2，4-二硝基氯苯工業生產工藝對比分析

王茂清

(山西興新安全生產技術服務有限公司，山西 太原 030024)

2，4-二硝基氯苯是一種重要的化工中間體，是合成染料、農藥、醫藥的原料，還應用于炸藥、飼料添加劑、照相促進劑、橡膠抑制劑、化學助劑等領域。

目前，2，4-二硝基氯苯的工業生產按原料不同，有以氯苯為原料的硝化生產工藝和以對硝基氯苯為原料的硝化生產工藝。以氯苯為原料的硝化生產工藝，按操作方式不同，主要有間歇式硝化法、連續硝化法、絕熱硝化法和連續絕熱硝化法，其中間歇式硝化法又分為一步法和兩步法[1-6]；以對硝基氯苯為原料的硝化生產工藝，按操作方式不同，分為間歇式硝化法和連續式硝化法。本文對分別以氯苯和對硝基氯苯為原料，間歇式硝化法生產2，4-二硝基氯苯的工業生產工藝進行了對比分析。

1 以氯苯為原料的間歇式硝化法

1.1 工藝簡述

濃硝酸和濃硫酸計量后，按比例放入混酸鍋內，配置成合格的混酸，再送至混酸計量槽。開啟硝化鍋冷卻水系統，將混酸放入硝化鍋后開啟攪拌，放完混酸后，酸性氯苯(首次使用氯苯)送至酸性氯苯計量槽，向硝化鍋內滴加酸性氯苯。滴加過程中溫度控制在50 ℃～60 ℃，滴加完畢后，硝化鍋內溫度升至105 ℃～115 ℃，保溫1.8 h～2.2 h，在保溫快結束時取樣，合格后靜置1.8 h～2.2 h后進入2，4-二硝基氯苯分離器。分離出的酸性2，4-二硝基氯苯送水洗鍋水洗，水洗溫度55 ℃～65 ℃，至pH值達到7左右后，靜置、分離出成品2，4-二硝基氯苯。分離出的硝化廢酸送到硝化廢酸計量槽，氯苯送到氯苯計量槽，在70 ℃～80 ℃下，往抽取鍋內同時滴加硝化廢酸和氯苯，進行抽取后進入酸性氯苯分離器分離，分離出來的酸性氯苯供前期硝化使用，而抽取的廢酸被送到廢酸儲罐中，再送至濃縮爐濃縮成濃硫酸供混酸使用。

1.2 反應原理

該硝化反應屬于兩步法，第一步生成一硝化產物，再進一步生成二硝基產物。一般情況下，一硝化產物中對硝基氯苯約占68%～70%，鄰硝基氯苯約占29%～31%，間硝基氯苯約占0.1%，其中，對硝基氯苯接近100%轉化為2，4-二硝基氯苯，鄰硝基氯苯約83%轉化為2，4-二硝基氯苯[7]。反應原理見圖1。

圖1 反應原理

2 以對硝基氯苯為原料的間歇式硝化法

2.1 工藝簡述

開啟混酸鍋攪拌，把計量好的濃硝酸、濃硫酸放入混酸鍋內，配制成合格混酸，再送至混酸計量槽。

在 80 ℃～90 ℃操作溫度下，將定量的對硝基氯苯加入硝化鍋，再加入定量的硝化廢酸后進行抽取，抽取0.8 h～1.2 h，抽取完成后，靜置0.8 h～1.2 h，將抽取的廢酸進入廢酸分離器分離至廢酸儲罐，再送至濃縮爐濃縮成濃硫酸供混酸使用；抽取后的對硝基氯苯保留在硝化鍋內，供后續硝化工序使用。在75 ℃～85 ℃操作溫度下，將混酸經高位槽后滴入硝化鍋進行硝化反應，滴加完成后，升溫至105 ℃～115 ℃，保溫0.8 h～1.2 h，粗測結晶點≥48 ℃合格后，靜置1.8 h～2.2 h，將酸性2，4-二硝基氯苯和硝化廢酸進行分離。分離出的硝化廢酸輸送至硝化廢酸儲罐，再經泵送至硝化廢酸高位槽供抽取工序使用。分離出來的酸性2，4-二硝基氯苯，送到酸性2，4-二硝基氯苯分離器分離；分離后的酸性2，4-二硝基氯苯定量加入含有定量水的水洗鍋內，酸洗一次，加入純堿水洗至pH值達到7左右，靜置 8 min～12 min，分離得到成品 2，4-二硝基氯苯。

2.2 反應原理

在常壓、溫度75 ℃～85 ℃下，對硝基氯苯和硝化劑硝化反應生產2，4-二硝基氯苯。對硝基氯苯上的氯基是鄰、對位定位基，硝基是間位定位基，在氯基和硝基共同作用下，使新的取代基加在氯基的鄰位、硝基的間位上，生成2，4-二硝基氯苯。反應見式(1)。

3 兩種方法的對比

以氯苯和對硝基氯苯為原料，間歇式硝化法生產2，4-二硝基氯苯的工業生產工藝對比分析結果如表1。

表1 對比結果分析表

4 結語

經上述綜合分析，對硝基氯苯生產 2，4-二硝基氯苯的硝化反應只上一個硝基，反應比較平和，反應放熱速度慢，并且放熱較少，相比氯苯生產安全性能更高。用對硝基氯苯生產的 2，4-二硝基氯苯，產品純度可達到 99%，遠比氯苯生產的 2，4-二硝基氯苯產品純度93%高。