二硝基甲苯的生产工艺和合成应用
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对二硝基苯的合成路线1.引言1.1 概述二硝基苯是一种常见的有机化合物,具有广泛的应用领域,特别是在染料、炸药和药物合成等方面。
本文主要介绍了二硝基苯的合成路线。
二硝基苯的合成方法有多种,可以通过不同的反应途径得到。
其中最常见的方法是通过硝基化反应获得。
硝化反应是一种将有机物中的氢原子替换为硝基基团的反应,采用硝酸和底物进行反应。
本文将重点介绍两种常用的二硝基苯的合成方法。
第一种方法是将苯基聚合物与硝酸反应,在酸催化下发生硝基化反应,得到二硝基苯。
第二种方法是通过对硝基甲苯的还原反应得到二硝基苯。
这两种方法各有优劣,根据具体需求可以选择适合的合成路线。
在本文的后续内容中,将详细介绍这两种合成方法的具体步骤、反应条件和实验操作,以及反应机理的解析。
同时,我们还将对这两种方法进行对比分析,讨论它们的优劣势和适用范围,为读者提供更全面的了解。
通过对二硝基苯的合成方法进行研究和探讨,可以为相关领域的科学研究和工业生产提供重要的参考和指导。
同时,也有助于扩展我们对有机合成反应的认识和理解,提高我们在有机化学领域的研究水平。
文章的后续部分将详细介绍二硝基苯的合成方法,同时总结并展望相关研究的发展方向。
通过本文的阅读,读者将对二硝基苯的合成有更深入的了解,并可以运用这些合成方法开展自己的研究工作。
让我们一起深入探索二硝基苯的合成路线,为有机化学领域的发展做出贡献。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以描述整篇文章的组织结构和各个部分的内容安排。
具体可以按照以下内容编写:文章结构部分:本文将按照以下结构进行论述:引言、正文和结论。
引言部分将首先对二硝基苯的概念进行概述,介绍其重要性和应用领域。
接着,将阐明本文的目的和意义,以及为什么选择这个主题进行研究。
正文部分将分为两个主要部分:二硝基苯的合成方法1和合成方法2。
其中,合成方法1将介绍某一种具体的合成路线,包括所需的原料、反应条件和步骤等。
合成方法2将介绍另一种不同的合成途径,对比分析两种合成方法的优缺点,并提供相关的实验数据和反应机理说明。
收稿日期:2002-03-20作者简介:陈 磊(1972-),女,天津人,讲师,主要从事医药中间体的研究。
研究论文3-氯-2-硝基甲苯的合成研究陈 磊,冯荣秀,张 静,孙国鹏,宋 健(天津大学药物科学与技术学院,天津300072)摘要:以2,6-二氯苯胺为原料,经重氮化,取代反应、缩合、水解、脱羧反应制得3-氯-2-硝基甲苯。
本文系统地研究了其中的水解和脱羧反应,对主要的工艺参数进行了优化,确定了最佳反应条件。
关键词:2,6-二氯苯胺;2-氰基-2-(3-氯-2-硝基基本基)乙酸甲酯;3-氯-2-硝基甲苯中图分类号:TQ24611+3 文献标识码:A 文章编号:1004-9533(2003)02-0076-04The Synthesis of 3-Chloro-2-NitrobenzeneC HE N Lei,FE NG Rong-xiu,Z HANG Jing,SUN Guo-peng,SONG Jian(School of Pharmaceutical Science and Technol ogy,Tianjin University,Tianjin 300072,China)Abstract :The paper relates to the synthesis of ing 2,6-d-i chloroamine benzene as reaction material through diazo,substitution,hydrolization and con -densation can be synthesized 3-chloro-2-nitrobenzene.The best condition of synthesis is foun.The invention mainly studies hydrolization and condensation process.Key words :2,6-dichloro benzenamine;2-cyano -2-(3-chloro -2-nitrobenzenyl)methyl acetate;3-chloro-2-nitrobenzene 3-氯-2-硝基甲苯可作为硝吡咯菌素及其类似物7-吲哚羧酸和喹喔啉曾啉等产品的中间体,具有极其广泛的用途[1~7]。
简述由甲苯制备2甲基5硝基苯胺的合成路线1. 引言1.1 概述甲苯是一种常见的有机溶剂,具有广泛的应用领域。
它是由苯环上一个甲基取代而成,其化学结构简单直观,使得它成为许多化工合成反应中的重要中间体。
本文将介绍由甲苯制备2甲基5硝基苯胺的合成路线。
