一種2,4-二硝基苯氧基乙醇的產(chǎn)物分離裝置及其分離方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種2,4_二硝基苯氧基的產(chǎn)物分離裝置及其分離方法，屬于化學(xué)產(chǎn)品 的分離領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 燃?xì)獍l(fā)生劑是一種低溫緩燃推進(jìn)劑，主要用于燃?xì)獍l(fā)生器裝藥。由于燃?xì)獍l(fā)生器 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕，使用方便，因此它作為一種輔助能源和氣源在軍事和民用方面都有 廣泛的用途。如作為導(dǎo)彈滾動(dòng)控制、伺服機(jī)構(gòu)用渦輪栗啟動(dòng)、噴氣飛機(jī)的緊急啟動(dòng)器、汽車 安全氣囊等。
[0003] DNE是Dinitrophenoxyethanol的縮寫，其分子結(jié)構(gòu)式如下：
[0004]
[0005] 其化學(xué)名為2,4_二硝基苯氧基乙醇，是一種性能優(yōu)良的增塑劑，其優(yōu)良的增塑作 用也使該物質(zhì)應(yīng)用于推進(jìn)劑配方中。增塑系統(tǒng)是燃?xì)獍l(fā)生器的關(guān)鍵部分之一，其增塑性能 的好壞直接影響燃?xì)獍l(fā)生器能否正常工作。2,4_二硝基苯氧基乙醇(DNE)以其優(yōu)良的性能 在俄羅斯地空導(dǎo)彈舵轉(zhuǎn)動(dòng)燃?xì)獍l(fā)生器中作為作為增塑系統(tǒng)的主要增塑劑。
[0006] -般情況下，2,4_二硝基苯氧基乙醇(DNE)產(chǎn)品合成采用的方法是將2,4_二硝基 氯苯與乙二醇在氫氧化鈉作用下通過縮合反應(yīng)生成產(chǎn)品，因此2，4_二硝基苯氧基乙醇 (DNE)產(chǎn)品實(shí)際上是2,4_二硝基苯氧基乙醇一元縮合物和雙2，4_二硝基苯氧基乙撐二元縮 合物的混合物，此外還可能含有少量未反應(yīng)原材料。通過推進(jìn)劑配方研究認(rèn)為2,4_二硝基 苯氧基乙醇(DNE)產(chǎn)品中一元縮合物含量在60%左右時(shí)，推進(jìn)劑具有較好的燃燒性能和工 藝性能。
[0007] 目前，國(guó)內(nèi)外所報(bào)道的DNE合成方法都沒有很好解決不同批次合成的DNE中一元取 代物和二元取代物含量變化大的問題。合成過程中DNE-元取代物和二元取代物比例的變 化可以引起藥柱不能正常點(diǎn)火的現(xiàn)象。一元取代物和二元取代物的點(diǎn)火燃燒性能不同，DNE 批次變化導(dǎo)致的DNE-元取代物和二元取代物含量不同造成藥柱點(diǎn)火燃燒性能的變化。
[0008] 采用的不合適的合成工藝合成的產(chǎn)品一元取代物和二元取代物比例不能滿足點(diǎn) 火要求，只能當(dāng)作廢品處理，造成極大的資源浪費(fèi)。只要解決不合格品重新利用的問題，降 低資源浪費(fèi)，就可以使其具有更廣闊的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于提供一種分離不合格DNE產(chǎn)品并使其能夠重新利用的產(chǎn)物分離 方法，減少原材料浪費(fèi)，降低成本。利用2，4_二硝基苯氧基乙醇和副產(chǎn)物1，2_雙(2，4_二硝 基苯氧基）乙撐在溶劑中溶解度差別較大的特點(diǎn)，采用多次萃取分離方法將2,4_二硝基苯 氧基乙醇和副產(chǎn)物1，2_雙(2,4_二硝基苯氧基）乙撐完全分離，并使其能夠重新使用，減少 原材料浪費(fèi)，降低成本，徹底解決了采用的不合適的合成工藝合成的產(chǎn)品不能滿足點(diǎn)火要 求從而導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢的問題。
[0010]本發(fā)明首先提供一種2,4_二硝基苯氧基乙醇產(chǎn)物分離裝置，其所優(yōu)選的一種實(shí)施 方式如圖1所示。所述的分離裝置包括分離反應(yīng)器、加熱控溫裝置提取裝置和冷凝裝置;其 中加熱控溫裝置位于分離反應(yīng)器的下方，其通過加熱介質(zhì)控制分離反應(yīng)其內(nèi)溶劑的溫度； 提取裝置包括濾布套筒、虹吸管和虹吸管加熱裝置，濾布套筒內(nèi)放置內(nèi)裝有待分離的樣品 的濾紙包，虹吸管的作用是將溶解溶質(zhì)的溶液虹吸回分離反應(yīng)器;虹吸管加熱裝置包裹在 虹吸管的外側(cè)，用于防止溶液在低溫下結(jié)晶而導(dǎo)致虹吸管堵塞;冷凝裝置位于提取裝置的 上方，其包括進(jìn)水口和出水口，用以冷卻提取裝置中逸出的溶劑蒸汽。
