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2,5-二氯硝基苯是一种重要的化工原料及医药中间体,可由对二氯苯通过混酸硝化反应合成制取。对二氯苯硝化过程中需要浓硫酸做催化剂,而硝化反应过程中有水产生从而使浓硫酸得以稀释,导致其失去催化活性,并且该反应过程还将产生大量的废酸,容易造成设备腐蚀以及环境污染。此外,该反应放大以后不利反应过程中的传质传热,导致反应时间过长等诸多问题。 针对混酸硝化过程存在的一些问题,采用及时移除反应产物水以防止浓硫酸催化剂失活,用固体酸催化剂替代浓硫酸催化剂以及加入相转移催化剂来提高反应过程中传质效果等手段对该反应过程进行改进或者强化以避免或者消除以上不利因素。为及时移除反应产物水,首先通过对不同溶剂与水形成共沸物的沸点进行筛选,得出二氯乙烷为合适的溶剂,但二氯乙烷对硝化反应的进行具有一定的抑制作用,因此该实验结果未能实现预期效果:然后采用加入吸水剂以考察其对该硝化反应的影响,结果发现加入适当的吸水剂可以促进该硝化反应的进行。此外,为实现浓硫酸催化剂的替代,对固体酸催化硝化制备2,5-二氯硝基苯过程进行研究。通过多种固体酸催化剂(包括自制与商业固体酸催化剂)进行硝化反应对反应条件探索及实验结果进行分析,得出采用共沉淀法以乙二醇为溶剂制得的复合型ZrO2-Fe2O3/SO42-固体酸催化剂具有较高的催化活性。与TiO2/SO42-及ZrO2/SO42-等固体酸催化剂相比,ZrO2-Fe2O3/SO42-的催化效果更好,通过XRD表征可以发现乙二醇为溶剂制得的ZrO2-Fe2O3/SO42-的四方晶型结构较稳定,峰型较强;由BET表征结果可知在650℃得到的ZrO2/SO42-比表面积相对较大,但其活性相对ZrO2-Fe2O3/SO42-较低。为此,在固体酸硝化反应的同时补加少量的硫酸,则可以大大的提高对二氯苯的转化率。为提高硝化反应过程的传质效果,本文进一步研究了相转移催化剂对该硝化反应的影响,实验结果表明加入适当的相转移催化剂如三辛基甲基氯化铵(MATC)对该硝化反应具有大的促进作用,可以有效的降低该硝化反应所需酸的浓度,缩短反应时间,提高产物得率,对工业运用具有重要的指导意义。