1.2 文章结构本文分为五个主要部分。
引言部分即当前所在部分,旨在对文章内容进行概述和介绍。
第二部分将介绍甲苯的性质和用途,包括其化学性质、应用领域以及制备方法概述。
第三部分将详细介绍合成路线一:甲苯氧化制备对甲酚,再经硝化制备2,4-二硝基甲苯(DNT)的过程和条件,并讨论其中存在的问题以及可能的改进方法。
第四部分将阐述合成路线二:甲苯烷基化生成二正十四烷,再经硝化反应制备2,4,6-三硝基-16-亚胺基双(十四烷基)萘(TATB)的过程和条件,并探讨其中存在的问题和改进方向。
最后,第五部分将给出对本合成路线的总结和结论。
1.3 目的本文旨在简述由甲苯制备2甲基5硝基苯胺的两种合成路线,并探讨这两种方法的优缺点及可能存在的改进方向。
通过深入了解这些合成路线,我们可以更好地理解甲苯在化工领域中的应用以及相关反应机制,为未来的研究提供有价值的参考和指导。
2. 甲苯的性质和用途:2.1 甲苯的化学性质:甲苯,化学式为C7H8,是一种无色液体。
它具有辛辣的芳香气味,并且不溶于水,可溶于大多数有机溶剂。
甲苯是一种稳定的化合物,但在高温、光照及与氧气接触时可能发生自燃。
2.2 甲苯的应用领域:甲苯在工业上广泛应用于多个方面。
首先,由于其具有良好的溶解性和挥发性,在油漆、清漆和胶黏剂制造中被广泛使用。
其次,甲苯也是许多塑料、橡胶和纤维素等材料的重要原料。
此外,由于其在化学反应中作为溶剂和试剂具有重要作用,因此也被广泛应用于医药、农药和染料工业。
2.3 甲苯制备方法概述:主要有两种常见的方法用于合成甲苯:一是通过乙烷与异丁烷催化重整得到对二甲苯再经分离获得纯净甲苯;另一种方法是通过对二甲苯的氧化反应制备。
二硝基甲苯的生产工艺和合成应用二硝基甲苯(DNT)是一种主要基础化学品,广泛应用在医药、涂料、染料、橡胶和其他多种有机化工产品的合成制造过程中。
常用来生产二氨基甲苯、聚氨脂、甲苯二异氰酸酯( TDI)等化工产品,也可直接用作军事工业中的火炸药和发射药和用来生产三硝基甲苯(TNT )。
二硝基甲苯的年产量在百万吨以下,并以每年4-8%的增长率迅速增长!”。
二硝基甲苯生成途径有两种,一种是用硝基甲苯作原料在硫酸和硝酸的混合酸中与硝酸一段硝化反应获得二硝基甲苯,另一种方法是用甲苯为原料经过两段硝化反应生成二硝基甲苯。
工业生产中常用到的是两段硝化法,生产过程中通常会产生多种二硝基甲苯异构体。
因为化工生产中通常要用2,4-二硝基甲苯和2,6一二硝基甲苯两种异构体,所以工业生产中在硝化生产后都需要经过分离过程获得目标二硝基甲苯。
二硝基甲苯的典型生产工艺过程当今二硝基甲苯的主要生产工艺是两段硝化法,具体工艺是以甲苯为原材料,在硝硫混酸中反应,由甲苯分两步硝化成二硝基甲苯。
第一步反应是:由甲苯硝化生成一硝基甲苯;第二步是:由一硝基甲苯硝化生成二硝基甲苯。
这种工艺生产的产物主要是2,4-DNT和2,6-DNT,产品中2,4-DNT与2,6-DNT的质量比大概是80比20,俗称叫(80/20 )DNT。
其余四种结构的异构体(2,3-DNT; 2,5-DNT;3,4-DNT; 3,5-DNT)均为需要排除杂质和副产物。
1.1两段硝化法生产二硝基甲苯这种工艺的主要工艺流程为:原料、硝化、预洗、精制、干燥、成品、输送。
1.1.1原料原料工序主要是准备好生产二硝基甲苯所需的原料:甲苯、浓硝酸、稀硝酸、硫酸等原料,保证生产过程中所需要的各种原料及时准确输送到位。
1.1.2硝化硝化工序主要是经过两段硝化反应将甲苯硝化成二硝基甲苯。
一阶段硝化过程是在热水浴环境中按比例配制硫酸和硝酸的混合酸,再缓慢将甲苯加入混合酸液中,加热一段时间后就会反应生成一硝基甲苯,再经过冷凝分离出黄色油状的一硝基甲苯用作二段硝化的原料。
甲苯二异氰酸酯(TDI)的合成及展望甲苯二异氰酸酯的合成及发展摘要:甲苯二异氰酸酯(TDI)是生产聚氨酯的重要原料,聚氨酯作为新型材料将被越来越广泛地应用于国民经济的各个领域。
本文章阐述了TDI的生产工艺,综述了TDI光气法及原理,并对TDI的发展动向及市场展望做了简要概述。
关键词:TDI 工艺现状进展市场聚氨酯作为世界六大具有发展前途的合成材料之一,具有耐磨、耐低温、耐油和耐臭氧等功能,是一种新兴的有机高分子材料,因其卓越的性能而被广泛应用于国民经济众多领域,产品应用领域涉及轻工、化工、电子、纺织、医疗、建筑、建材、汽车、国防、航天、航空等,其制品主要有硬泡、半硬泡、软泡、弹性体、合成革、胶粘剂、涂料和纤维等[1]。
甲苯二异氰酸酯(TDI),是聚氨酯材料的重要原料。
聚氨酯高分子材料因其物理性能优越,加工成型简单,并可以通过改变原料组分和原料性能,分别合成泡沫塑料、弹性体、涂料、粘合剂、密封防水剂等多种性能的高分子材料[2]。
