CN102741217A - 烃类进料灵活的高压硝化装置的设计 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通过烃类进料与硝酸水溶液的反应来合成硝基烷类的装置。所述装置可以被设计成使其能够使用同一设备合成一种以上硝基烷。

Description

烃类进料灵活的高压硝化装置的设计
与相关申请的交叉引用
本申请要求2009年12月24日提交的印度临时申请号3187/CHE/2009的优先权，所述申请在此以其全文引为参考。
技术领域
本发明涉及硝基烷合成，更具体来说，涉及使用相同设备从不同烃类进料合成不同硝基烷类的方法和装置。
背景技术
高压硝化是高选择性过程，其允许生产广泛的特种化学品。然而，高压硝化复杂并且资本密集。典型情况下，为了硝化不同化合物，必须使用不同的化学装置或单独的分批过程。高压硝化需要许多件昂贵设备，例如吸收器和汽提装置。因此，对于制造各种硝化化合物的简化、灵活和经济的方法和装置，存在着需求。
发明简述
一方面，说明性实施方案提供了一种装置，其用于选择性地使用第一进料合成至少第一硝基烷并使用第二进料合成至少第二硝基烷，其中第一进料包含第一烃类并且第二进料包含不同的第二烃类。装置包括反应器，其用于选择性地将第一进料和第二进料与硝酸水溶液反应，以产生反应产物料流，其中所述反应产物料流当使用所述第一进料时包含所述第一硝基烷，而当使用所述第二进料时包含所述第二硝基烷。装置还包含分离***，其用于从反应产物料流形成的已回收气体(gas-recovered)的水相和已回收气体的油相；以及回收***，其用于当使用所述第一进料时，从已回收气体的水相和已回收气体的油相中的至少之一回收所述第一硝基烷，以及当使用所述第二进料时，从已回收气体的水相和已回收气体的油相中的至少之一回收所述第二硝基烷。
另一方面，说明性实施方案提供了一种用于合成第一硝基烷和第二硝基烷的方法。所述方法包括：将第一进料在反应器中与硝酸水溶液反应以产生第一反应产物料流；将所述第一反应产物料流在冷却***中骤冷，使其相分离成至少第一气相、第一油相和第一水相；在吸收器中从所述第一气相吸收水溶性和油溶性组分，以形成第一烃类气体料流和第一已回收气体的混合物；在分离器中，从所述第一已回收气体的混合物、第一油相和第一水相形成第一合并的已回收气体的水相和第一合并的已回收气体的油相；以及从所述第一合并的已回收气体的水相和所述第一合并的已回收气体的油相中的至少之一回收所述第一硝基烷。方法还包括：将第二进料在所述反应器中与硝酸水溶液反应以产生第二反应产物料流；将所述第二反应产物料流在所述冷却***中骤冷，使其相分离成至少第二气相、第二油相和第二水相；在吸收器中从所述第二气相吸收水溶性和油溶性组分，以形成第二烃类气体料流和第二已回收气体的混合物；在分离器中，从所述第二已回收气体的混合物、所述第二油相和第二水相形成第二合并的已回收气体的水相和第二合并的已回收气体的油相；以及从所述第二合并的已回收气体的水相和所述第二合并的已回收气体的油相中的至少之一回收所述第二硝基烷。
另一方面，说明性实施方案提供了一种装置，其用于选择性地使用第一进料合成至少第一硝基烷并使用第二进料合成至少第二硝基烷，其中所述第一进料包含第一烃类并且所述第二进料包含不同的第二烃类。所述装置包含反应器，其用于选择性地将所述第一进料和所述第二进料与硝酸水溶液反应，以产生反应产物料流，其中所述反应产物料流当使用所述第一进料时包含所述第一硝基烷，而当使用所述第二进料时包含所述第二硝基烷。装置还包含冷却***，其用于骤冷所述反应产物料流，使其相分离成至少气相、油相和水相；吸收器，其用于从所述气相吸收水溶性和油溶性组分，以形成已回收气体的混合物；汽提塔，其用于从所述已回收气体的混合物移除溶解的有机化合物，以形成汽提过的已回收气体的混合物；分离器，其用于从所述汽提过的已回收气体的混合物、油相和水相形成合并的已回收气体的水相和合并的已回收气体的油相；以及回收***，其用于当使用所述第一进料时，从所述合并的已回收气体的水相和所述合并的已回收气体的油相中的至少之一回收所述第一硝基烷，以及当使用所述第二进料时，从所述已回收气体的水相和所述已回收气体的油相中的至少之一回收所述第二硝基烷。
上述概述仅仅是说明性的，并且不旨在以任何方式进行限制。除了上述的说明性方面、实施方案和特点之外，通过参考附图和下面的详细描述，其他方面、实施方案和特点将变得明显。
附图简述
图1是根据说明性实施方案，用于合成硝基烷类的装置的示意图。
图2是根据说明性实施方案，用于合成硝基丙烷的装置的示意图。
图3是根据说明性实施方案，用于合成硝基环己烷的装置的示意图。
图4是根据说明性实施方案，用于合成硝基叔丁烷的装置的示意图。
图5是根据说明性实施方案，用于合成硝基正辛烷的装置的示意图。
详细描述
第一方面，提供了一种装置，其用于选择性地使用第一进料合成至少第一硝基烷并使用第二进料合成至少第二硝基烷。因此，装置可以具有足够的灵活性，以使用相同设备合成不同的硝基烷类。可以通过这种方式合成的不同硝基烷类包括下列中的两种或以上：2-硝基丙烷、硝基环己烷、硝基叔丁烷和硝基正辛烷。
图1显示了装置100，其用于选择性地使用第一进料合成至少第一硝基烷并使用第二进料合成至少第二硝基烷。可以将烃类进料101和硝酸水溶液102导入反应器103。烃类进料101可以是包含第一烃类的第一进料或包含不同的第二烃类的第二进料。例如，烃类进料可以包括但不限于丙烷、环己烷、异丁烷或正辛烷。烃类进料101和硝酸水溶液102可以在反应器压力和反应温度下反应，以便可以形成包含硝化的化合物和副产物的反应产物料流104。反应产物料流104当使用第一进料时可以包含第一硝基烷，而当使用第二进料时可以包含第二硝基烷。例如，当烃类进料101包含丙烷时，反应产物料流104可以包括硝基丙烷。当烃类进料101包含环己烷时，反应产物料流104可以包括硝基环己烷。当烃类进料101包含异丁烷时，反应产物料流104可以包括硝基叔丁烷。当烃类进料101包含正辛烷时，反应产物料流可以包括硝基正辛烷。
