一种2,4-二硝基苯氧基乙醇的产物分离装置及其分离方法

摘要

本发明涉及一种2,4-二硝基苯氧基乙醇产品的分离方法。本发明利用2,4-二硝基苯氧基乙醇和副产物1,2-双(2,4-二硝基苯氧基)乙撑在溶剂中溶解度差别较大的特点，采用多次萃取分离方法将2,4-二硝基苯氧基乙醇和副产物1,2-双(2,4-二硝基苯氧基)乙撑完全分离，并使其能够重新使用，减少原材料浪费，降低成本，彻底解决了采用的不合适的合成工艺合成的产品不能满足点火要求从而导致产品报废的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及一种2,4-二硝基苯氧基的产物分离装置及其分离方法，属 于化学产品的分离领域。

背景技术

燃气发生剂是一种低温缓燃推进剂，主要用于燃气发生器装药。由于 燃气发生器具有结构简单，质量轻，使用方便，因此它作为一种辅助能源和 气源在军事和民用方面都有广泛的用途。如作为导弹滚动控制、伺服机构用 涡轮泵启动、喷气飞机的紧急启动器、汽车安全气囊等。

DNE是Dinitrophenoxyethanol的缩写，其分子结构式如下：

其化学名为2,4-二硝基苯氧基乙醇，是一种性能优良的增塑剂，其优 良的增塑作用也使该物质应用于推进剂配方中。增塑系统是燃气发生器的关 键部分之一，其增塑性能的好坏直接影响燃气发生器能否正常工作。2,4-二 硝基苯氧基乙醇(DNE)以其优良的性能在俄罗斯地空导弹舵转动燃气发生 器中作为作为增塑系统的主要增塑剂。

一般情况下，2,4-二硝基苯氧基乙醇(DNE)产品合成采用的方法是将 2,4-二硝基氯苯与乙二醇在氢氧化钠作用下通过缩合反应生成产品，因此 2,4-二硝基苯氧基乙醇(DNE)产品实际上是2,4-二硝基苯氧基乙醇一元缩 合物和双2,4-二硝基苯氧基乙撑二元缩合物的混合物，此外还可能含有少量 未反应原材料。通过推进剂配方研究认为2,4-二硝基苯氧基乙醇(DNE)产 品中一元缩合物含量在60％左右时，推进剂具有较好的燃烧性能和工艺性 能。

目前，国内外所报道的DNE合成方法都没有很好解决不同批次合成的 DNE中一元取代物和二元取代物含量变化大的问题。合成过程中DNE一元取 代物和二元取代物比例的变化可以引起药柱不能正常点火的现象。一元取代 物和二元取代物的点火燃烧性能不同，DNE批次变化导致的DNE一元取代物 和二元取代物含量不同造成药柱点火燃烧性能的变化。

采用的不合适的合成工艺合成的产品一元取代物和二元取代物比例不 能满足点火要求，只能当作废品处理，造成极大的资源浪费。只要解决不合 格品重新利用的问题，降低资源浪费，就可以使其具有更广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分离不合格DNE产品并使其能够重新利用 的产物分离方法，减少原材料浪费，降低成本。利用2,4-二硝基苯氧基乙醇 和副产物1,2-双(2,4-二硝基苯氧基)乙撑在溶剂中溶解度差别较大的特点， 采用多次萃取分离方法将2,4-二硝基苯氧基乙醇和副产物1,2-双(2,4-二硝 基苯氧基)乙撑完全分离，并使其能够重新使用，减少原材料浪费，降低成 本，彻底解决了采用的不合适的合成工艺合成的产品不能满足点火要求从而 导致产品报废的问题。

本发明首先提供一种2,4-二硝基苯氧基乙醇产物分离装置，其所优选的 一种实施方式如图1所示。所述的分离装置包括分离反应器、加热控温装置 提取装置和冷凝装置；其中加热控温装置位于分离反应器的下方，其通过加 热介质控制分离反应其内溶剂的温度；提取装置包括滤布套筒、虹吸管和虹 吸管加热装置，滤布套筒内放置内装有待分离的样品的滤纸包，虹吸管的作 用是将溶解溶质的溶液虹吸回分离反应器；虹吸管加热装置包裹在虹吸管的 外侧，用于防止溶液在低温下结晶而导致虹吸管堵塞；冷凝装置位于提取装 置的上方，其包括进水口和出水口，用以冷却提取装置中逸出的溶剂蒸汽。