生产聚氨酯制品,所需要的原材料按性质、功能可分为以下几个组份:组份一,异氰酸酯(盐)类,此类原料的分子结构中一般含有两个或两个以上的-NCO(异氰酸酯基),常用的有MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯)和TDI(甲苯二异氰酸酯);组份二,活泼氢类,此类原料的分子结构中一般含有两个或两个以上的羟基(-OH)或胺基(-NH2),常用的有聚酯多元醇,聚醚多元醇,二元醇等;组份三,溶剂类,此类原料在合成中不参与反应,常用的有DMF,MEK,TOL,二甲苯和汽油等;组份四为助剂类,如催化剂、表面活性剂、抗氧化剂、着色剂等。
此外在聚氨酯制品中还经常使用如碳酸钙、瓷土、滑石粉等填料,以改进制品的物理性能,补强其力学能力,降低成本[3]。
甲苯二异氰酸酯(TDI)广泛应用于聚氨酯工业各个部门中,尤其在聚氨酯软质泡沫塑料生产中使用,数量最大。
它有两个异构体:2,4-TDI和2,6-TDI,4位上异氰酸根比2位和6位的活泼。
TDI的生产工艺一、TDI的合成工艺流程甲苯二异氰酸酯(TDI)是1930s由O.Bayer首先合成和使用的芳香族有机二异氰酸酯之一。
它是由甲苯经连续二硝化、还原、光气化而制得。
TDI主要存在2,4-和2,6-甲苯二异氰酸酯两种异构体。
根据两种异构体的含量不同,分别以TDI-65、TDI-80和TDI-100三种商品形式出售,而以80/20混合物为主。
三种TDI异构体产品的工业化光气法生产工艺流程如下图所示。
二、工艺流程描述以甲苯为基础原料合成TDI,需经过一段硝化反应,结晶分离后财经过二段硝化反应、还原反应和光气化反应等几步合成出TDI,基本反应程序如下:(1)硝化反应使用25%~30%至55%~58%的硝酸硫酸的混合酸与甲苯反应,可生成二硝基甲基,本过程分为一段硝化和二段硝化。
一段硝化使之生成一硝基甲苯,反应比较容易进行,而二段硝化反应条件则要苛刻得多,硝酸在混酸中的比例必须加大,通常它与硫酸的混合比例将达到60%。
生成的二硝基甲苯应经过无离子水进行水洗、碱洗等后处理步骤,脱除重金属等杂质进行提纯,如若要生产2,4-TDI,在硝化产物阶段就应该采用结晶等方法将2,4-二硝基甲苯从混合物中单独分离出来。
(2)还原反应在二硝基甲苯中间体中中加入甲醇溶剂和2%(质量)雷尼镍(Raney Ni)催化剂的悬浮液,采用中压连续加氢法,在100℃下反应,生成物一部分进行循环,一部分则除去催化剂后蒸馏而获得二氨基甲苯中间体。
早期采用的硫酸铁粉还原法,因收率低、铁粉废渣污染等原因,现已逐渐被淘汰。
(3)光气化反应MDI、TDI等大吨位异氰酸酯产品生产所广泛采用的是液相直接光气化生产工艺。
将二氨基甲苯溶于氯苯或二氯苯溶剂中,通入干燥的氯化氢气体,使之生成含75%左右的二胺盐酸盐浆状物,然后通入光气,使之在较缓和的条件下进行光气化反应,光气用量约为理论量用量的2~3倍,以有利于反应。
过量的光气经二氯苯或氯苯吸收,副产氯化氢经水吸收后再循环利用。
2,4-二硝基甲苯1、物质的理化常数:2、对环境的影响:一、健康危害侵入途径:吸入、食入、经皮吸收。
健康危害:本品有引起高铁血红蛋白血症的作用。
急性中毒:出现紫绀、头痛、头晕、兴奋、虚弱、恶心、呕吐、气短、倦睡,甚至神志丧失。
如不及时治疗或引起死亡。
本品易经皮肤吸收引起中毒。
饮洒能增加机体对该品的敏感性。
慢性中毒:长期作用下可有头痛、头晕、疲倦、腹痛、心悸、苍白、唇发绀、白细胞增多、贫血和黄疸等。
二、毒理学资料及环境行为268mg/kg(大鼠经口)急性毒性:LD50致突变性:非按时DNA合成:大鼠经口100mg/kg。
):1050mg/kg(孕7~20天),引起血生殖毒性:大鼠经口最低中毒剂量(TDL液和淋巴系统(包括脾脏和骨髓)发育异常和迟发效应(新生鼠)。
污染来源:2,4-二硝基甲苯广泛用于有机合成,用于染料、油漆、涂料的制备,也是生产炸药的主要原料,使用2,4-二硝基甲苯的工厂排放的废水废气是主要污染源,贮运过程中的翻车、泄漏、容器破裂等事故,是又一污染源。
具有一定的化学活性,受热可分解,水体中的二硝基甲本可发生水解。
被二硝基甲苯污染的水体略带苦的金属味,呈淡黄色。
对水生生物有毒害作用,浓度达10mg/L时,可造成鱼类及水生物的死亡;极易燃、易爆,事故现场有苦杏仁味。
有剧毒。
具有致癌性。
该物质对环境有危害,在地下水中有蓄积作用。
危险特性:遇明火、高热易燃。
与氧化剂混合给形成爆炸性混合物。
经摩擦、震动或撞击可引起燃烧或爆炸。
燃烧时产生大量烟雾。
燃烧(分解)产物:一氧化碳、二氧化碳、氧化氮。
3、现场应急监测方法:便携式气相色谱法《突发性环境污染事故应急监测与处理处置技术》万本太主编4、实验室监测方法:5、环境标准:中国(TJ36-79)车间空气中有害物质的最高容许浓度 1mg/m3[皮]中国(GHZB1-1999)地面水环境质量标准(I、II、III类水域)0.0003mg/L6、应急处理处置方法:一、泄漏应急处理隔离泄漏污染区,限制出入。
2-硝基甲苯用途
2-硝基甲苯是一种有机化合物,常见的用途包括:
1. 化学合成:2-硝基甲苯可用作有机合成中间体,用于制备其
他化合物,如农药、染料、香料等。
2. 炸药:2-硝基甲苯可用作主要成分之一的炸药制造。
3. 染料:2-硝基甲苯可用于染料的生产,包括纤维染料和颜料
染料。
4. 香料:2-硝基甲苯具有特殊的芳香味道,可以用于香精和香
水的制造。
5. 医药:2-硝基甲苯可以作为制造某些药物的原料,如抗生素、镇痛药物等。
6. 化妆品:2-硝基甲苯可以用于化妆品的制造,如指甲油、润
唇膏等。
7. 实验室试剂:2-硝基甲苯可用作化学实验室中的试剂,用于
分析和检测等目的。
总之,2-硝基甲苯在化工、农药、染料、香料、医药等多个领
域有广泛的应用。
2,4-二氨基甲苯合成工艺
2,4-二氨基甲苯的合成工艺主要分为以下几个步骤:
1. 甲苯和硝酸反应合成2,4-二硝基甲苯。
首先将甲苯溶解在硝
酸中,加入冷却剂以控制反应温度,并搅拌混合物。
然后,按照反应
控制条件(温度、时间等)进行硝化反应。
得到的2,4-二硝基甲苯是
一个中间产物。
2. 2,4-二硝基甲苯的还原。
将2,4-二硝基甲苯与还原剂(如亚
硫酸钠)反应,使硝基基团还原为胺基。
还原反应通常在较高温度和
碱性条件下进行。
反应后产物中会有一定的2-氨基甲苯和副产物产生。
3. 分离和纯化。
通过蒸馏、结晶、溶剂萃取等方法将目标产物
2,4-二氨基甲苯与其他杂质分离和纯化,得到所需的纯品。
需要注意的是,合成过程中应该注意操作安全,控制反应条件,
选择合适的催化剂和溶剂,以及对废弃物处理进行合理管理。
TDI资料一、TDI概述TDI学名:甲苯二异氰酸酯。
有2,4’-TDI和2,6’-TDI两种异构体。
工业品主要有TDI-80、TDI-100、TDI-65 。
2,4’-TDI 2,6’-TDI二、物化性质在常温下无色或淡黄色透明液体,有刺激性气味;不溶于水,溶于丙酮、甲苯、卤代烃、醋酸乙酯;TDI-80在10度以下放置会产生白色晶体。
TDI典型指标三、贮存和防护镀锌桶盛装;放于贮灌中,必须用氮气保护;贮存温度20~22度,或者置于阴凉处;远离有可能发生火灾区域;发生火灾,可以用雾状水或二氧化碳灭火;对皮肤、眼睛、呼吸道有强烈刺激性,生产或使用TDI 的区域,需安装通风装置;操作人员需要穿防护服,橡胶手套,戴防护眼睛。
四、TDI化学机理1、甲苯经硝化生成二硝基甲苯2、二硝基甲苯加氢还原成甲苯二胺(TDA)3、TDA光气化反应,制得2,4-TDI和2,6-TDI五、生产工艺甲苯二异氰酸酯(TDI)是 1930 由 O.Bayer 首先合成和使用的芳香族有机二异氰酸酯之一。
它是由甲苯经连续二硝化、还原、光气化而制得。
TDI 主要存在 2,4-和 2,6-甲苯二异氰酸酯两种异构体。
根据两种异构体的含量不同,分别以 TDI-65、TDI-80 和 TDI-100三种商品形式出售,而以 80/20 混合物为主。
三种 TDI 异构体产品的工业化光气法生产工艺流程如下图所示。
六、市场情况1、主要生产企业甘肃银光聚银化工股份有限公司、河北沧州大化 TDI 有限责任公司、山西太原蓝星化工有限责任公司、烟台巨力异氰酸酯有限公司、上海巴夫斯聚氨酯有限公司、广州市金虎化工有限公司、蓝星化工有限责任公司、中国北方化学工业(集团)有限公司、拜耳技术工程有限公司。
2、市场分析2013-2015年是TDI产能集中释放期,也将进入产能过剩阶段。
根据目前建设进度,2013年四川江安的20万吨、山西阳高的5万吨装置将投产;2014年烟台巨力的15万吨、烟台万华的30万吨和东南电化的5万吨装置将投产;2015年辽宁锦化的10万吨、山西阳高的13万吨装置将投产。
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 7 期甲苯一步催化硝化制备二硝基甲苯反应过程及危险性汪嘉欣1,潘勇1,熊欣怡1,万晓月2,王建超1(1 南京工业大学安全科学与工程学院,江苏 南京 211816;2 南京工业大学化学与分子工程学院,先进化学制造研究院,江苏 南京 211816)摘要:采用冷冻辅助-溶胶凝胶法制备了CuMnCoO 4三金属尖晶石氧化物,并对其结构性质进行了XRD 、BET 、FTIR 、Raman 、XPS 等表征,进一步研究了该尖晶石在无硫酸条件下以硝酸为硝化剂的甲苯无溶剂硝化的催化行为。
结果表明,CuMnCoO 4尖晶石催化的甲苯硝化体系对二硝基甲苯(DNT )生成具有偏好性,DNT 的选择性比不含尖晶石的甲苯硝化体系高1.6倍。
在此基础上,根据“替代、缓和、简化”的本质安全基本原则对传统DNT 两段式硝-硫混酸硝化法生产工艺进行优化,得到最佳工艺条件:95% HNO 3、甲苯、CuMnCoO 4尖晶石催化剂的摩尔比为4∶1∶0.15,室温下滴加甲苯,结束后保持50℃反应6h ,可实现甲苯一步硝化制备DNT (选择性可达67.44%)。