烃类进料101和硝酸水溶液102可以在进入反应器103之前混合或部分混合，或者可选地，它们可以单独添加，并在反应器103内进行混合。此外，烃类进料101和硝酸水溶液102不论是一起还是单独添加，在进入反应器103之前都可以被预热。
硝酸水溶液102可以以水溶液的形式传送到反应器103，所述水溶液含有至少约10wt％、优选至少约15wt％、更优选至少约20wt％的酸。此外，溶液可以含有低于约50wt％、优选低于约40wt％、更优选低于约35wt％的酸。在其他实施方案中，硝酸溶液可以含有约15至约40wt％之间的酸。在其他实施方案中，硝酸溶液可以含有约18至约35wt％之间的酸。
烃类进料101与硝酸水溶液102的摩尔比可以为至少约0.3∶1、更优选至少约0.5∶1。
反应器压力可以为至少约500psi(34atm)、更优选至少约1000psi(68atm)、更优选至少约1200psi(82atm)。在某些实施方案中，压力可以为约1600psi(109atm)或以下，优选为约1500psi(102atm)或以下，更优选为约1400psi(95atm)或以下。在其他实施方案中，压力可以在约1000psi(68atm)至1400psi(95atm)之间。可以使用本技术领域中已知的各种方法将压力维持在所需范围之内，例如通过使用背压调节器。
反应器内的反应温度可以被控制(例如使用热交换流体或使用反应产生的热)到至少约140℃至低于约325℃。在其他实施方案中，温度可以为至少约215℃至低于约325℃。在某些实施方案中，温度可以为至少约180℃、至少约200℃、至少约230℃或至少约240℃。在其他实施方案中，温度可以低于约290℃、低于约280℃、低于约270℃或低于约250℃。在其他实施方案中，温度可以在约200至250℃之间。在其他实施方案中，温度可以在约215至280℃、或约220至270℃之间。
反应物在反应器103中的停留时间可以优选为至少约30秒、更优选至少约90秒。停留时间可以以各种方式来控制，例如通过反应器的长度和/或宽度，或通过使用填充材料。停留时间可以通过用反应器容积除以入口流速来确定。
反应器103可以是下流式构造反应器。也就是说，优选为细长或直线形状例如管形的反应器，可以被放置成使得反应物通过位于反应器顶部或其附近的入口端口添加，然后向下流过反应器，其停留时间足以允许反应发生和所需产物的形成。可以通过位于反应器底部或其附近的出口端口收集产物混合物。
采取下流式构造的反应器的操作，与一般利用水平式的、上流式、螺旋式或分批式高压釜类型的装置的现有技术的***相比，提供了某些优点。具体来说，本发明的下流式构造与这些现有技术的***相比，提供了含有相对低水平的氧化副产物的硝化化合物。
不希望受到任何特定理论的束缚，据信下流式反应器的优点主要得自于它使反应器内液相的量和停留时间降至最低的能力。液相一般具有低的烃类与硝酸的摩尔比。这种低摩尔比在损害硝化的情况下有利于氧化化学，因此在液相中主要发生氧化。在下流式反应器(也被称为滴流床反应器)中，气体是连续相，液体从反应器壁或填充物上滴下。因此，下流式构造的反应器中液相的量被维持在低水平，结果使氧化化学降至最低。
相反，在上流式反应器、也称为泡罩塔中，液体是连续相(并且气泡通过连续液相快速上升)。因此，上流式反应器最大化液体滞留。正如上面提到的，由于氧化主要发生在液相中，因此上流式反应器最大化氧化副产物的形成。同样地，螺旋和水平反应器构造与下流式反应器相比也增加液体停留时间，因此增加氧化化学。螺旋反应器的另一个缺点在于由于难以制造这种形状的大规模反应器，因此它们不适合于工业规模的生产。
反应器103也可以装填有填充材料以促进反应物混合和热传递，和/或改变反应器容积。在例如丙烷硝化***中，由于希望增加反应产物料流中2，2-二硝基丙烷的浓度，因此反应器的填充可能是优选的。适合的填充材料可以包括例如玻璃珠、不规则填充物或结构性填充物，例如在蒸馏装置中典型使用的。其他填充材料在本技术领域中是已知的，并且可以使用。反应器103也可以是未填充的反应器。
然后可以使反应产物料流104进入冷却***105。冷却***105可以是例如三相闪蒸器。在冷却***105中，反应产物料流104可以被骤冷，以便将其分离成至少气相106、油相107和水相108。气相106、油相107和水相108中的一相或多相可以含有硝化的化合物。
气相106可以进入吸收器109，所述吸收器用于从气相106吸收水溶性和油溶性组分，以形成第一烃类气体料流110和已回收气体的混合物111。吸收器109可以使用新鲜或再循环的水，以从气相106吸收水溶性和油溶性组分。
然后可以使已回收气体的混合物111进入汽提装置112，在其中溶解的有机化合物可以作为第二烃类气体料流113释放，产生汽提过的已回收气体的混合物114。汽提过的已回收气体的混合物114、油相107和水相108可以进入分离器115，所述分离器用于从汽提过的已回收气体的混合物114、油相107和水相108形成合并的已回收气体的水相116和合并的已回收气体的油相117。例如，汽提过的已回收气体的混合物114的水溶性部分可以与水相108合并以形成合并的已回收气体的水相116，并且汽提过的已回收气体的混合物114的油溶性部分可以与油相107合并以形成合并的已回收气体的油相117。
然后，合并的已回收气体的水相116和/或合并的已回收气体的油相117可以进入回收***118，用于回收硝基烷119。可以从合并的已回收气体的油相117或合并的已回收气体的水相116或两者回收硝基烷119。回收***118可以包括至少一个汽提装置。除了其他元件之外，回收***118还可以包括硝基烷回收区段，其可以包括多个用于回收所需硝基烷的塔、用于中和油相107中的有机酸的中和器以及用于对中和过的油料流进行水洗的Karr
Figure BPA00001577424400081
塔。当烃类进料101包含第一烃类时，硝基烷119可以是第一硝基烷。当烃类进料101包含第二烃类时，硝基烷119可以是第二硝基烷。
