硝酸乙酯的主要应用

2020/10/14 15:41:25

背景及概述[1]

硝酸乙酯化学式CH3CH2ONO2,无色易燃液体,具有愉快的气味和甜味。相对密度1.116,熔点-112℃,沸点87.6℃。有香甜的酯气味(但过多吸入有害,毒性类似于硝化甘油引起头疼,但作用比硝化甘油快持续时间短)沸点:88.7度沸腾时不分解易挥发,燃烧热:322kc/mol,在敞开条件下迅速燃烧产生绿色火焰同时有NOx气味。密闭空间则转化为爆轰。对冲击及摩擦不敏感,但对起爆则及其敏感(将白药装于玻璃管中作为雷管就可以引发爆轰)爆速>7000M/S与PETN属于同级。但是由于挥发及是液体的缘故未被用作军用炸药。

应用[2-5]

硝酸乙酯主要用于药物、香料、染料等的合成。也可用作液体火箭推进剂。其应用举例如下:

1)制备柴油消烟节油添加剂,使用柴油的发动机由于柴油的燃烧不充分,不仅浪费了能源,而且排放的尾气对环境的污染大,目前市场上也有一些柴油添加剂,但节油效果都不十分明显。本发明组成包括:柴油、二茂铁、环戊二烯羟基锰、硝酸乙酯、三亚乙基四胺,其特征是:其重量百分比为:柴油85%、二茂铁5%、环戊二烯羟基锰3%、硝酸乙酯4%、三亚乙基四胺3%,将所述组分混合、搅拌、过滤即可。本发明作为一种柴油作为燃料使用的添加剂。

2)制备一种醇基燃料油,燃料油的组成按重量百分比为:燃料油57.5-67.5%、脂肪脂酸10-20%、粗甲醇10-20%、二乙醇胺0.5-1.5%、硝酸乙酯0.1-1%,其制备方法为按照上述比例将燃料油、脂肪脂酸、二乙醇胺、硝酸乙酯混合加热温度至40度时,加入粗甲醇10-20%,利用高速剪切搅拌成为清澈透亮即可。该燃料油稳定性高,其制备方法简单,利用脂肪脂酸作为乳化剂,利用粗甲醇含水的特性作为助燃、降凝剂使用,充分解决了昂贵的添加剂的用量,降低了生产成本;且脂肪脂酸由地沟油及废弃酸化植物油为原料加工而成,实现了废物再利用,资源利用率高。

3)制备一种抗压齿轮油,配方中的原料按重量百分比组成分别是:动物混合油脂5-15%、甘油1-5%、硝酸乙酯1-10%、丙酮二聚酸5-15%、季戍四醇油酸铵3-9%、四硼酸钠2-3%、有机硅改性二聚酸1-5%、硼砂11-19%、环烷酸钠5-7%、改性磷酸钠3-5%、二乙醇胺硼酸多聚羟酸3-5%、异噻唑啉酮1-5%、烷基酚醛树脂5-10%、二异辛基二苯胺1-1.5%、破乳剂4-5%、乙二胺四乙酸2-4%,此时抗压齿轮油可以提高齿轮油的承载能力,并能有效防止零件表面的磨损。

4)制备一种复合醇基环保燃料,其组分及其重量百分比是:甲醇55%、含量53%以上的双氧水10%-13%、醋酸2%、硝酸乙酯1-2%、高锰酸钾1%、丙酮1-2%及四个碳以上的高碳醇30%。它达到国家环保要求属于节能环保产品,它能够广泛用于锅炉、汽车及灶用燃料;比柴油节省25%,比天然气节省15%,燃烧完全热效率达到92%,它的发热量达7500大卡/公斤和8700大卡/公斤,燃烧值达1300热值,天然气的燃烧值1200热值。

制备[6]

硝酸乙酯的制备如下:首先配置硝化剂,然后将硝化剂升温至40~60℃,开始滴加乙醇和硝酸,滴加结束后,分液,下层为硝酸乙酯;最后将硝酸乙酯洗涤、干燥、精馏得到纯品硝酸乙酯。具体步骤如下:向带有油浴加热装置的500ml反应器中加入保护剂和水,总加入量为硝化剂160ml(约185g),硝化剂三部分的质量百分含量为:HNO3为75%,H2O为15%,保护剂为10%;其中,保护剂的质量百分组成为尿素70%,双氰胺为20%,三聚氰胺为10%;在反应器体系中先加入尿素13g、双氰胺3.7g、三聚氰胺2g,加入水28ml,使其完全溶解后再加入68%的硝酸38g,与此保护剂完全混均匀,待体系温度上升至60℃时缓慢滴加入2mol无水乙醇(92g)和100g68%的硝酸,升温至90℃开始回流5分钟。回流,一边初蒸出产物,蒸馏温度90℃得到的粗产物上层为未反应的乙醇,下层为粗酯与酸,用分液漏斗分离得到粗酯,未反应的乙醇仍回去参加反应。粗酯先用1000ml水洗3次,再用1000ml40℃水洗2次直至中性,最后用0.005%的碳酸钠溶液洗涤2次,再用水洗涤。分离后向产物加入无水硫酸镁干燥36小时,得到乙醇硝酸酯167g,产率为92%。所得粗产物移入500ml蒸馏瓶中,收集馏程为88~91℃时的无色液体产物硝酸乙酯155g,最终产率为85.2%;在3000cm‑1附近为C‑H伸缩与弯曲倍频振动峰,1660cm‑1和1288cm‑1附近为NO2的不对称伸缩振动与对称伸缩振动峰,1455cm‑1和1382cm‑1附近为甲基和亚甲基的C‑H弯曲振动峰,1026cm‑1附近为C‑O伸缩振动峰,864cm‑1附近为N‑O伸缩振动。δH:4.506~4.559(2H,m),1.366~1.402(3H,t)。硝酸乙酯的峰面积为15419.7984,含量为99.69%。

主要参考资料

[1] 化学物质辞典

[2] CN201010106067.5柴油消烟节油添加剂

[3] CN201210534411.X醇基燃料油及其制备方法

[4] CN201711254194.8一种抗压齿轮油的配方

[5] CN201610310077.8复合醇基环保燃料及其制备方法

[6] CN201110456374.0硝酸蒸汽连续硝化制备硝酸乙酯的方法

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