[0011]本發(fā)明還公開一種利用上述裝置分離2,4_二硝基苯氧基乙醇的方法，其具體包括 以下步驟:將2,4_二硝基苯氧基乙醇和副產(chǎn)物1，2_雙(2,4_二硝基苯氧基）乙撐的混合物用 濾紙包裹，以濾布套筒盛裝并加入到提取裝置中，而后向分離反應(yīng)器中加入溶劑，將溶劑加 熱至沸騰，并通過蒸餾管進(jìn)入到提取裝置，當(dāng)提取裝置中的溶劑液面高于虹吸管頂端時(shí)，溶 解有2,4_二硝基苯氧基乙醇的溶劑就會(huì)通過虹吸管進(jìn)入到分離反應(yīng)器中，而副產(chǎn)物1，2_雙 (2,4_二硝基苯氧基）乙撐則會(huì)留在提取裝置中，以此進(jìn)行反復(fù)萃取，待虹吸的溶劑變成無 色透明狀態(tài)即可完成產(chǎn)物的完全分離，提取結(jié)束，停止加熱，對(duì)體系進(jìn)行降溫，待體系溫度 降低至室溫即完成分離過程，出料；
[0012] 本發(fā)明用于盛裝混合物的濾布粒徑小于20目，包裹混合物所用濾紙灰分少于 0.1%〇
[0013] 本發(fā)明濾布套筒直徑不超過提取裝置內(nèi)徑的98%，高度不超過虹吸管高度的 95% ;優(yōu)選地，濾紙?zhí)淄驳闹睆讲怀^濾布套筒內(nèi)徑的99%，高度不超過濾布套筒的98%。
[0014] 本發(fā)明所述分離2,4_二硝基苯氧基乙醇和副產(chǎn)物1，2_雙（2,4_二硝基苯氧基）乙 撐所采用的溶劑為低級(jí)脂肪醇、低級(jí)脂肪酮、低級(jí)脂肪酯中的一種或多種，所述的溶劑優(yōu)選 為甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯中的一種或多種。
[0015] 本發(fā)明所述的分離方法為防止溶解于溶劑中的物質(zhì)在虹吸管中遇冷結(jié)晶，從而導(dǎo) 致虹吸管堵塞，在提取過程中需要給虹吸管加熱，加熱溫度控制在40°C~80°C。
[0016] 本發(fā)明所述的產(chǎn)物分離方法還包括后處理方法，其包括如下步驟：：提取結(jié)束，將 分離反應(yīng)器中的2,4_二硝基苯氧基乙醇加入到抽濾漏斗中，抽真空抽出溶劑，回收溶劑備 用，將提取裝置中副產(chǎn)物1，2_雙(2,4_二硝基苯氧基）乙撐加入到抽濾漏斗中，抽真空抽出 溶劑。而后將2,4_二硝基苯氧基乙醇產(chǎn)品和副產(chǎn)物1，2_雙(2,4_二硝基苯氧基）乙撐分別以 搪瓷托盤盛裝，放置于真空干燥器中，真空干燥，控制溫度在60°C~80°C，真空度小于 300Pa，干燥至產(chǎn)品中溶劑完全被抽出，而后進(jìn)行自然冷卻。
[0017]本發(fā)明所述分離結(jié)束的后處理方法中真空干燥的時(shí)間為36~120小時(shí)。本發(fā)明分 離提取所用溶劑均為工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。
[0018]本發(fā)明與文獻(xiàn)報(bào)道技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:克服國(guó)外文獻(xiàn)報(bào)道技術(shù)途徑的不足，利 用2,4_二硝基苯氧基乙醇和副產(chǎn)物1，2_雙(2,4_二硝基苯氧基）乙撐在溶劑中溶解度差別 較大的特點(diǎn)，采用多次萃取分離方法將2,4_二硝基苯氧基乙醇和副產(chǎn)物1，2_雙(2,4_二硝 基苯氧基）乙撐完全分離，并使其能夠重新利用，減少原材料浪費(fèi)，降低成本，徹底解決了采 用的不合適的合成工藝合成的產(chǎn)品不能滿足點(diǎn)火要求從而導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢的問題。