在说明性实施方案中，第一烃类进料可以包含丙烷，第一硝基烷可以是2-硝基丙烷，并且第二烃类进料可以包含异丁烷，第二硝基烷可以是硝基叔丁烷。在另一个说明性实施方案中，第一烃类进料可以包含环己烷，第一硝基烷可以是硝基环己烷，并且第二烃类进料可以包含正辛烷，第二硝基烷可以是硝基正辛烷。
在说明性实施方案中，也可以使用第三进料合成第三硝基烷。第三进料可以包括与第一烃类和第二烃类不同的第三烃类。在另一个说明性实施方案中，也可以使用第四进料合成第四硝基烷。第四进料可以包括与第一烃类、第二烃类和第三烃类不同的第四烃类。
根据一个实施方案，将丙烷与硝酸水溶液在本文所述的特定过程条件下反应以形成2-硝基丙烷和其他硝化的链烷烃。丙烷与硝酸的反应可以在耐腐蚀反应器、例如钛反应器中进行。反应器任选被壳包围，所述壳具有入口和出口，用于将传热流体进料到反应器。传热流体可以是例如油，其允许将反应温度控制在所需参数之内。
然而，应该指出，由于硝酸与丙烷之间的反应是放热的，因此壳和传热流体的使用不是必需的。可以通过简单地调节反应物的添加速率和/或浓度，将反应温度调控到所需参数范围内。
实施例
使用计算机模拟证实了各个实施例。表1-4中的设计基础来自于实验室运行。
实施例1.丙烷的硝化
在如下过程条件下，使用约30wt％稀硝酸水溶液作为硝化剂将丙烷硝化：约1400psig的反应器压力，约230℃的反应器温度，约120秒的停留时间和约1.5∶1的丙烷与硝酸摩尔比。图2显示了用于合成硝基丙烷的装置200。将包含丙烷的烃类进料201和硝酸水溶液202导入到反应器203中并进行反应，以形成反应产物料流204。来自于反应器203的典型的反应产物料流204的组成概述在表1中。
表1.用于丙烷硝化的反应产物料流组成
  组分   重量百分数   lb/h
  水   68.7   46517
  一氧化碳   0.9   613
  氮气   0.5   339
  一氧化氮   3.2   2134
  一氧化二氮   0.7   449
  丙烷   13.5   9173
  二氧化碳   1.7   1183
  丙酮   0.2   117
  乙酸   1.8   1241
  硝基甲烷   0.1   62
  硝基乙烷   0.1   42
  丙酸   0.2   147
  2-硝基丙烷   7.5   5064
  1-硝基丙烷   0.7   460
  2，2-二硝基丙烷   0.3   215
下游分离设备例如吸收器和汽提装置，根据从反应器出去的料流的浓度和流速来设计。
下面概述的含水再循环丙烷硝化流程是在5064lb/h的2-硝基丙烷生产率基础上设计的。将反应产物料流204在第一冷凝器205中冷却以产生冷凝的反应产物料流206，其是多相产物料流，并进入第一三相闪蒸器207。第一三相闪蒸器207执行冷凝的反应产物料流206的三相(汽-液-液)闪蒸/骤冷，并产生气相208和两种不同的液相——油相209(包括硝基烷类)和水相210(包括水和有机酸)。将油相209在第二冷凝器211中冷却到约10至20℃之间，以产生冷凝的油相212来降低塔顶中硝基丙烷的损失。将冷凝的油相212导入吸收器213。水相210进入料流分流器214，其将水相210分流成第一含水料流215和第二含水料流216。料流分流器214可以包括至少一个流量表，以控制第一含水料流215和第二含水料流216中水相210的量。第一含水料流215进入再循环***217。再循环***217将第一含水料流215与硝酸水溶液202混合，以便在进入反应器203之前将硝酸水溶液202用第一水性料流215稀释。
在高压丙烷硝化中，已经成功地证实源自于硝化产物骤冷的70-80％的水相210可以与其溶解的有机酸和硝基烷类内含物一起直接重循环回去。这可以有利地导致操作简化，并降低资本和能量密集度。
根据这种流程，从反应器后第一三相闪蒸器207出来的约70-80％的水相210作为硝酸稀释液被再循环到反应器203。硝基丙烷(2-硝基丙烷和1-硝基丙烷)典型地在水中具有低溶解性，导致在含水再循环料流中的浓度约为8200ppm。此外，硝基丙烷与丙烷相比反应性明显更低，因此它们在反应器中的存在将不显著影响反应器性能。
吸收器213从气相208吸收水溶性和油溶性组分进入冷凝的油相212和进入第二含水料流216中，以形成烃类气体料流218和已回收气体的混合物219。在吸收器213中，将气相208在约41-74psi(3-5atm)下用所有挥发物的蒸汽220进行蒸汽汽提，然后将得到的基本上含有未反应的丙烷和气体副产物的烃类气体料流218，在两级压缩机221中压缩至约147psi(10atm)，然后将压缩的烃类气体料流222送往丙烷回收。
将来自于吸收器213的已回收气体的混合物219在第三冷凝器223中冷却，以产生冷凝的已回收气体的混合物224，将其在分离器225中相分离成已回收气体的水相226和已回收气体的油相227。在可选实施方案中，冷凝的油相212和第二含水料流216不进入吸收器213，而是直接进入分离器225。在这样的可选实施方案中，冷凝的已回收气体的混合物224可以进入汽提装置，以在进入分离器225之前除去溶解的有机化合物。在分离器225中，可以从汽提过的已回收气体的混合物、冷凝的油相212和第二含水料流216形成合并的已回收气体的水相和合并的已回收气体的油相。例如，汽提过的已回收气体的混合物的水溶性部分可以与第二含水料流216合并以形成合并的已回收气体的水相，并且汽提过的已回收气体的混合物的油溶性部分可以与冷凝的油相212合并以形成合并的已回收气体的油相。在回收***中，硝基丙烷从已回收气体的水相226和已回收气体的油相227两者回收。已回收气体的水相226被进一步送往第一汽提装置228，所述第一汽提装置在大气压下运行以回收溶解的硝基丙烷。第一汽提装置228将已回收气体的含水料流226分成第一塔顶产物229和第一塔底产物230。水、有机酸和硝酸作为第一塔底产物230获得，而第一塔顶产物229被冷却并分离(倾析)，以获得硝基丙烷。第一塔底产物230被送往水处理区段，以回收有机酸。
