способ получения нитрометана

Формула изобретения

Способ получения нитрометана из диметилсульфата и нитрита натрия в водной среде в присутствии основания, отличающийся тем, что в качестве основания используют соду, а процесс ведут в двух различных температурных режимах, причем сначала взаимодействие осуществляют при температуре 30 40^oС, выделение нитрометана проводят сепарацией при температуре 0 10^oС, а затем оставшуюся реакционную массу выдерживают при температуре 105 115^oС до прекращения выделения азеотропа нитрометан вода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химии нитроалифатических соединений, а именно к усовершенствованию способа получения нитрометана, известного реагента химической и медико-фармацевтической промышленности.

Одним из перспективных методов получения нитрометана является способ, основанный на взаимодействии диметилсульфата с нитритом натрия при повышенной температуре и в водной среде. [1-3] Метод характеризуется наличием широкой сырьевой базы и высоким качеством получаемого нитрометана, что делает возможным его применение в медицинской и фармацевтической промышленности.

Сущность метода по вышеуказанным способам заключается в нагреве смеси исходных компонентов в присутствии воды и щелочного агента в две стадии:

1-я стадия процесса (образование примерно половинного количества нитрометана и монометилсульфата натрия) осуществляется при температуре 40 - 45^oC [2,3] (иногда до 80 90^o [1]) с дальнейшей дистилляцией полученного нитрометана.

2-я стадия процесса (взаимодействие монометилсульфата натрия и нитрита натрия с образованием нитрометана) осуществляется при температуре 100 - 115^oC, а иногда до 160 200^oC с постоянной отгонкой нитрометана.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению по совокупности существенных признаков (прототипом) является процесс по методу [1] Сущность процесса-прототипа заключается в следующем:

водно-щелочной раствор нитрита натрия и диметилсульфата под давлением насоса-дозатора проталкивается через трубчатый (проточный) реактор при 80 - 90^oC. Выходящая из реактора смесь подвергается разгонке досуха при высокой температуре (температура не указана).

Образующаяся твердая масса (монометилсульфат натрия) в реакторе емкостного типа с перемешиванием обрабатывается водным раствором нитрита натрия и щелочного агента.

Существенными недостатками процесса являются малая технологичность процесса (применение реакторов проточного и емкостного типа, многократная дозировка сырья) и взрывоопасностью (наличие высокой концентрации нитрометана в узких неохлаждаемых трубах, находящихся под давлением насоса-дозатора и при высокой температуре).

Целью данного изобретения является повышение технологичности и безопасности процесса.

Поставленная цель достигается проведением 1-й стадии процесса при температуре 30 40^oC и выделением образующегося нитрометана путем сепарации при 0 10^oC.

Температурный режим фазы смешения (30 40^oC) регламентирован следующими соображениями при температуре ниже 30^oC возможен проскок в нитрометан непрореагировавшего диметилсульфата, а для поддержания температуры выше 40^oC необходим дополнительный нагрев (не хватает теплового эффекта реакции).

Для лучшего понимания техпроцесса ниже приводится описание способа получения нитрометана в различных режимах.

Пример 1. К смеси 20,7 г нитрита натрия и 12,6 мл воды при 30^oC дозировали 12,6 г диметилсульфата и раствор 0,3 г соды в 2 мл воды. Выдержка при 30^oC в течение 30 мин (до исчезновения диметилсульфата), далее охлаждали до 0^oC. Выделившийся нитрометан (верхний слой) отделяли методом декантации. Выход составляет 50% от теории. Нитрометан не содержит примесей диметилсульфата.

Пример 2. Опыт проводили в условиях, аналогичных процессу в примере 1. Охлаждение массы проводили до 5^oC. Выход 45 50%

Пример 3. Опыт проводили в условиях, аналогичных процессу в примере 1. Отличие охлаждение массы до 10^oC. Выход нитрометана 45%

Процесс осуществляется в реакторе емкостного типа, он же выполняет и роль сепаратора, но могут быть использованы и сепараторы другого типа (центробежные и т.д.).

На вторую стадию подают массу, состоящую из водного раствора нитрита натрия, монометилсульфата натрия и щелочного агента (соды). Процесс ведется при температуре 105 115^oC до прекращения выделения азеотропа нитрометан вода. На этой стадии получается еще 15% нитрометана. Общий выход нитрометана 65% от теории.

Температурный режим второй стадии регламентирован следующими соображениями: при температуре ниже 105^oC заметно снижается скорость реакции и отгонки азеотропа нитрометан вода, при температуре выше 115^oC появляются признаки разложения реакционной массы и пенообразование. При температуре 110^oC максимальная скорость реакции и отгонки азеотропа без признаков разложения реакционной массы.