通过全自动反应量热仪(RC1e )测试了半间歇反应下,CuMnCoO 4尖晶石催化甲苯硝化过程的热危险性参数,考察了反应过程危险性,发现了该新型多相催化体系在提高DNT 选择性的同时,也降低了热失控条件下工艺合成反应可达到的最高温度(MTSR ),从而提高了反应体系的安全性。
关键词:安全;催化剂;选择性;二硝基甲苯;尖晶石;一步催化硝化;热危险性中图分类号:X937;TQ426.83 文献标志码:A 文章编号:1000-6613(2023)07-3420-11Reaction process and hazards of dinitrotoluene preparation by one-stepcatalytic nitration of tolueneWANG Jiaxin 1,PAN Yong 1,XIONG Xinyi 1,WAN Xiaoyue 2,WANG Jianchao 1(1 School of Safety Science and Engineering, Nanjing Tech University, Nanjing 211816, Jiangsu, China; 2 Institute of AdvancedSynthesis, School of Chemistry and Molecular Engineering, Nanjing Tech University, Nanjing 211816, Jiangsu, China)Abstract: Trimetallic spinel CuMnCoO 4 was prepared by the freezing-assisted sol-gel method, characterized by XRD, BET, FTIR, Raman and XPS, and its catalytic performance for solvent-free toluene nitration with nitric acid as nitration agent in the absence of sulfuric acid was investigated. The findings indicated that the toluene nitration system catalyzed by CuMnCoO 4 spinel had a preference for the generation of dinitrotoluene (DNT) with the selectivity of DNT being 1.6 times higher than that of the toluene nitration system without spinel. On this basis, in accordance with the fundamental principle of “substitution, mitigation and simplification ” for intrinsic safety, this study optimized the conventional production process of two-stage nitrous-sulfur mixed acid nitrification of DNT and obtained the optimal process conditions as follows. With molar ratio of 95% HNO 3, toluene, CuMnCoO 4 spinel catalyst is 4∶1∶0.15, the toluene was dosed at room研究开发DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0624收稿日期:2023-04-18;修改稿日期:2023-05-22。
T DI 和MDI 洁净合成方法的研究进展赵新强 王延吉3(河北工业大学化工学院 天津 300130)赵新强 男,38岁,副教授,硕士,从事绿色化学反应过程与工艺研究。
3联系人国家自然科学基金资助项目(29976010)2000201209收稿,2000205219修回摘 要 对甲苯二异氰酸酯(T DI )和二苯甲烷二异氰酸酯(M DI )的合成方法,尤其是用碳酸二甲酯(DMC )代替光气的洁净合成方法的研究进展进行了综述;重点讨论了反应所涉及到的催化剂体系及其反应性能。
