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硝基甲烷是一种重要的有机化工产品和有机合成中间体,用途广泛。它能与大多数有机化合物互溶,是一种优良的溶剂,硝基甲烷还可应用于涂料、纺织、食品及油漆等行业,也是一种性能良好的液体炸药,以其为原料可以合成出许多重要的有机化工产品,也是医药、农药等行业的重要原料。 本论文介绍了硝基甲烷的用途和现有合成工艺,针对目前存在的收率低、废水污染和废气排放对大气环境的污染问题进行了研究,主要研究工作如下: 1.硝基甲烷的合成工艺研究 研究了原料配比、反应时间、催化剂加入方式对硝基甲烷产率的影响,确定的最佳反应工艺条件是:亚硝酸钠与硫酸二甲酯摩尔比为0.4:0.5,反应时间1.5 h,催化剂无水碳酸钠用量为亚硝酸钠质量的6%,分3次加入催化剂可使硝基甲烷产率达到65%以上。 2.硝基甲烷生产废水的循环利用研究 采用废水回用技术回收硫酸钠,既可使产生的废水得到利用,减少废水排放,又能分离出硫酸钠,整个过程对硝基甲烷的收率不产生影响,从而达到硝基甲烷的生产过程无废水排放的目的。 3.废气回收和利用研究 生产硝基甲烷过程中产生的废气有一氧化氮、二氧化氮、亚硝酸甲酯。采用碱吸收法除去一氧化氮、二氧化氮。选用催化氢化法和碱水解法处理亚硝酸甲酯、催化氢化法选用钯碳做催化剂,研究了反应温度、时间、催化剂用量和溶剂用量等对亚硝酸甲酯转化率的影响,确定的反应条件为:温度160℃,时间4 h,催化剂用量为亚硝酸甲酯质量的0.5%,亚硝酸甲酯转化率最高达85%,但产物复杂不易分离;碱水解法处理亚硝酸甲酯的最佳条件为:在80℃下,压力为0.6 MPa,反应时间2 h,亚硝酸甲酯转化率可达95.2%,产物为亚硝酸钠和甲醇,较易分离。 通过以上对传统工艺的改进和新工艺的研究,使得硝基甲烷生产的全过程中无废水、废气和废物排放,比较彻底的消除了生产过程对环境的污染,达到了绿色化生产工艺要求。