微通道中合成硝酸环己酯的结果讨论

２．１ 反应物摩尔比对反应的影响

在 ｎ（硝酸）∶ ｎ（硫酸）＝１∶２、反应温度为 ２０℃、反应停留时间 ２０ｓ 时，考察反应物环己醇、硝酸摩尔比对硝化反应的影响，结果如图 ２ 所示。

由图 ２ 可 以看出，反应物 ｎ（环 己醇）∶ ｎ（硝酸）＝１∶１.2 时效果最佳。当 ｎ（环 己醇）∶ ｎ（硝酸）大于 １∶１.2 时，硝酸分解产生的硝酰阳离子ＮＯ 相 对 较 少，反 应 速 率 低，反 应 不 完 全；当ｎ（环己醇）∶ ｎ（硝酸）小于 １∶１.2 时，硝酸过量会氧化环己醇，影响纯度，降低产率。因此，反应物料 ｎ（环己醇）∶ ｎ（硝酸）＝１∶１.2 较为合适。

２．２ 硝酸与硫酸的摩尔比对反应的影响

在 ｎ（环己醇）∶ ｎ（硝酸）＝１∶１.2、反应体系温度为 ２０ ℃、反应停留时间 ２０ｓ 时，考察硝酸与硫酸摩尔比对反应的影响，结果如图 ３ 所示。

由图 ３ 可 以看 出，当 ｎ（硝酸）∶ ｎ（硫酸）为０．５ 时效果最佳，当摩尔 比小于 ０．５ 时，因硫酸量过少，硝酸在硫酸催化作用下分解出的活性阳离子 ＮＯ 不足，反应速率慢；当摩尔 比 小 于  ０．５时，收率趋于平缓，但是会给后续混酸的回收增加能耗。因此，混酸体系 中 ｎ（硝酸）∶ ｎ（硫酸）＝０．５ 较为合适。传统环己醇硝化采用滴加环 己醇的方式，导致局部酸浓度较高，放热严重，反应速率不稳定，反应不易控制；而采用的微通道反应器通过高比表面积强化传质，反应物料混合效率高，返混小，可始终维持混酸体系的稳定，同时降低了硫酸的使用量，可节省后期废酸的回收成本。

２．３ 温度对反应的影响

在ｎ（环己醇）∶ ｎ（硝酸）∶ ｎ（硫酸）＝１∶１．２∶２．４、停留时 间为 ２０ｓ 时，考察温度对反应 的影响，结果如图 ４ 所示。

由图 ４ 可以看出，温度低于 ３０ ℃时反应速率缓慢，收率较低；温度超过 ３０ ℃后，高温会造成硝酸分解，环己醇也更易发生氧化反应，降低了目标产物产率和纯度，增加了反应的危险性，所以反应温度为 ３０ ℃ 较为合适，此 时 的收率为 ９４．６％。传统硝化反应采取机械搅拌混合原料，局部温度不均匀甚至发生飞温，而微通道反应器通过强化传质转热可以快速转移体系热量，防止飞温失控带来的安全隐患，反应条件更加温和，同时能耗也得到了降低

２．４ 停留时间对反应的影响

该反应使用持液量为 １０ ｍＬ 的碳化硅微通道，确定了反应器的体积后，可以通过调节物料进样流速来控制整个反应的时间。在 ｎ（环 己醇）∶ｎ（硝酸）∶ ｎ（硫酸）１∶１．２∶２.4、反应温度为 ３０℃时，考察不同停留时 间的反应收率。由图 ５ 可见，适宜的停留时间为 ３０ｓ。

２．５ 与传统间歇釜工艺对比

传统硝化工艺是在搅拌釜中，采用滴加反应物料的方式生产硝酸环 己酯，与本研究采用的微通道连续流方式对比如表 １ 所示。