关键词 甲苯二异氰酸酯 二苯甲烷二异氰酸酯 碳酸二甲酯 洁净合成Abstract The advances in the routes to synthesize toluene diis ocyanate and methylene diphenyl diis ocyanate ,especially the route using dimethyl carbonate to replace phosgene ,are reviewed.The em phasis is located in discussing the catalysts and their reactivity.K ey w ords T oluene diis ocyanate ,Methylene diphenyl diis ocyanate ,Dimethyl carbonate ,Clean synthesis甲苯二异氰酸酯(T DI )和4,4′2二苯甲烷二异氰酸酯(DMI )均为生产聚氨酯的重要原料,其聚氨酯产品广泛用于机电、船舶、航空、土木建筑、轻工和纺织等部门。
目前,世界T DI 和MDI 需求量分别以每年515%和8%的速度增长,而我国的需求量则分别以7%和10%~12%的速度增长[1]。
T DI 和MDI 的合成方法可分为光气路线和非光气路线。
二硝基甲苯的生产工艺和合成应用二硝基甲苯(DNT)是一种主要基础化学品,广泛应用在医药、涂料、染料、橡胶和其他多种有机化工产品的合成制造过程中。
常用来生产二氨基甲苯、聚氨脂、甲苯二异氰酸酯( TDI)等化工产品,也可直接用作军事工业中的火炸药和发射药和用来生产三硝基甲苯(TNT )。
二硝基甲苯的年产量在百万吨以下,并以每年4-8%的增长率迅速增长!”。
二硝基甲苯生成途径有两种,一种是用硝基甲苯作原料在硫酸和硝酸的混合酸中与硝酸一段硝化反应获得二硝基甲苯,另一种方法是用甲苯为原料经过两段硝化反应生成二硝基甲苯。
工业生产中常用到的是两段硝化法,生产过程中通常会产生多种二硝基甲苯异构体。
因为化工生产中通常要用2,4-二硝基甲苯和2,6一二硝基甲苯两种异构体,所以工业生产中在硝化生产后都需要经过分离过程获得目标二硝基甲苯。
二硝基甲苯的典型生产工艺过程当今二硝基甲苯的主要生产工艺是两段硝化法,具体工艺是以甲苯为原材料,在硝硫混酸中反应,由甲苯分两步硝化成二硝基甲苯。
第一步反应是:由甲苯硝化生成一硝基甲苯;第二步是:由一硝基甲苯硝化生成二硝基甲苯。
这种工艺生产的产物主要是2,4-DNT和2,6-DNT,产品中2,4-DNT与2,6-DNT的质量比大概是80比20,俗称叫(80/20 )DNT。
其余四种结构的异构体(2,3-DNT; 2,5-DNT;3,4-DNT; 3,5-DNT)均为需要排除杂质和副产物。
1.1两段硝化法生产二硝基甲苯这种工艺的主要工艺流程为:原料、硝化、预洗、精制、干燥、成品、输送。
1.1.1原料原料工序主要是准备好生产二硝基甲苯所需的原料:甲苯、浓硝酸、稀硝酸、硫酸等原料,保证生产过程中所需要的各种原料及时准确输送到位。
1.1.2硝化硝化工序主要是经过两段硝化反应将甲苯硝化成二硝基甲苯。
一阶段硝化过程是在热水浴环境中按比例配制硫酸和硝酸的混合酸,再缓慢将甲苯加入混合酸液中,加热一段时间后就会反应生成一硝基甲苯,再经过冷凝分离出黄色油状的一硝基甲苯用作二段硝化的原料。
TDI的生产技术及市场现状TDI是甲苯二异氰酸酯的简称,有2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯两种同分异构体结构,分子式为C9H6N2O2。
TDI商品是由两种异构体组成的混合物,可以组成TDI-65/35、TDI-80/20和TDI-100三种品质。
TDI是制造聚氨酯的重要基础化工材料,由于TDI生产和投资大,科技水平高,因此也是国际上公认的“两大一高”产品,其产品广泛应用于家电、建筑、汽车、涂料等领域。
1 TDI的生产工艺TDI有光气法和非光气法两种生产工艺。
迄今为止,世界上只有巴斯夫、拜耳、三井武田、陶氏化学等少数跨国公司拥有TDI自主知识产权制造技术。
甘肃银光化学工业集团公司与青岛科技大学共同开发异氰酸酯生产工艺,掌握了TDI的生产制造技术,打破了国外公司长期垄断TDI生产工艺的状况。
1.1 光气法光气法包括气相光气法和液相光气法两种。
国内的Bayer、中国蓝星、甘肃银光和烟台巨力的生产采用的是液相光气法。
光气法主要包括五个重要的工段:光气的生成、二硝基甲苯(DNT)的贪成、DNT与氢反应生成甲苯二胺(TDA)、甲苯二异氰酸酯(TDI)的合成、TDI的提统。
1.1.1 光气的生成在一定的温度下,氯气与一氧化碳发生催化反应生成光气,反应方程式为CO+Cl2=COCl2,煤基碳和椰壳炭常用作催化剂,此反应要求CO和Cl2的纯度较高,需要精制出去原料里的氢和水分等杂质,因为水与氯气反应生成的氯化氢和次氯酸会腐蚀设备,还有可能会引起光气与氯气的泄露,造成人员损伤。
1.1.2 二硝基甲苯(DNT)的合成目前,TDI商品主要是以T-80为主,T-65为辅。
TDI的工业生产通常是从甲苯的硝化开始的,硝化方法有两种,即二步硝化法和一步硝化法。