本发明还公开一种利用上述装置分离2,4-二硝基苯氧基乙醇的方法，其 具体包括以下步骤：将2,4-二硝基苯氧基乙醇和副产物1,2-双(2,4-二硝基苯 氧基)乙撑的混合物用滤纸包裹，以滤布套筒盛装并加入到提取装置中，而 后向分离反应器中加入溶剂，将溶剂加热至沸腾，并通过蒸馏管进入到提取 装置，当提取装置中的溶剂液面高于虹吸管顶端时，溶解有2,4-二硝基苯氧 基乙醇的溶剂就会通过虹吸管进入到分离反应器中，而副产物1,2-双(2,4- 二硝基苯氧基)乙撑则会留在提取装置中，以此进行反复萃取，待虹吸的溶 剂变成无色透明状态即可完成产物的完全分离，提取结束，停止加热，对体 系进行降温，待体系温度降低至室温即完成分离过程，出料；

本发明用于盛装混合物的滤布粒径小于20目，包裹混合物所用滤纸灰 分少于0.1％。

本发明滤布套筒直径不超过提取装置内径的98％，高度不超过虹吸管高 度的95％；优选地，滤纸套筒的直径不超过滤布套筒内径的99％，高度不 超过滤布套筒的98％。

本发明所述分离2,4-二硝基苯氧基乙醇和副产物1,2-双(2,4-二硝基苯 氧基)乙撑所采用的溶剂为低级脂肪醇、低级脂肪酮、低级脂肪酯中的一种 或多种，所述的溶剂优选为甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯中的一种或多种。

本发明所述的分离方法为防止溶解于溶剂中的物质在虹吸管中遇冷结 晶，从而导致虹吸管堵塞，在提取过程中需要给虹吸管加热，加热温度控制 在40℃～80℃。

本发明所述的产物分离方法还包括后处理方法，其包括如下步骤：：提 取结束，将分离反应器中的2,4-二硝基苯氧基乙醇加入到抽滤漏斗中，抽真 空抽出溶剂，回收溶剂备用，将提取装置中副产物1,2-双(2,4-二硝基苯氧基) 乙撑加入到抽滤漏斗中，抽真空抽出溶剂。而后将2,4-二硝基苯氧基乙醇产 品和副产物1,2-双(2,4-二硝基苯氧基)乙撑分别以搪瓷托盘盛装，放置于真 空干燥器中，真空干燥，控制温度在60℃～80℃，真空度小于300Pa，干燥 至产品中溶剂完全被抽出，而后进行自然冷却。

本发明所述分离结束的后处理方法中真空干燥的时间为36～120小时。 本发明分离提取所用溶剂均为工业级产品。

本发明与文献报道技术相比的优点在于：克服国外文献报道技术途径的 不足，利用2,4-二硝基苯氧基乙醇和副产物1,2-双(2,4-二硝基苯氧基)乙撑 在溶剂中溶解度差别较大的特点，采用多次萃取分离方法将2,4-二硝基苯氧 基乙醇和副产物1,2-双(2,4-二硝基苯氧基)乙撑完全分离，并使其能够重新 利用，减少原材料浪费，降低成本，彻底解决了采用的不合适的合成工艺合 成的产品不能满足点火要求从而导致产品报废的问题。

附图说明

图1为本发明所使用的2,4-二硝基苯氧基乙醇分离装置示意图；其中 1-出水口，2-进水口，3-冷凝装置，4-提取装置，5-滤布套筒，6-滤纸包(用 滤纸包裹的2,4-二硝基苯氧基乙醇和副产物1,2-双(2,4-二硝基苯氧基)乙撑 的混合物)，7-虹吸管加热装置(防止提取出的2,4-二硝基苯氧基乙醇在较低 温度下结晶导致虹吸管堵塞)，8-虹吸管(当溶解有2,4-二硝基苯氧基乙醇的 溶剂上液面与虹吸管顶端平齐时，溶解有2,4-二硝基苯氧基乙醇的溶剂将通 过虹吸管进入分离反应器)，9-分离反应器(盛装溶剂以及分离的2,4-二硝基 苯氧基乙醇)，10-加热介质(为使溶剂受热均匀，采用容器盛装加热介质进行 加热)，11-加热控温装置，12-蒸馏管(分离反应器中的溶剂被加热至沸腾后 经蒸馏管进入提取装置)。

具体实施方式

下面结合具体的实施例和附图对本发明进行详细说明。

附图1为2,4-二硝基苯氧基乙醇分离装置示意图；所述的分离装置包括 分离反应器、加热控温装置提取装置和冷凝装置；其中加热控温装置位于分 离反应器的下方，其通过加热介质控制分离反应其内溶剂的温度；提取装置 包括滤布套筒、虹吸管和虹吸管加热装置，滤布套筒内放置内装有待分离的 样品的滤纸包，虹吸管的作用是将溶解溶质的溶液虹吸回分离反应器；虹吸 管加热装置包裹在虹吸管的外侧，用于防止溶液在低温下结晶而导致虹吸管 堵塞；冷凝装置位于提取装置的上方，其包括进水口和出水口，用以冷却提 取装置中逸出的溶剂蒸汽。

