異辛醇混酸硝化生產(chǎn)的硝酸異辛酯作為柴油十六烷值改進劑，對柴油油品升級起著重要作用。其可以改善柴油的燃燒性能，縮短著火時間，提高機車熱工況動力學，節(jié)油效果十分明顯。隨著油品的升級換代，硝酸異辛酯產(chǎn)品的市場需求量勢必增加。由于硝酸異辛酯生產(chǎn)比較危險，技術主要由法國SNPE、瑞士 BIAZZI 等少數(shù)軍工企業(yè)掌握。國內(nèi)，西安萬德能源化學公司每年產(chǎn)能為1萬噸。

目前大多數(shù)工廠生產(chǎn)硝酸異辛酯是在釜式反應器中進行的以混酸作為硝化劑的方案。一般均采用混酸法，即在常溫或低于常溫的條件下，將異辛醇加入由硝酸和硫酸組成的混酸中，在制冷鹽水冷卻條件下使反應系統(tǒng)保持低溫。這種生產(chǎn)方案反應過程不易控制，放熱集中，易發(fā)生副反應和過反應，局部高溫還會導致硝酸分解產(chǎn)生大量的二氧化氮氣體，污染環(huán)境。局部熱點較多會產(chǎn)生巨大的安全隱患。

國內(nèi)外對于硝酸異辛酯的合成工藝不斷做出改進，旨在提高產(chǎn)品收率和純度的同時減小其工業(yè)化生產(chǎn)中存在的巨大安全隱患。微反應器由于微米級通道提供了更大的比表面積和更高的傳熱系數(shù)，促進了物料和熱量的均勻擴散，降低了生產(chǎn)時的危險性。對于傳統(tǒng)批次反應工藝，微通道反應器具有快速混合、高效傳熱、窄的停留時間分布、便于自動控制、幾乎無放大效應以及高的安全性能等優(yōu)勢，特別適用于放熱集中、安全性差的硝化反應，滿足異辛醇硝化反應過程對反應裝置性能的要求。

合成路線：

連續(xù)流工藝流程：

1. 配料：異辛醇，發(fā)煙硝酸和濃硫酸均直接使用;

2.反應器搭建：采用旋切管式反應器，哈市合金材質(zhì)。使用三臺四氟隔膜泵分別從三種物料存儲罐抽取物料，物料B和物料C先經(jīng)預混合器混合后再打入旋切管式反應器中，物料A直接泵入旋切管式反應器中，反應器出口與接收罐相連;

3.走料：反應器搭建完成后，再次確認各設備能否正常工作。確認各設備可正常運行后，將反應腔體溫度設置為25 ℃，預混合器溫度設置為25℃，接收罐溫度設置為10 ℃，開啟各設備進行走料。反應液在微通道中的停留時間為20 s，樣品經(jīng)反應器流出后，取樣送GC檢測。

實驗設備：

不同工藝結(jié)果數(shù)據(jù)對比表：

連續(xù)流工藝與釜式工藝對比：

1. 降低了硝酸及硫酸的使用量。在釜式工藝中使用了1.3 eq濃硝酸，在旋切管式反應器中使用1.2 eq濃硝酸即可完成該反應。這是由于在旋切管式反應器中，其傳質(zhì)能力都是遠遠高于釜式反應器的，所以可以降低催化作用的硫酸使用量。硫酸使用量的降低，即節(jié)約了成本，也降低了三廢量，使后處理成本大大降低。

2.縮短了反應時間。在釜式反應中，滴加和熟化的時間加起來約8-10 h，才能達到中控要求。在旋切管式反應器中，由于其高效的傳質(zhì)和傳熱能力，在20 s停留時間下即可達到中控要求。

3. 混酸即配即用，降低了混酸儲存危險。在釜式工藝中需要先配置混酸，然后滴加異辛醇。而在旋切管式反應器中，硫酸和硝酸可直接泵入預混合器，實現(xiàn)了混酸的即配即用。這樣即減少了混酸配置過程中酸暴露風險和人員操作的風險，又可以降低混酸的存儲危險。

4.持液量低，失控風險小。在釜式反應中，熟化階段反應物料約460 L，而在旋切管式反應器中，持液量為1050 ml。當發(fā)生不可控風險時，失控所導致的破壞力可以大大降低。

5.反應選擇性略微提高。由多批次數(shù)據(jù)來看，微通道工藝的結(jié)果更加穩(wěn)定，選擇性優(yōu)于釜式工藝?？赡苡袃煞矫嬖颍环矫媸俏⑼ǖ婪磻袚Q熱更均勻，反應更加穩(wěn)定;另一方面是反應生成的硝酸異辛酯可及時與混酸分離，避免了氧化和分解反應的發(fā)生。

6.反應控溫準確，局部過熱風險小。在釜式反應中，換熱主要通過釜壁進行，因釜內(nèi)體積較大，在中部的反應液，反應放熱可能不能被及時轉(zhuǎn)移走，易造成局部溫度過高，這樣即會促進氧化副反應發(fā)生，也會增加失控的風險性。而在旋切管式反應器中，由于換熱較好，不會造成局部溫度過高。

7.混酸可及時分離，氧化及分解危險小。在釜式反應中，需要等全部物料反應完全后，才能進行后處理步驟。而在連續(xù)流工藝后端可以直接與分離罐相接，可在線將反應粗產(chǎn)品和混酸分離開，這樣即避免了硝酸異辛酯被氧化的風險，也可降低被分解的危險。