背景技术

硝酸异辛酯作为优良的柴油十六烷值改进剂已广泛应用于柴油十六烷值的改善。硝酸异辛酯一般采用异辛醇硝化法生产，硝酸和异辛醇在浓硫酸催化剂存在下于反应器中进行硝化反应，然后分离出催化剂硫酸得到硝酸异辛酯，硫酸作为催化剂在理论上没有消耗。该反应是一个快速非均相放热反应，反应热约为91kJ/moL。由于在反应过程中密度较轻的原料异辛醇和产物硝酸异辛酯在上层有机相，密度较重的硝酸、硫酸和水在下层酸相，极易由于反应体系的不均匀造成安全隐患，同时也是提高生产效率的关键影响因素。硝酸异辛酯的传统生产工艺是采用搅拌反应釜进行间歇生产，由于该反应比较激烈同时放出大量的反应热，如果不能及时将反应热移出反应体系，反应体系将瞬间温度升高，随着反应物继续加入将导致物料爆沸从反应釜溢出及硝酸分解产生有毒的氧化氮气体扩散，同时副反应发生导致产物中难以分离的杂质升高甚至高热累计导致物料燃烧或爆炸。由于搅拌反应釜存在加料比较集中难以瞬间扩散等固有困难，造成反应在高温局部发生，所以采用该方法生产硝酸异辛酯产品通常纯度较低，质量难以保证。

近年来，由于微通道反应工艺的运用，硝酸异辛酯的反应安全性得到了较大改善。但是，由于硝酸异辛酯的生产采用浓硫酸作为催化剂，反应完成后分离出来的废硫酸中含有少量的硝酸、异辛醇和其它有机杂质，由于少量的硝酸和异辛醇的存在，该物料极不稳定，随着环境变化可能继续反应并放出有毒的氧化氮气体，同时由于残留硝酸与异辛醇继续反应放热温度随时上升，给临时储存和循环使用带来很多安全环保问题和生产工艺不确定性。同时由于原材料带来杂质的累计，直接循环使用将影响产品质量，致使废硫酸难以直接返回合成工艺循环利用。所以，反应副产物废硫酸一般需要高温蒸馏精制才能循环使用，高温蒸馏精制不但成本费用无法接受，生产设备要求也非常苛刻。所以大量的废硫酸不能得到适当处理也是影响硝酸异辛酯规模化生产的重要制约因素。

中国专利200910218792.9公开了一种硝酸异辛酯的连续生产工艺。将工业发烟硝酸和浓硫酸混合成的混酸和醇送入微管式反应器里进行反应，混酸和醇在反应器内的停留时间小于1000毫秒，反应温度40～70℃，反应压力0.1～5MPa，混酸与醇的流量比0.5～2：1；产物自微管式反应器的出口连续流入醇酸分离罐，除去酸层后进入粗产品罐；(3)粗产品经水洗、碱洗、再水洗至中性，通过干燥单元脱除微量水分后得到最终产品。该专利未详细说明废硫酸的处理方法。

中国专利201410082963.0公开了一种用于在连续流动反应器中合成硝酸异辛酯的方法。其包括使H₂SO₄-HNO₃混合物在流动反应器中流动，并使异辛醇流入所述流动反应器，从而将所述异辛醇与所述H₂SO₄-HNO₃混酸混合，并产生在所述反应器中流动的反应混合物流，同时将在所述反应器中流动的反应混合物流维持在-10℃到35℃反应，以及其中反应混合物流在流动反应器中的停留时间在5～40秒，H₂SO₄-HNO₃混合物中的H₂SO₄浓度在85～95％。其特征在于反应物/反应产物在玻璃、玻璃陶瓷、或者陶瓷流动反应器中流动使所述反应/反应产物流在通道中流动，该通道沿着其全部长度具有变化的形状，从而在整个停留时间引起混合，转化率是100％且产率大于或等于99.5％。收集反应后H₂SO₄以及在H₂SO₄-HNO₃混酸中再次利用所述收集的H₂SO₄。该专利提示回收的硫酸重复利用，但未详细说明反应后废硫酸或混酸的再次利用的具体方法。

中国专利申请号201711305777.9公开了一种硝酸异辛酯的生产方法。主要包括：通过可靠、稳定的进料设备计量输送硝硫混酸与异辛醇原料，两股原料在微混合器中混合与反应，混合后的物料在微换热器中经热交换，进入单管反应器中进一步反应，反应产物在自动分离器中分离出酸性硝酸异辛酯和废酸，酸性硝酸异辛酯迅速在一系列微混合器中水洗、碱洗再水洗过程，最后经干燥或静置除去其中的水分即得产品硝酸异辛酯。该专利未说明废酸的处理方法。

综上所述，硝酸异辛酯的规模化制造工艺尚未完善，特别是影响环境的副产物废硫酸一直没有得到合理的解决，严重制约了硝酸异辛酯的大规模生产。