将第一塔顶产物229导入第四冷凝器231以产生冷凝的第一塔顶产物232，将其导入第一闪蒸罐233以提供第二塔顶产物234和第二塔底产物235。然后将第二塔顶产物234导入第五冷凝器236以产生冷凝的第二塔顶产物237，然后将其导入第二闪蒸罐238以提供第三塔顶产物239和第三塔底产物240。将第二塔底产物235与第三塔底产物240合并以形成第四塔底产物241。第四塔底产物241进入第二三相闪蒸器242以产生第四塔顶产物243、主要为油相的中间产物244和主要为水相的第五塔底产物245。将第五塔底产物245再循环回到已回收气体的水相226。将第四塔顶产物243与第三塔顶产物239合并以形成不可冷凝的料流246。与没有含水再循环的常规流程相比，不可冷凝的料流246小，并且含有可忽略量的丙烷和2-硝基丙烷，因此消除了对尾气回收塔的需求。
将中间产物244与已回收气体的油相227合并以产生第一油料流247。第一油料流247含有回收的硝基丙烷以及可能需要移除的溶解的有机酸。在混合器249中向第一油料流247加入碳酸氢钠248，产生第一中和的油料流250。然后将第一中和的油料流250导向中和罐251，所述中和罐被搅拌以允许充分混合并脱除在中和期间释放的二氧化碳。第二中和的油料流252流出中和罐251。将二氧化碳253从中和罐251中排出，并将第二中和的油料流252(含有溶解的盐类)送往Karr
Figure BPA00001577424400121
塔254，用去离子水255洗掉溶解的盐类，以形成洗涤过的油料流256和洗涤过的含水料流257。已知往复式Karr
Figure BPA00001577424400122
塔是一种有效的传质装置。Karr
Figure BPA00001577424400123
塔是一种有效的逆流液/液萃取装置，其以相当高的物料通过额(高达1500gal/hr/ft2或约60m3/hr/m2)提供良好的传质。由于搅拌强度容易调节并且装置可以在大范围的进料速率下运行而不降低性能，因此Karr
Figure BPA00001577424400131
塔也允许相当大的操作灵活性。来自于Karr塔254的洗涤过的含水料流257含有溶解的硝基丙烷，将其在第六冷凝器258中冷凝以产生冷凝的洗涤过的含水料流259，再将其送往第二汽提装置260，用蒸汽261汽提。第二汽提装置260将冷凝的洗涤过的含水料流259分成第五塔顶产物262和第六塔底产物263，后者被送往废水区段。第五塔顶产物262进入第七冷凝器264以产生冷凝的第五塔顶产物265。冷凝的第五塔顶产物265进入第三三相闪蒸器266，其将冷凝的第五塔顶产物265分离成第二气相267、第二油相268和第二水相269。将第二水相269返回到第二汽提装置260。将第二油相268与洗涤过的油料流256合并以形成第二油料流270，将其通往硝基烷回收区段(NRS)271。
NRS由三个塔构成，即合并的干燥-挥发物移除塔(CDVR)272、2-硝基丙烷塔273和1-硝基丙烷塔274。第二油料流270进入CDVR272，并汽提其挥发性有机化合物(例如丙酮和丁烷)、水和低分子量硝基烷类(例如硝基甲烷和硝基乙烷)，其在CDVR塔顶产物275中离开CDVR 272。CDVR塔底产物276主要含有2-硝基丙烷、1-硝基丙烷、2，2-二硝基丙烷和残留量的硝基丁烷。CDVR塔底产物276被送往2-硝基丙烷塔273，所述塔主要回收第一硝基烷料流277中的基本上纯的2-硝基丙烷。将2-硝基丙烷塔底产物278送往1-硝基丙烷塔274，所述塔回收第二硝基烷料流279中的基本上纯的1-硝基丙烷和1-硝基丙烷塔塔底产物280中的重质物质(例如2，2-二硝基丙烷、1-硝基丁烷和2-硝基丁烷)。
实施例2.环己烷的硝化
在本实施例中，使用30％硝酸执行了10程环己烷硝化，并研究了压力、反应器温度和烃类与硝酸的摩尔比对收率和转化率的影响。可以实现高于99％的硝酸转化率和20-40％范围内的环己烷转化率。被设计用于丙烷硝化的同向下流式反应器对硝化环己烷来说非常有效。
接下来，将烃类相用碳酸氢钠溶液洗涤以便中和任何酸性。将烃类相在汽提出环己烷之前进行中和以及水洗，以获得快速有效的烃类/水相分离。
将来自于分离器的油进料到80个塔盘的Karr
Figure BPA00001577424400141
塔，其具有可变的驱动装置以调节混合强度。去离子水在塔的顶部附近进料，而分离的油在塔的底部附近进料。
使用与上面对丙烷硝化所讨论的基本上相同的制造设置来硝化环己烷并获得产品纯度规格范围内的硝基环己烷。使用约30wt％稀硝酸水溶液作为硝化剂，在下述过程条件下对环己烷进行硝化：约1200psig的反应器压力，约220℃的反应器温度，约120秒的停留时间和约2∶1的环己烷与硝酸的摩尔比。图3显示了用于合成硝基环己烷的装置300。将包含环己烷的烃类进料301和硝酸水溶液302导入到反应器303中并反应，以形成反应产物料流304。来自于反应器303的典型反应产物料流304的组成概述在表2中。
表2.用于环己烷硝化的反应产物料流的组成
  组分   重量百分数   lb/h
  水   49.2   19816
  硝酸   0.3   108
  环己烷   29.5   11875
  环己醇   0.7   270
  硝基环己烷   12.6   5064
  琥珀酸   0.5   198
  戊二酸   0.9   372
  己二酸   1.5   605
  二氧化碳   1.9   750
  一氧化二氮   0.7   279
  一氧化氮   1.6   627
  氮气   0.5   218
  一氧化碳   0.2   66
设计基础是在反应器中生产5064lb/h的硝基环己烷。过程在与实施例1中用于丙烷硝化的基本上相同的制造设置中执行，区别在于在吸收器后添加了冷凝器和闪蒸罐，并在第一汽提装置后添加了两个分离器。
