甲苯一步催化硝化制备二硝基甲苯反应过程及危险性

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。