硝化反應(yīng):硝基胍的連續(xù)流合成
在大多數(shù)含能材料的合成過程中常伴隨著劇烈的放熱反應(yīng),在這些反應(yīng)中一旦溫度失控,會在短時間內(nèi)釋放大量的熱量,從而引起冒料甚至爆炸等嚴(yán)重后果。在強放熱反應(yīng)過程中,溫度難以精確控制,也難以實現(xiàn)高效快速混合,在常規(guī)反應(yīng)器中一般采用逐滴加入、不斷攪拌的方式加料,在滴加的瞬間仍會出現(xiàn)局部過熱,導(dǎo)致副反應(yīng)發(fā)生,效率低,產(chǎn)品質(zhì)量差。
相對于常規(guī)反應(yīng)器,微通道反應(yīng)器獨特的換熱特性讓一些強放熱,釜式無法放大生產(chǎn)的反應(yīng)能夠得到控制,并且實現(xiàn)規(guī)?;a(chǎn)。微反應(yīng)器的換熱效率是普通釜式反應(yīng)器的1000倍。通過快速換熱,反應(yīng)生產(chǎn)的局部過熱被消除,從而實現(xiàn)安全生產(chǎn),有效地提高反應(yīng)收率和選擇性。
硝基胍是一種重要的化工原料,具有爆炸性和毒性,在農(nóng)藥上作為吡蟲啉、啶蟲脒的中間體,用于合成下一步中間體N-硝基亞氨基咪唑烷,此外,它經(jīng)還原可以制氨基胍,用于合成心絞痛藥物樂可安等,也可用于炸藥和無煙水藥的配制。
硝基胍是一種極為重要的戰(zhàn)略物資,在國防上用于火箭、導(dǎo)彈的固體推進劑和彈頭裝藥,在民用上用作汽車安全氣囊的產(chǎn)氣藥、醫(yī)藥和農(nóng)藥的中間體。
硝基胍工藝條件:V( 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 80% HNO3 ) ∶V( 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 98% H2 SO4 ) = 2∶1,n( 硫酸胍) ∶n( 硝酸) = 1 ∶ 1. 2,反應(yīng)溫度為 60 ℃,停留時間為 30 s。產(chǎn)量:硫酸胍的轉(zhuǎn)化率為 87. 9% ,硝基胍收率為86.1%。
硝基胍連續(xù)流合成路線
微通道反應(yīng)器合成硝基胍的優(yōu)勢
1、采用微通道連續(xù)流反應(yīng)器,反應(yīng)時間大大縮短,從傳統(tǒng)的數(shù)小時縮短到幾十秒至幾分鐘;
2、原料混合充分,溫度控制精確,濃硫酸和硝酸的用量大大減少,減少了廢酸的產(chǎn)生,且產(chǎn)物的選擇性明顯提高;
3、在微通道反應(yīng)器內(nèi),從進料、預(yù)熱、混合以及反應(yīng)過程全程為連續(xù)反應(yīng),避免了常規(guī)反應(yīng)中需要額外配置裝置和轉(zhuǎn)移中出現(xiàn)的泄露,環(huán)保安全,生產(chǎn)效率高。
對于很多傳統(tǒng)釜式反應(yīng)器難以操作的強放熱、易爆炸反應(yīng),微反應(yīng)器技術(shù)提供了嶄新的解決方案。微通道反應(yīng)器可以有效地消除傳質(zhì)、換熱的限制,適用于強放熱、易爆炸反應(yīng)的研究。跟傳統(tǒng)釜式反應(yīng)器相比,微通道反應(yīng)器反應(yīng)通道比表面積大,傳質(zhì)和換熱效率高,能夠?qū)崿F(xiàn)物料瞬間均勻混合,反應(yīng)速度快,反應(yīng)物用量和副產(chǎn)物少,且持液量低,易于控制,有效地避免了冒料或爆炸等危險情況的發(fā)生。
微通道反應(yīng)器這些獨特的優(yōu)勢,決定了它在強放熱、易爆炸的含能材料合成方面的重大應(yīng)用價值。但由于微通道反應(yīng)器通道直徑微小,極易引起通道堵塞,仍具有很大的局限性,有固體參加和生成的反應(yīng)受到了一定程度的限制。
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