将反应产物料流304在第一冷凝器305中冷却以产生冷凝的反应产物料流306，其进入三相闪蒸器307。三相闪蒸器307执行冷凝的反应产物料流306的三相(汽-液-液)闪蒸/骤冷，并产生气相308和两种不同的液相——油相309(包括硝基烷类)和水相310(包括水和有机酸)。油相309和水相310比实施例1中丙烷硝化中的油相209和水相210的分离好得多，原理上是由于环己烷更高的疏水性和与水的相当大的密度差(ρ＝0.8g/cc)。
使用再循环水相作为硝酸的稀释剂不能用于环己烷的硝化，这是由于己二酸在水中的溶解性限制——其可能引起酸沉淀。因此，在这种情况下将全部水相310进料到吸收器311中。将油相309、水相310和气相308导入吸收器311。吸收器311将来自于气相308的水溶性和油溶性组分吸收到油相309和水相310中，以形成烃类气体料流312和第一已回收气体的混合物313。在吸收器311中，水相310和油相309用所有不可冷凝气体的蒸汽314进行蒸汽汽提。
得到的烃类气体料流312进入第二冷凝器315以产生冷凝的烃类气体料流316。冷凝的烃类气体料流进入闪蒸罐317以产生含有产物废气的第一塔顶产物318和含有冷凝的环己烷的第一塔底产物319。将第一塔顶产物318通往硝酸回收区段。将第一塔底产物319与主要含有未反应的环己烷、硝基环己烷、水、环己醇、己二酸和琥珀酸的第一已回收气体的混合物313合并，以产生第二已回收气体的混合物320，将其在分离器321中相分离成已回收气体的水相322和已回收气体的油相323。在分离期间，一些二羧酸由于其亲水性质从第二已回收气体的混合物320中被洗掉。
在可选实施方案中，油相309和水相310不进入吸收器311，而是直接进入分离器321。在这样的可选实施方案中，第一已回收气体的混合物313可以在与第一塔底产物319合并以产生第二已回收气体的混合物320之前进入汽提装置，以除去溶解的有机化合物。然后可以将第二已回收气体的混合物进入分离器321，在那里可以从汽提过的已回收气体的混合物、油相309和水相310形成合并的已回收气体的水相和合并的已回收气体的油相。例如，可以将汽提过的已回收气体的混合物的水溶性部分与水相310合并以形成合并的已回收气体的水相，并可以将汽提过的已回收气体的混合物的油溶性部分与冷凝的油相309合并以形成合并的已回收气体的油相。
在丙烷硝化的情况下，相当量的2-硝基丙烷夹带在已回收气体的水相322中(1.7％/304lb/h)；然而在这种情况下，来自于分离器321的已回收气体的水相322含有可忽略量(500ppm/3.9lb/h)的产物硝基环己烷。因此，该已回收气体的水相322被直接送往水处理区段。在回收***中从已回收气体的油相323回收硝基环己烷。已回收气体的油相323除了硝基烷类和有机酸之外含有未反应的环己烷，并被直接送往中和区段。
在混合器325中向已回收气体的油相323添加碳酸氢钠324，产生含有己二酸和琥珀酸的水溶性钠盐的第一中和的油料流326。然后将第一中和的油料流326送往中和罐327，所述中和罐被搅拌以允许充分混合并脱除在中和期间释放的二氧化碳。第二中和的油料流328离开中和罐327。将二氧化碳329从中和罐327排出，并将第二中和的油料流328(含有水溶性盐类)送往Karr
Figure BPA00001577424400171
塔330，用去离子水331洗掉溶解的盐类，以形成洗涤过的油料流332和洗涤过的含水料流333，后者被送往废水区段。然后将洗涤过的油料流332送往第一汽提装置334。第一汽提装置334将洗涤过的油料流332分成第二塔顶产物335和第二塔底产物336。加入水337以在第二塔顶产物335处共沸蒸馏环己烷和环己醇，并在第二塔底产物336中获得高沸点硝基环己烷。第二塔顶产物335进入第三冷凝器338以产生冷凝的第二塔顶产物339，其然后进入第二分离器340以产生被送往水处理区段的含水料流341和包含未反应的环己烷和一些硝基环己烷的第一油料流342。将第一油料流342再循环回到再循环***343，在那里将第一油料流342与烃类进料301合并。
第二塔底产物336含有环己醇、硝基环己醇、重质物质(例如硝基醇类和二硝基化合物)和水。第二塔底产物336进入第四冷凝器344以产生冷凝的第二塔底产物345，其然后进入第三分离器346。第三分离器346将冷凝的第二塔底产物345分离成第二含水料流347和第二油料流348。将第二油料流348送往硝基烷回收区段(NRS)349。将第二水性料流347送往水处理区段。
NRS包括两个塔，即合并的干燥-挥发物移除塔(CDVR)350和硝基环己烷塔351。油料流348进入CDVR 350，水和环己醇在CDVR塔顶产物352中离开CDVR 350。CDVR塔底产物353主要包含硝基环己烷和重质物质(例如硝基醇类和二硝基化合物)。将CDVR塔底产物353送往硝基环己烷塔351，所述塔主要回收第一硝基烷料流354中的基本上纯的硝基环己烷和硝基环己烷塔塔底产物355中的重质物质(例如硝基醇类和二硝基化合物)。
因此，向2-硝基丙烷过程添加相对简单的设备(三个冷凝器(315、338和344)、闪蒸罐(317)和两个分离器(340和346))，并且绕过某些区段，能够在与用于2-硝基丙烷的基本上相同的生产设施中制造硝基环己烷。
实施例3.异丁烷的硝化
硝基叔丁烷是可以通过高压硝化容易地合成的潜在有用的分子。通过高压硝化对异丁烷进行硝化导致以大约96％的选择性形成硝基叔丁烷。主要的硝化副产物是1-硝基-2-甲基丙烷的异构体。可以实现高的硝酸转化率(＞95％)和约10至30％范围内的异丁烷转化率。
来自于反应的气态副产物通常是硝化废气：CO、CO2、N2、N2O和NO，以及液体副产物，其包括硝基醇类、硝基化合物和氧化副产物例如硝基叔丁烷、2-硝基丁烷、1-硝基-2-甲基丙烷(硝基叔丁烷的异构体)、2-硝基-2-甲基-1-丙醇(NMP)、1-硝基-2-甲基-2-丙醇、1，2-二硝基-2-甲基丙烷，和乙酸。在实验室中，液体硝化产物在分液漏斗中容易地相分离成烃类和水相。使用去离子水和碳酸氢钠中和烃类相，并且混合物容易分离。