(1)二步硝化法将55%-58%的硫酸与25%-30%的硝酸混合,使其与甲苯在35-45℃下进行硝化反应,反应生成三种硝基苯化合物,分别是对硝基甲苯、邻硝基甲苯和间硝基甲苯。
间硝基甲苯结构式-概述说明以及解释1.引言1.1 概述间硝基甲苯,又称为1,3-二硝基甲苯,是一种有机化合物,化学式为C7H7N3O4。
它是一种重要的化学中间体,在有机合成及制药领域具有广泛的应用。
间硝基甲苯的化学结构以及合成方法和物理性质都备受研究者的兴趣。
本文将对间硝基甲苯的化学结构、合成方法以及物理性质进行详细阐述,并探讨其重要性及未来研究的展望。
首先,我们将介绍间硝基甲苯的化学结构。
它的结构特点是在甲苯分子的1和3位上有硝基基团取代,形成了1,3-二硝基甲苯分子。
这种结构对于间硝基甲苯的化学性质和反应机理具有重要影响。
通过研究其化学结构,我们可以更好地理解间硝基甲苯的性质和应用。
其次,我们将探讨间硝基甲苯的合成方法。
目前已经有多种方法可以合成间硝基甲苯,如硝化反应、氨基化反应和格氏反应等。
每种合成方法都有其独特的优势和适用范围,我们将对不同的合成方法进行比较和分析,以期找到高效、环保且经济的合成路线。
最后,我们将介绍间硝基甲苯的物理性质。
这包括其外观、熔点、沸点、密度、溶解性等相关性质。
了解其物理性质可以为其在实际应用中的选择和设计提供指导。
通过对间硝基甲苯的化学结构、合成方法和物理性质的研究,我们可以深入了解这种有机化合物的特性和应用价值。
对于有机合成领域的科研工作者和化工工程师来说,深入研究间硝基甲苯的重要性不言而喻。
通过本文的探讨,我们可以对间硝基甲苯的特性有更全面的认识,并为未来的研究提供参考和展望。
在未来的研究中,我们有理由相信,间硝基甲苯将有更广泛的应用前景和更深入的研究价值。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式进行编写:文章结构(Article Structure)本文将按照以下几个部分组织内容:1. 引言:在引言部分,我们将对间硝基甲苯(meta-nitrotoluene)进行概述,并说明本文的目的和重要性。
2. 正文:正文部分将重点介绍间硝基甲苯的化学结构、合成方法和物理性质。
二硝基甲苯的生产工艺和合成应用
二硝基甲苯(DNT)是一种主要基础化学品,广泛应用在医药、涂料、染料、橡胶和其他多种有机化工产品的合成制造过程中。
常用来生产二氨基甲苯、聚氨脂、甲苯二异氰酸酯( TDI)等化工产品,也可直接用作军事工业中的火炸药和发射药和用来生产三硝基甲苯(TNT )。
二硝基甲苯的年产量在百万吨以下,并以每年4-8%的增长率迅速增长!”。
二硝基甲苯生成途径有两种,一种是用硝基甲苯作原料在硫酸和硝酸的混合酸中与硝酸一段硝化反应获得二硝基甲苯,另一种方法是用甲苯为原料经过两段硝化反应生成二硝基甲苯。
工业生产中常用到的是两段硝化法,生产过程中通常会产生多种二硝基甲苯异构体。
因为化工生产中通常要用2,4-二硝基甲苯和2,6一二硝基甲苯两种异构体,所以工业生产中在硝化生产后都需要经过分离过程获得目标二硝基甲苯。
二硝基甲苯的典型生产工艺过程当今二硝基甲苯的主要生产工艺是两段硝化法,具体工艺是以甲苯为原材料,在硝硫混酸中反应,由甲苯分两步硝化成二硝基甲苯。
第一步反应是:由甲苯硝化生成一硝基甲苯;第二步是:由一硝基甲苯硝化生成二硝基甲苯。
这种工艺生产的产物主要是2,4-DNT和2,6-DNT,产品中2,4-DNT与2,6-DNT的质量比大概是80比20,俗称叫(80/20 )DNT。
其余四种结构的异构体(2,3-DNT; 2,5-DNT;3,4-DNT; 3,5-DNT)均为需要排除杂质和副产物。
1.1两段硝化法生产二硝基甲苯
这种工艺的主要工艺流程为:原料、硝化、预洗、精制、干燥、成品、输送。
1.1.1原料
原料工序主要是准备好生产二硝基甲苯所需的原料:甲苯、浓硝酸、稀硝酸、硫酸等原料,保证生产过程中所需要的各种原料及时准确输送到位。
1.1.2硝化
硝化工序主要是经过两段硝化反应将甲苯硝化成二硝基甲苯。
一阶段硝化过程是在热水浴环境中按比例配制硫酸和硝酸的混合酸,再缓慢将甲苯加入混合酸液中,加热一段时间后就会反应生成一硝基甲苯,再经过冷凝分离出黄色油状的一硝基甲苯用作二段硝化的原料。
二段硝化过程仍然是在水浴环境中按规定比例配制混酸,再将一段硝化制备的一硝基甲苯同样加热反应一段时间后会反应生成二硝基甲苯,加入冷水中准备进行下一步预洗工序。
两段硝化的反应方程式如下。
一段硝化:从甲苯硝化生成一硝基甲苯
二段硝化:从一硝基甲苯硝化生成二硝基甲苯
1.1.3预洗
预洗工序是用水清洗硝化产生的DNT,目的是洗去硝化生产中混入DNT成品的酸及可溶于水的杂质。
1.1.4精制、干燥
精制、干燥工序主要是用碳酸钠溶液将经过预洗的DNT中所含有的酚类杂质去除,还能够中和DNT中混杂的多余的酸,同时可以调节产品DNT的酸碱度,使其符合产品质量要求,保证产品的质量。
经过精制的DNT再使用干燥器除去产品中多余的水分。