实施例12,4-二硝基苯氧基乙醇含量为36％的DNE产品分离：

在1L的分离反应器中加入500ml的工业级乙醇，纯度为95％，而后称 量350g的2,4-二硝基苯氧基乙醇和副产物1,2-双(2,4-二硝基苯氧基)乙撑的 混合物，采用灰度为0.08％的滤纸包裹，以孔径为80目的滤布套筒盛装并 加入到提取装置中。

将溶剂加热至沸腾，并通过蒸馏管进入到提取装置，当提取装置中的溶 剂液面高于虹吸管顶端时，溶解有2,4-二硝基苯氧基乙醇的溶剂就会通过虹 吸管进入到分离反应器中，而副产物1,2-双(2,4-二硝基苯氧基)乙撑则会留 在提取装置中。

以此进行反复萃取，待虹吸的溶剂变成无色透明状态即可完成产物的完 全分离，提取结束，停止加热，对体系进行降温。

当温度降低到室温，将分离反应器中的2,4-二硝基苯氧基乙醇加入到抽 滤漏斗中，抽真空抽出乙醇，回收乙醇备用，而后将提取装置中副产物1,2- 双(2,4-二硝基苯氧基)乙撑加入到抽滤漏斗中，抽真空抽出溶剂。将分离完 毕的2,4-二硝基苯氧基乙醇和1,2-双(2,4-二硝基苯氧基)乙撑分别以搪瓷托 盘盛装放置于真空干燥器中，真空干燥，控制温度在60℃～80℃，真空度小 于300Pa，干燥至产品中溶剂完全被抽出，而后进行自然冷却，待产品冷却 至室温后，采用密封容器盛装，存放于干燥阴凉避光处。。

回收的2,4-二硝基苯氧基乙醇纯度为99％，回收率为91％；回收的1,2- 双(2,4-二硝基苯氧基)乙撑纯度为99％，回收率为98％。

实施例22,4-二硝基苯氧基乙醇含量为40％的DNE产品分离：

在1L的分离反应器中加入400ml的工业级乙醇和120ml的乙酸乙酯， 纯度都为95％，而后称量355g的2,4-二硝基苯氧基乙醇和副产物1,2-双 (2,4-二硝基苯氧基)乙撑的混合物，采用灰度为0.1％的滤纸包裹，以孔径为 80目的滤布套筒盛装并加入到提取装置中。

将溶剂加热至沸腾，并通过蒸馏管进入到提取装置，当提取装置中的溶 剂液面高于虹吸管顶端时，溶解有2,4-二硝基苯氧基乙醇的溶剂就会通过虹 吸管进入到分离反应器中，而副产物1,2-双(2,4-二硝基苯氧基)乙撑则会留 在提取装置中。

以此进行反复萃取，待虹吸的溶剂变成无色透明状态即可完成产物的完 全分离，提取结束，停止加热，对体系进行降温。

当温度降低到室温，将分离反应器中的2,4-二硝基苯氧基乙醇加入到抽 滤漏斗中，抽真空抽出溶剂，回收乙醇和乙酸乙酯混合物备用，而后将提取 装置中副产物1,2-双(2,4-二硝基苯氧基)乙撑加入到抽滤漏斗中，抽真空抽 出溶剂。将分离完毕的2,4-二硝基苯氧基乙醇和1,2-双(2,4-二硝基苯氧基) 乙撑分别以搪瓷托盘盛装放置于真空干燥器中，真空干燥，控制温度在60 ℃～80℃，真空度小于300Pa，干燥至产品中溶剂完全被抽出，而后进行自 然冷却，待产品冷却至室温后，采用密封容器盛装，存放于干燥阴凉避光处。

回收的2,4-二硝基苯氧基乙醇纯度为99％，回收率为90％；回收的1,2- 双(2,4-二硝基苯氧基)乙撑纯度为98％，回收率为95％。

实施例32,4-二硝基苯氧基乙醇含量为71％的DNE产品分离：

在2L的分离反应器中加入1100ml的工业级乙醇，纯度为95％，而后 称量800g的2,4-二硝基苯氧基乙醇和副产物1,2-双(2,4-二硝基苯氧基)乙撑 的混合物，采用灰度为0.05％的滤纸包裹，以孔径为40目的滤布套筒盛装 并加入到提取装置中。

将溶剂加热至沸腾，并通过蒸馏管进入到提取装置，当提取装置中的溶 剂液面高于虹吸管顶端时，溶解有2,4-二硝基苯氧基乙醇的溶剂就会通过虹 吸管进入到分离反应器中，而副产物1,2-双(2,4-二硝基苯氧基)乙撑则会留 在提取装置中。