使用约30wt％稀硝酸水溶液作为硝化剂，在如下过程条件下对异丁烷进行硝化：约1200psig的反应器压力，约210℃的反应器温度，约120秒的停留时间和约1.3∶1的异丁烷与硝酸的摩尔比。图4显示了用于合成硝基叔丁烷的装置400。将包含异丁烷的烃类进料401和硝酸水溶液402导入反应器403并反应，形成反应产物料流404。来自于反应器403的典型反应产物料流404的组成，概述在表3中。
表3.用于异丁烷硝化的反应器产物料流的组成
  组分   重量百分数   lb/h
  异丁烷   13.8   9860
  硝酸   0.8   537
  水   69.4   49620
  硝基叔丁烷   7.1   5064
  2-硝基丁烷   0.3   179
  1-硝基-2-甲基-丙烷   0.2   145
  1-硝基-2-甲基-2-丙醇   0.3   202
  2-硝基-2-甲基-丙醇   1.4   998
  1，2-二硝基-2-甲基丙烷   1.2   882
  乙酸   1.4   982
  一氧化氮   1.4   1027
  一氧化二氮   0.5   333
  氮气   0.4   317
  一氧化碳   0.3   191
  二氧化碳   1.6   1117
根据实验室研究，设计了概念性过程流程图，使得以与实施例1和2中用于丙烷和环己烷硝化的相同的制造设置来制造硝基叔丁烷。设计基础是在反应器403中生产5064lb/h的硝基叔丁烷。
将反应产物料流404在第一冷凝器405中冷却以产生冷凝的反应产物料流406，其进入第一三相闪蒸器407。第一三相闪蒸器407执行冷凝的反应产物料流406的三相(汽-液-液)闪蒸/骤冷，并产生包括NO、N2O、N2、CO和CO2的气相408以及两种不同液相——油相409(包括硝基烷类)和水相410(包括水和有机酸)。将油相409在第二冷凝器411中冷却至约10至20℃之间，以产生冷凝的油相412来降低塔顶中的硝基叔丁烷损失。将冷凝的油相412导入吸收器413。水相410进入料流分流器414，其将水相410分流成第一含水料流415和第二含水料流416。料流分流器414可以包括至少一个流量表，以控制第一含水料流415和第二含水料流416中水相410的量。第一含水料流415进入再循环***417。再循环***417将第一含水料流415与硝酸水溶液402混合，使得在硝酸水溶液402进入反应器403之前将其用第一含水料流415稀释。
优选情况下，从反应器后第一三相闪蒸器407出来的70-80％的水相410作为硝酸稀释液被再循环到反应器403。硝基烷类典型地在水中具有低溶解性，此外硝基烷类与烷类相比反应性明显更低，因此它们在反应器中的存在将不显著影响反应器性能。
吸收器413将来自于气相408的水溶性和油溶性组分吸收到油相409和第二含水料流416中，以形成烃类气体料流418和已回收气体的混合物419。在吸收器413中，将气相408在约41-74psi(3-5atm)下用所有挥发物的蒸汽420进行蒸汽汽提，然后将得到的基本上包含未反应的异丁烷和气体副产物的烃类气体料流418，在两级压缩机421中压缩至约147psi(10atm)，然后将压缩的烃类气体料流422送往异丁烷回收。将来自于吸收器413的已回收气体的混合物419在第三冷凝器423中冷却，以产生冷凝的已回收气体的混合物424，将其在分离器425中相分离成已回收气体的水相426和已回收气体的油相427。与其他烃类例如丙烷、环己烷和正辛烷的硝化不同，异丁烷的硝化形成不想要的重质硝基烷醇(1-硝基-2-甲基-2-丙醇和2-硝基-2-甲基-2-丙醇)，其与副产物有机酸和未反应的硝酸一起残留在已回收气体的水相426中。在回收***中，从已回收气体的水相426和已回收气体的油相427两者回收硝基叔丁烷。
在可选实施方案中，冷凝的油相412和第二含水料流416不进入吸收器413，而是直接进入分离器425。在这样的可选实施方案中，冷凝的已回收气体的混合物424可以在进入分离器425之前进入汽提装置，以除去溶解的有机化合物。在分离器425中，可以从汽提过的已回收气体的混合物、冷凝的油相412和第二含水料流416形成合并的已回收气体的水相和合并的已回收气体的油相。例如，可以将汽提过的已回收气体的混合物的水溶性部分与第二含水料流416合并以形成合并的已回收气体的水相，并且可以将汽提过的已回收气体的混合物的油溶性部分与冷凝的油相412合并以形成合并的已回收气体的油相。
将已回收气体的水相426进一步送往第一汽提装置428，所述第一汽提装置在大气压下运行以回收溶解的硝基叔丁烷。第一汽提装置428将已回收气体的含水料流426分成第一塔顶产物429和第一塔底产物430，后者被送往水处理区段。水、有机酸和硝酸作为第一塔底产物430获得，而第一塔顶产物429被冷却并分离以获得硝基叔丁烷。
将第一塔顶产物429导入第四冷凝器431以产生冷凝的第一塔顶产物432，其被导入第一闪蒸罐433以提供第二塔顶产物434和第二塔底产物435。然后将第二塔顶产物434导入第五冷凝器436以产生冷凝的第二塔顶产物437，然后将其导入第二闪蒸罐438以提供第三塔顶产物439和第三塔底产物440。将第二塔底产物435与第三塔底产物440合并以形成第四塔底产物441。第四塔底产物441进入第二三相闪蒸器442，以产生第四塔顶产物443、主要为油相的中间产物444和主要为水相的第五塔底产物445。将第五塔底产物445重循环回到已回收气体的水相426。将第四塔顶产物443与第三塔顶产物439合并以形成不可冷凝的料流446。
将中间产物444与已回收气体的油相427合并以产生第一油料流447。第一油料流447含有回收的硝基叔丁烷以及可能需要移除的溶解的有机酸。在混合器449中向第一油料流447加入碳酸氢钠448，产生第一中和的油料流450。然后将第一中和的油料流450送往中和罐451，所述中和罐被搅拌以允许充分混合并脱除在中和期间释放的二氧化碳。第二中和的油料流452排出中和罐451。将二氧化碳453从中和罐451中排出，并将第二中和的油料流452(含有溶解的乙酸盐)送往Karr