1.1.5成品
成品工序是指接收干燥后合格的DNT并用DNT中间泵输送到DNT成品罐区,并将成品装车。
1.1.6输送
输送工序主要是将生产过程中所需要的原材料和辅料输入生产系统;并将生产过程中的废弃物输送到废酸罐和废水池,将可再利用的产物回收并处理后重新输入生产系统。
1.2二硝基甲苯分离方法
上述生产过程中生产出的产物是(80/20)二硝基甲苯,想要获得2,4-DNT或2,6-DNT就必须对其产物进行分离,一般利用结晶分离的方法和化学还原分离法分离2,4-DNT和2,6-DNT。
结晶分离法分离DNT可以得到高纯度的2,4-DNT,结晶分离过程中通常用乙醇做溶解剂,通过绘制乙醇的溶解度曲线来确定结晶分离DNT的结晶条件。
化学还原方法分离DNT通常会得到高纯度的2,6-DNT,还原法分离DNT通常以硫化氢或者硫化铵做为还原剂,对不同比例的DNT进行对位选择性还原,可以分离出未被还原的2,6-DNT,进行重结晶就可以得到高纯度的2,6-DNT。
1.3绿色硝化
当前工业中常用的两段硝化法生产二硝基甲苯对环境污染比较严重,生产过程中会产生大量废酸,回收非常困难,而且生产过程中酸在生产系统中时间长,消耗能量多。
所以近年来大量的科研工作者都致力于改善硝化工艺,在源头卜避免污染,从而实现绿色硝化生产二硝基甲苯。
当前比较有代表性的绿色硝化方法是使用浓硝酸代替原本的混合酸来进行硝化反应。
主要工艺特点是以97%的浓硝酸硝化甲苯制备二硝基甲苯,可以得到2,4-DNT和2,6-DNT 的混合产物98 %,可以回收94%的二硝基甲苯。
采用此方法进行硝化反应耗时短,能耗低,反应过程中的硝酸还可以重复浓缩使用,显著降低生产过程中的废弃物排放。
此种方法可以
有效降低污染,提高生产效率。
国外对于绿色生产二硝基甲苯有很多研究,其主要成果是使用摩尔比为2的全氟甲基磺酸与硝酸混合酸作为硝化剂,在一定环境条件下硝化率也可达到98%以2,4-DNT和2,6-DNT的比例约为5:1;也有使用全氟甲基环己烷作为溶剂用硝硫混酸作为硝化剂进行反应,也可获得非常高的硝化率;同时还有研究表明,如果在硝化过程中使用
作为催化剂会取得更好的硝化效果,但其成本过高,不适合工业生产。
通过国内外学者的不懈努力,日后以后必定还会有更多绿色、环保、节能、高效的硝化方法广泛应用于我们的工业生产中。
1.4选择性硝化
在聚氨酯工业中有效的二硝基甲苯异构体主要有两种,分别是2,4-DNT和2,6-DNT,其它异构体通常是作为杂质存在的。
分离其它异构体的过程也非常繁复,选择性生产这两种异构体有着非常重要的意义,但2,4-DNT选择性生产可能性低,所以更多的是关于选择性硝化生产2,6-DNT的研究。
实验室可以用三硝基甲苯(TNT)制备2,6-DNT,其反应路线如下:
首先,将三硝基甲苯(TNT)溶解到乙酸乙酯之中,再把稀NaHS溶液在60℃左右滴入,再滴加酯酸铵保持pH值弱碱性,再在75℃左右保温1 h,然后加入适量的水,就可以得到纯度较高的2,6-DNT。
不过这种方法由于过程不易控制所以并不能广泛应用于工业生产。
也有用对甲基苯磺酸来合成2,6-DNT的,其反应路线如下:
用此方法生产2,6-DNT生产率不高,这是由于磺化反应和水解反应是可逆的,所以生成的络合物稳定性低,所以此方法可行性低,同样不适用于工业生产。
通过选择性硝化来制备纯的2,4-DNT和2,6-DNT异构体在广大科研工作者的努力下也许在不远的将来可以给二硝基甲苯的生产带来一次伟大的变革。
2、二硝基甲苯的应用
二硝基甲苯是一种常见的化工原料和化工生产中间体,也是军事工业中常用的生产原料和消耗品。
二硝基甲苯是聚氨酯工业中重要的原材料,主要用来制取甲苯二异氰酸酯(TDI) ; TDI与二元醇反应能够生成聚氨基甲酸酯或聚氨酯树脂,聚氨基甲酸酯又名聚氨酯。
反应添加不同原材料,可分别获得不同性质的产品,主要分聚酯型和聚醚型两大类。
经常用来制造纤维、橡胶、塑料、硬质和软质泡沫塑料、胶粘剂和涂料等与生活息息相关的产品。
聚氨酯树脂通常用来制造阳极电泳漆、聚氨酯泡沫塑料、水溶性聚氨酯树脂、聚氨酯清漆等产品。
由于聚氨酯泡沫塑料有非常好的柔软性、弹性、伸长率、压缩强度、加工性、绝热性、粘合性等性能,同时化学稳定性好,耐多种溶剂和油类,耐磨性比天然海绵大20倍,是一种性能非常优良的应用非常广泛的缓冲材料,在很多领域中都能见到它的身影。
二硝基甲苯也是一种常见的军工产品,可以用来合成生产三硝基甲苯(TNT ),也可以直接用作超远程炮弹的炸药和底排药。
3、展望
二硝基甲苯作为聚氨酯泡沫合成的主要原料,军事工业中的常用中间体和火炸药生产中重要的原材料,其地位随着聚氨酯产品在各个领域中的广泛应用和世界军工产业的飞速发展而越来越重要。
目前其生产过程对环境有严重的影响和污染,而且生产的目标异构体比例有待提高。
所以,未来的二硝基甲苯生产发展方向应该是绿色环保生产的同时最大限度的提高目标异构体比例。