性氯苯。滴加過程中溫度控制在50 ℃～60 ℃，滴加完畢后，硝化鍋內(nèi)溫度升至105 ℃～115 ℃，保溫1.8 h～2.2 h，在保溫快結(jié)束時取樣，合格后靜置1.8 h～2.2 h后進入2，4-二硝基氯苯分離器。分離出的酸性2，4-二硝基氯苯送水洗鍋水洗，水洗溫度55 ℃～65 ℃，至pH值達到7左右后，靜置、分離出成品2，4-二硝基氯苯。分離出的硝化廢酸送到硝化廢酸計量槽，氯苯送到氯苯計量槽，在70 ℃～80 ℃下，往抽取鍋內(nèi)同時滴加硝化廢酸和氯苯，進行抽取后進入酸性氯苯分離器分離，分離出來的酸性氯苯供前期硝化使用，而抽取的廢酸被送到廢酸儲罐中，再送至濃縮爐濃縮成濃硫酸供混酸使用。

1.2 反應(yīng)原理

該硝化反應(yīng)屬于兩步法，第一步生成一硝化產(chǎn)物，再進一步生成二硝基產(chǎn)物。一般情況下，一硝化產(chǎn)物中對硝基氯苯約占68%～70%，鄰硝基氯苯約占29%～31%，間硝基氯苯約占0.1%，其中，對硝基氯苯接近100%轉(zhuǎn)化為2，4-二硝基氯苯，鄰硝基氯苯約83%轉(zhuǎn)化為2，4-二硝基氯苯[7]。反應(yīng)原理見圖1。

圖1 反應(yīng)原理

2 以對硝基氯苯為原料的間歇式硝化法

2.1 工藝簡述

開啟混酸鍋攪拌，把計量好的濃硝酸、濃硫酸放入混酸鍋內(nèi)，配制成合格混酸，再送至混酸計量槽。

在 80 ℃～90 ℃操作溫度下，將定量的對硝基氯苯加入硝化鍋，再加入定量的硝化廢酸后進行抽取，抽取0.8 h～1.2 h，抽取完成后，靜置0.8 h～1.2 h，將抽取的廢酸進入廢酸分離器分離至廢酸儲罐，再送至濃縮爐濃縮成濃硫酸供混酸使用；抽取后的對硝基氯苯保留在硝化鍋內(nèi)，供后續(xù)硝化工序使用。在75 ℃～85 ℃操作溫度下，將混酸經(jīng)高位槽后滴入硝化鍋進行硝化反應(yīng)，滴加完成后，升溫至105 ℃～115 ℃，保溫0.8 h～1.2 h，粗測結(jié)晶點≥48 ℃合格后，靜置1.8 h～2.2 h，將酸性2，4-二硝基氯苯和硝化廢酸進行分離。分離出的硝化廢酸輸送至硝化廢酸儲罐，再經(jīng)泵送至硝化廢酸高位槽供抽取工序使用。分離出來的酸性2，4-二硝基氯苯，送到酸性2，4-二硝基氯苯分離器分離；分離后的酸性2，4-二硝基氯苯定量加入含有定量水的水洗鍋內(nèi)，酸洗一次，加入純堿水洗至pH值達到7左右，靜置 8 min～12 min，分離得到成品 2，4-二硝基氯苯。

2.2 反應(yīng)原理

在常壓、溫度75 ℃～85 ℃下，對硝基氯苯和硝化劑硝化反應(yīng)生產(chǎn)2，4-二硝基氯苯。對硝基氯苯上的氯基是鄰、對位定位基，硝基是間位定位基，在氯基和硝基共同作用下，使新的取代基加在氯基的鄰位、硝基的間位上，生成2，4-二硝基氯苯。反應(yīng)見式(1)。

3 兩種方法的對比

以氯苯和對硝基氯苯為原料，間歇式硝化法生產(chǎn)2，4-二硝基氯苯的工業(yè)生產(chǎn)工藝對比分析結(jié)果如表1。

表1 對比結(jié)果分析表

4 結(jié)語

經(jīng)上述綜合分析，對硝基氯苯生產(chǎn) 2，4-二硝基氯苯的硝化反應(yīng)只上一個硝基，反應(yīng)比較平和，反應(yīng)放熱速度慢，并且放熱較少，相比氯苯生產(chǎn)安全性能更高。用對硝基氯苯生產(chǎn)的 2，4-二硝基氯苯，產(chǎn)品純度可達到 99%，遠比氯苯生產(chǎn)的 2，4-二硝基氯苯產(chǎn)品純度93%高。