Figure BPA00001577424400221
塔454，用去离子水455洗掉溶解的盐，以形成洗涤过的油料流456和洗涤过的含水料流457。已知往复式Karr
Figure BPA00001577424400222
塔是一种有效的传质装置。来自于Karr
Figure BPA00001577424400223
塔454的洗涤过的含水料流457含有溶解的硝基叔丁烷和一些重质硝基烷醇，将其在第六冷凝器458中冷凝以产生冷凝的洗涤过的含水料流459，其被送往第二汽提装置460，用蒸汽461进行汽提。第二汽提装置460将冷凝的洗涤过的含水料流459分成第五塔顶产物462和第六塔底产物463，后者被送往废水区段。第五塔顶产物462进入第七冷凝器464以产生冷凝的第五塔顶产物465。冷凝的第五塔顶产物465进入第三三相闪蒸器466，其将冷凝的第五塔顶产物465分离成第二气相467、第二油相468和第二水相469。将第二水相469返回到第二汽提装置460。将第二油相468与洗涤过的油料流456合并以形成第二油料流470，将其通往硝基烷回收区段(NRS)471。
NRS由至少两个塔构成，即合并的干燥-挥发物移除塔(CDVR)472和硝基叔丁烷塔473。第二油料流470进入CDVR 472。与实施例1和2中丙烷和环己烷的硝化不同，在这种情况下CDVR 472将待回收的剩余的未反应的反应物(异丁烷)474回收回到反应器403。将CDVR塔底产物475送往硝基叔丁烷塔473，其回收含有所需纯度规格的硝基叔丁烷的第一硝基烷料流476。硝基叔丁烷塔底产物477可以被废弃，或者可以进一步处理以回收少量组分。
实施例4.正辛烷的硝化
通过高压硝化对正辛烷进行硝化导致形成硝基正辛烷。可以实现高的硝酸转化率(＞99％)和约53至56％范围内的正辛烷转化率。
来自于反应的气态副产物通常是硝化废气：CO、CO2、N2、N2O和NO，以及液体副产物，其包括正辛酮、正辛醇、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸和低挥发性重质物质(例如硝基醇类和二硝基化合物)。在实验室运行期间，液体硝化产物在分液漏斗中容易地相分离成烃类和水相。使用去离子水和碳酸氢钠中和烃类相，并且混合物容易分离(倾析)。
使用约30wt％稀硝酸水溶液作为硝化剂在如下过程条件下将正辛烷硝化：约1200psig的反应器压力，约220℃的反应器温度，约120秒的停留时间和约1.2∶1的正辛烷与硝酸的摩尔比。图5显示了用于合成硝基正辛烷的装置500。将含有正辛烷的烃类进料501和硝酸水溶液502导入反应器503并反应，以形成反应产物料流504。来自于反应器503的典型反应产物料流504的组成概述在表4中。
表4.用于正辛烷硝化的反应器产物料流的组成
  组分   重量百分数   lb/h
  水   54.4   13141
  硝酸   0.0   7
  正辛烷   17.4   4202
  正辛醇   1.7   406
  正辛酮   0.6   135
  硝基正辛烷   21.0   5064
  乙酸   0.8   200
  丙酸   0.7   164
  丁酸   0.5   113
  戊酸   0.2   40
  二氧化碳   1.0   244
  二氧化氮   0.0   0
  一氧化二氮   0.6   134
  一氧化氮   0.1   15
  氮气   0.8   184
  一氧化碳   0.4   86
根据实验室研究设计了概念性过程流程图，以便在与实施例1、2和3中所使用的相同的制造设置中生产硝基叔丁烷。设计基础是在反应器503中生产5064lb/h的硝基正辛烷。该设计与实施例2中用于环己烷硝化的设计类似。
将反应产物料流504在第一冷凝器505中冷却以产生冷凝的反应产物料流506，其进入三相闪蒸器507。三相闪蒸器507执行冷凝的反应产物料流506的三相(汽-液-液)闪蒸/骤冷，并产生气相508和两种不同的液相——油相509(包括硝基烷类)和水相510(包括水和有机酸)。由于正辛烷的较大疏水性及其与水的相当大的密度差(ρ＝0.7g/cc)，油相和水相在原理上容易分离。
水相510进入料流分流器511，其将水相510分流成第一含水料流512和第二含水料流513。料流分流器511可以包括至少一个流量表以控制第一含水料流512和第二含水料流513中的水相510的量。第一含水料流512进入再循环***514。再循环***514将第一含水料流512与硝酸水溶液502混合，使得在硝酸水溶液502进入反应器503之前将其用第一含水料流512稀释。
优选情况下，从反应器后三相闪蒸器507出来的70-80％的水相510作为硝酸稀释液被再循环到反应器503。硝基烷类典型地在水中具有低溶解性。此外硝基烷类与烷类相比反应性明显更低，因此它们在反应器中的存在将不显著影响反应器性能。
将油相509、第二含水料流513和气相508导入吸收器515。吸收器515将来自于气相508的水溶性和油溶性组分吸收到油相509和第二含水料流513中，形成烃类气体料流516和已回收气体的混合物517。在吸收器515中，将第二含水料流513和油相509用所有不可冷凝的气体的蒸汽518进行蒸汽汽提。由于只有很少或没有正辛烷从吸收器515顶部离开，因此绕过了在实施例2(环己烷硝化)中存在的第二冷凝器315和闪蒸罐317，并将含有产物废气例如NO、N2O、CO、CO2并含有非常少正辛烷的烃类气体料流516直接送往硝酸回收区段。
将已回收气体的混合物517在分离器519中相分离成已回收气体的水相520和已回收气体的油相521。来自于分离器519的已回收气体的水相520含有可忽略量(96ppm/0.4lb/h)的产物硝基正辛烷。因此，将该已回收气体的水相520直接送往水处理区段。在回收***中从已回收气体的油相521回收硝基正辛烷。已回收气体的油相521含有未反应的正辛烷以及硝基烷类和有机酸(例如乙酸、丙酸、丁酸和戊酸)，并被直接送往中和器区段。
