[发明专利]用于制造硝化烃的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年10月20日提交的美国临时申请61/253,143的优先权，此处将其全部引入作为参考。

技术领域

本发明涉及用于生产硝化烃的方法。所述方法包括使含水硝酸与烃原料和羧酸在特定反应条件下反应。

背景技术

取决于反应条件和原料结构，烃的硝化通常产生多种产物。例如，用于丙烷硝化的工业气相方法产生基本固定相对浓度的四种硝基烷烃产物(硝基甲烷、1-硝基丙烷、2-硝基丙烷和硝基乙烷)的混合物。然而，一些硝化烃产物可能比其它硝化烃产物更理想，和具体产物的理想性可能随工业供给和需求条件的变化而变化。因此，以较不理想的化合物为代价而选择性生产更理想的硝化化合物是长期的目标。

与工业气相硝化相反，过去认为丙烷的混合气液相或高压硝化是如下的技术，通过该技术可以潜在地生产2-硝基丙烷，通常是更理想的硝化烃，而不产生通常在气相硝化过程中形成的其它较不理想的硝基化合物。参见例如美国专利2,489,320(Nygaard等人)和Albright，L.F.，“Nitration of Paraffins”，Chem.Engr.，(1966)149-156页。

虽然初始比较乐观，由于多种原因用于在混合气液相中使丙烷硝化的现有技术从来不是实用的，所述原因包括硝酸的转化率低、硝酸不能够容易地回收、硝酸腐蚀反应器的问题和控制反应放热的困难。

由于低产率使得使用更多进料成为必要且因此导致更高的成本，获得高产率的一种或多种理想的硝化烃是要考虑的一个重要的经济因素。此外，当硝酸用作硝化剂时，未反应的硝酸变成废产物，和产生适当处理废产物的成本。反应物烃(至硝化烃)的高转化率也是经济重要的，以使与未反应的反应物纯化和回收相关的资金和能量花费最小化。

因此，提供用于制造理想的硝化烃的更经济、选择性更高和环境友好的方法将是本领域中的显著进步。

发明概述

本发明提供了一种用于生产含有两种或多种通式I化合物的硝化烃组合物的混合气液相方法：

R-NO₂

(I)

所述方法包括：(a)形成包含烃原料和含水进料的反应混合物，其中所述含水进料包含水、约10至约50重量％的硝酸、和至少约15重量％的通式II的羧酸：

和(b)使所述混合物在反应压力和反应温度下反应以提供包含所述硝化烃组合物的产物流。基团R和R¹如在本文中的定义。

附图说明

图1是显示根据本发明的一个实施方式的硝基甲烷选择性作为丙烷与硝酸摩尔比的函数的图。

发明内容

如以上所提及的，本发明提供了一种用于生产硝化烃组合物的混合气液相方法。如本文中所教导的，对于温度、压力、硝酸稀释水平的选择，与烃原料和羧酸起始原料的适当选择一起，提供了相对于现有技术方法显著改进的硝化方法。

例如，令人惊奇地发现，烃原料和羧酸一起在本文中描述的条件下硝化时，其以相对于基于烃原料和羧酸在分别硝化时的单独的性能所预期的方式更好的方式进行。特别是，观察到反应的效率和对于理想硝化烃的选择性高于否则将预测到的。

这种在效率和选择性上的令人惊奇的改进有利地允许了以成本有效的方式和具有较小的环境影响制造硝化烃。此外，有效地以选择性形成特定的硝化烃为目标的能力提供了更容易地根据工业供给和需求条件调整的方法。例如，如果对于硝基甲烷有增加的工业需求，则可将本发明的方法调整为有利于在硝化烃产物混合物中形成更多硝基甲烷。作为结果，与过度制造材料的储存和处理相关的成本能够被显著降低。

本发明的方法包括：

(a)形成包含烃原料和含水进料的反应混合物，其中所述含水进料包含水、约10至约50重量％的硝酸、和至少约15重量％的通式II的羧酸：

其中R¹为C₁-C₁₂烷基或C₃-C₁₂环烷基；和

(b)使所述混合物在反应压力和反应温度下反应以提供包含所述硝化烃组合物的产物流。