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明所使用的2,4_二硝基苯氧基乙醇分離裝置示意圖；其中1-出水口，2-進(jìn)水口，3-冷凝裝置，4-提取裝置，5-濾布套筒，6-濾紙包（用濾紙包裹的2，4-二硝基苯氧基 乙醇和副產(chǎn)物1，2-雙(2，4-二硝基苯氧基）乙撐的混合物），7-虹吸管加熱裝置(防止提取出 的2,4_二硝基苯氧基乙醇在較低溫度下結(jié)晶導(dǎo)致虹吸管堵塞），8_虹吸管（當(dāng)溶解有2,4_二 硝基苯氧基乙醇的溶劑上液面與虹吸管頂端平齊時(shí)，溶解有2,4_二硝基苯氧基乙醇的溶劑 將通過虹吸管進(jìn)入分離反應(yīng)器），9_分離反應(yīng)器(盛裝溶劑以及分離的2，4_二硝基苯氧基乙 醇），10-加熱介質(zhì)（為使溶劑受熱均勻，采用容器盛裝加熱介質(zhì)進(jìn)行加熱），11_加熱控溫裝 置，12-蒸餾管(分離反應(yīng)器中的溶劑被加熱至沸騰后經(jīng)蒸餾管進(jìn)入提取裝置）。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合具體的實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0021] 附圖1為2,4_二硝基苯氧基乙醇分離裝置示意圖；所述的分離裝置包括分離反應(yīng) 器、加熱控溫裝置提取裝置和冷凝裝置;其中加熱控溫裝置位于分離反應(yīng)器的下方，其通過 加熱介質(zhì)控制分離反應(yīng)其內(nèi)溶劑的溫度;提取裝置包括濾布套筒、虹吸管和虹吸管加熱裝 置，濾布套筒內(nèi)放置內(nèi)裝有待分離的樣品的濾紙包，虹吸管的作用是將溶解溶質(zhì)的溶液虹 吸回分離反應(yīng)器;虹吸管加熱裝置包裹在虹吸管的外側(cè)，用于防止溶液在低溫下結(jié)晶而導(dǎo) 致虹吸管堵塞;冷凝裝置位于提取裝置的上方，其包括進(jìn)水口和出水口，用以冷卻提取裝置 中逸出的溶劑蒸汽。
[0022]實(shí)施例12，4-二硝基苯氧基乙醇含量為36 %的DNE產(chǎn)品分離：
[0023] 在1L的分離反應(yīng)器中加入500ml的工業(yè)級(jí)乙醇，純度為95%，而后稱量350g的2,4_ 二硝基苯氧基乙醇和副產(chǎn)物1，2-雙(2，4-二硝基苯氧基）乙撐的混合物，采用灰度為0.08 % 的濾紙包裹，以孔徑為80目的濾布套筒盛裝并加入到提取裝置中。
[0024] 將溶劑加熱至沸騰，并通過蒸餾管進(jìn)入到提取裝置，當(dāng)提取裝置中的溶劑液面高 于虹吸管頂端時(shí)，溶解有2,4_二硝基苯氧基乙醇的溶劑就會(huì)通過虹吸管進(jìn)入到分離反應(yīng)器 中，而副產(chǎn)物1，2-雙(2，4-二硝基苯氧基)乙撐則會(huì)留在提取裝置中。
[0025] 以此進(jìn)行反復(fù)萃取，待虹吸的溶劑變成無色透明狀態(tài)即可完成產(chǎn)物的完全分離， 提取結(jié)束，停止加熱，對(duì)體系進(jìn)行降溫。
[0026]當(dāng)溫度降低到室溫，將分離反應(yīng)器中的2，4_二硝基苯氧基乙醇加入到抽濾漏斗 中，抽真空抽出乙醇，回收乙醇備用，而后將提取裝置中副產(chǎn)物1，2_雙(2,4_二硝基苯氧基） 乙撐加入到抽濾漏斗中，抽真空抽出溶劑。將分離完畢的2,4_二硝基苯氧基乙醇和1，2_雙 (2，4-二硝基苯氧基）乙撐分別以搪瓷托盤盛裝放置于真空干燥器中，真空干燥，控制溫度 在60°C~80°C，真空度小于300Pa，干燥至產(chǎn)品中溶劑完全被抽出，而后進(jìn)行自然冷卻，待產(chǎn) 品冷卻至室溫后，采用密封容器盛裝，存放于干燥陰涼避光處。。
[0027]回收的2,4_二硝基苯氧基乙醇純度為99%，回收率為91%;回收的1，2_雙(2,4_二 硝基苯氧基）乙撐純度為99 %，回收率為98 %。
[0028]實(shí)施例22，4-二硝基苯氧基乙醇含量為40 %的DNE產(chǎn)品分離：
[0029] 在1L的分離反應(yīng)器中加入400ml的工業(yè)級(jí)乙醇和120ml的乙酸乙酯，純度都為 95%，而后稱量3558的2,4-二硝基苯氧基乙醇和副產(chǎn)物1，2-雙(2,4-二硝基苯氧基）乙撐的 混合物，采用灰度為Ο . 1 %的濾紙包裹，以孔徑為80目的濾布套筒盛裝并加入到提取裝置 中。
[0030] 將溶劑加熱至沸騰，并通過蒸餾管進(jìn)入到提取裝置，當(dāng)提取裝置中的溶劑液面高 于虹吸管頂端時(shí)，溶解有2,4_二硝基苯氧基乙醇的溶劑就會(huì)通過虹吸管進(jìn)入到分離反應(yīng)器 中，而副產(chǎn)物1，2-雙(2，4-二硝基苯氧基)乙撐則會(huì)留在提取裝置中。
[0031] 以此進(jìn)行反復(fù)萃取，待虹吸的溶劑變