以此进行反复萃取，待虹吸的溶剂变成无色透明状态即可完成产物的完 全分离，提取结束，停止加热，对体系进行降温。

当温度降低到室温，将分离反应器中的2,4-二硝基苯氧基乙醇加入到抽 滤漏斗中，抽真空抽出溶剂，回收乙醇备用，而后将提取装置中副产物1,2- 双(2,4-二硝基苯氧基)乙撑加入到抽滤漏斗中，抽真空抽出溶剂。将分离完 毕的2,4-二硝基苯氧基乙醇和1,2-双(2,4-二硝基苯氧基)乙撑分别以搪瓷托 盘盛装放置于真空干燥器中，真空干燥，控制温度在60℃～80℃，真空度小 于300Pa，干燥至产品中溶剂完全被抽出，而后进行自然冷却，待产品冷却 至室温后，采用密封容器盛装，存放于干燥阴凉避光处。

回收的2,4-二硝基苯氧基乙醇纯度为99％，回收率为94％；回收的1,2- 双(2,4-二硝基苯氧基)乙撑纯度为98％，回收率为95％。

实施例42,4-二硝基苯氧基乙醇含量为80％的DNE产品分离：

在5L的分离反应器中加入2400ml的工业级乙醇，纯度为95％，而后 称量2000g的2,4-二硝基苯氧基乙醇和副产物1,2-双(2,4-二硝基苯氧基)乙 撑的混合物，采用灰度为0.05％的滤纸包裹，以孔径为80目的滤布套筒盛 装并加入到提取装置中。

将溶剂加热至沸腾，并通过蒸馏管进入到提取装置，当提取装置中的溶 剂液面高于虹吸管顶端时，溶解有2,4-二硝基苯氧基乙醇的溶剂就会通过虹 吸管进入到分离反应器中，而副产物1,2-双(2,4-二硝基苯氧基)乙撑则会留 在提取装置中。

以此进行反复萃取，待虹吸的溶剂变成无色透明状态即可完成产物的完 全分离，提取结束，停止加热，对体系进行降温。

当温度降低到室温，将分离反应器中的2,4-二硝基苯氧基乙醇加入到抽 滤漏斗中，抽真空抽出溶剂，回收乙醇备用，而后将提取装置中副产物1,2- 双(2,4-二硝基苯氧基)乙撑加入到抽滤漏斗中，抽真空抽出溶剂。将分离完 毕的2,4-二硝基苯氧基乙醇和1,2-双(2,4-二硝基苯氧基)乙撑分别以搪瓷托 盘盛装放置于真空干燥器中，真空干燥，控制温度在60℃～80℃，真空度小 于300Pa，干燥至产品中溶剂完全被抽出，而后进行自然冷却，待产品冷却 至室温后，采用密封容器盛装，存放于干燥阴凉避光处。

回收的2,4-二硝基苯氧基乙醇纯度为99％，回收率为92％；回收的1,2- 双(2,4-二硝基苯氧基)乙撑纯度为98％，回收率为93％。

实施例52,4-二硝基苯氧基乙醇含量为92％的DNE产品分离：

在10L的分离反应器中加入4.5L的工业级乙醇，纯度为95％，而后称 量4.7kg的2,4-二硝基苯氧基乙醇和副产物1,2-双(2,4-二硝基苯氧基)乙撑 的混合物，采用两层灰度为0.05％的滤纸包裹，以两层孔径为100目的滤 布套筒盛装并加入到提取装置中。

将溶剂加热至沸腾，并通过蒸馏管进入到提取装置，当提取装置中的溶 剂液面高于虹吸管顶端时，溶解有2,4-二硝基苯氧基乙醇的溶剂就会通过虹 吸管进入到分离反应器中，而副产物1,2-双(2,4-二硝基苯氧基)乙撑则会留 在提取装置中。

以此进行反复萃取，待虹吸的溶剂变成无色透明状态即可完成产物的完 全分离，提取结束，停止加热，对体系进行降温。

当温度降低到室温，将分离反应器中的2,4-二硝基苯氧基乙醇加入到抽 滤漏斗中，抽真空抽出溶剂，回收乙醇备用，而后将提取装置中副产物1,2- 双(2,4-二硝基苯氧基)乙撑加入到抽滤漏斗中，抽真空抽出溶剂。将分离完 毕的2,4-二硝基苯氧基乙醇和1,2-双(2,4-二硝基苯氧基)乙撑分别以搪瓷托 盘盛装放置于真空干燥器中，真空干燥，控制温度在60℃～80℃，真空度小 于300Pa，干燥至产品中溶剂完全被抽出，而后进行自然冷却，待产品冷却 至室温后，采用密封容器盛装，存放于干燥阴凉避光处。

回收的2,4-二硝基苯氧基乙醇纯度为99％，回收率为94％；回收的1,2- 双(2,4-二硝基苯氧基)乙撑纯度为99％，回收率为86％。