在可选实施方案中，油相509和第二含水料流513不进入吸收器515，而是直接进入分离器519。在这样的可选实施方案中，已回收气体的混合物517可以进入汽提装置，以在进入分离器519之前除去溶解的有机化合物。在分离器519中，可以从汽提过的已回收气体的混合物、油相509和第二含水料流513形成合并的已回收气体的水相和合并的已回收气体的油相。例如，可以将汽提过的已回收气体的混合物的水溶性部分与第二含水料流513合并以形成合并的已回收气体的水相，并且可以将汽提过的已回收气体的混合物的油溶性部分与油相509合并以形成合并的已回收气体的油相。
在混合器523中向已回收气体的油相521加入碳酸氢钠522，产生第一中和的油料流524。然后将第一中和的油料流524送往中和罐525，所述中和罐被搅拌以允许充分混合并脱除在中和期间释放的二氧化碳。将第二中和的油料流526排出中和罐525。将二氧化碳527从中和罐525排出，并且将第二中和的油料流526(含有溶解的盐类)送往Karr
Figure BPA00001577424400261
塔528，用去离子水529洗掉溶解的盐类，以形成洗涤过的油料流530和洗涤过的含水料流531，后者被送往废水区段。然后将洗涤过的油料流530送往第一汽提装置532。第一汽提装置532将洗涤过的油料流530分成塔顶产物533和塔底产物534。加入水535以在塔顶产物533处共沸蒸馏正辛烷、正辛醇和正辛酮，并在塔底产物534中获得高沸点硝基正辛烷。塔顶产物533进入第二冷凝器536以产生冷凝的塔顶产物537，其然后进入第二分离器538以产生基本上为水的第三含水料流539和包含未反应的正辛烷(以及正辛醇、正辛酮和一些硝基正辛烷)的第一油料流540。将第三含水料流539送往水处理区段。将第一油料流540再循环回到再循环***541，在其中将第一油料流540与烃类进料501合并。
塔底产物534含有正辛醇、硝基正辛烷、重质物质(例如硝基醇类和二硝基化合物)和水。塔底产物534进入第三冷凝器542以产生冷凝的塔底产物543，其然后进入第三分离器544。第三分离器544将冷凝的第一塔底产物543分离成第四含水料流545和第二油料流546。将第四含水料流545送往水处理区段。将第二油料流546送往硝基烷回收区段(NRS)547。
NRS由两个塔构成，即合并的干燥-挥发物移除塔(CDVR)548和硝基正辛烷塔549。油料流546进入CDVR 548，水、正辛醇和正辛酮在CDVR塔顶产物550中离开CDVR 548。CDVR塔底产物551主要含有硝基正辛烷和重质物质(例如硝基醇类和二硝基化合物)。将CDVR塔底产物551送往硝基正辛烷塔549，所述塔主要回收第一硝基烷料流552中的基本上纯的硝基正辛烷和硝基正辛烷塔塔底产物553中的重质物质(例如硝基醇类和二硝基化合物)。
实施例概述
实施例1-4显示了所设计的具有进料灵活性的下游工艺流程，以运行用于至少四种不同进料例如丙烷、异丁烷、环己烷和正辛烷的硝化的制造装置。下面的表5和6显示了用于上面在实施例1、2、3和4中讨论的四种烷烃消化情况的吸收器(显示为213、311、413和515)和第一汽提装置(显示为228、334、428和532)的流体力学特征。吸收器和第一汽提装置可以是填充塔，在最简单的不规则填充的填充物情况下其尺寸分别为2.25-2.4和2.20-3.32英尺的直径。可以决定填充塔的有效运行的参数是最大负荷分率和压力降/英尺塔长。典型情况下，工业上运行的填充塔被设计成在70-80％的最大负荷分率和最高1英寸水的压力降/英尺塔长下运行。尽管最佳塔直径随着待硝化的烃类而变，但可以使用最大塔直径(对于吸收器来说为2.4英尺，对于第一汽提装置来说为3.32英尺)，允许将同样的设备用于不同烃类的硝化，并因此允许进料灵活性硝化装置设计。
表5、吸收器塔的流体动力学特征
Figure BPA00001577424400271
表6、第一汽提装置塔的流体动力学特征
Figure BPA00001577424400281
尽管上面已根据优选实施方案对本发明进行了描述，但它可以在本公开的精神和范围之内进行修改。因此，本申请意欲覆盖使用了本文公开的通用原理的任何变化、利用或改变。此外，本申请意欲覆盖在本发明所属技术领域中的已知和惯常实践范围内并且在下面的权利要求书的限制之内的与本公开内容的偏离。

Claims (20)

1.装置，其用于选择性地使用第一进料合成至少第一硝基烷并使用第二进料合成至少第二硝基烷，其中所述第一进料包含第一烃类并且所述第二进料包含不同的第二烃类，所述装置包括：
反应器，其用于选择性地将所述第一进料和所述第二进料与硝酸水溶液反应，以产生反应产物料流，其中所述反应产物料流当使用所述第一进料时包含所述第一硝基烷，当使用所述第二进料时包含所述第二硝基烷；
分离***，其用于从所述反应产物料流形成已回收气体的水相和已回收气体的油相；以及
回收***，其用于当使用所述第一进料时，从所述已回收气体的水相和所述已回收气体的油相中的至少之一回收所述第一硝基烷，以及当使用所述第二进料时，从所述已回收气体的水相和所述已回收气体的油相中的至少之一回收所述第二硝基烷。
2.权利要求1的装置，其中所述回收***包括至少一个汽提装置。
3.权利要求1或权利要求2的装置，其中使用第三进料合成至少第三硝基烷，并且其中所述第三进料包含与所述第一烃类和所述第二烃类不同的第三烃类。
4.权利要求3的装置，其中使用第四进料合成至少第四硝基烷，并且其中所述第四进料包含与所述第一烃类、所述第二烃类和所述第三烃类不同的第四烃类。
5.权利要求1-4中任一项的装置，其中所述第一烃类是丙烷，并且其中所述第一硝基烷是2-硝基丙烷。
6.权利要求1-5中任一项的装置，其中所述第二烃类是异丁烷，并且所述第二硝基烷是硝基叔丁烷。
7.权利要求1-4中任一项的装置，其中所述第一烃类是环己烷，并且其中所述第一硝基烷是硝基环己烷。
8.权利要求1-4或7中任一项的装置，其中所述第二烃类是正辛烷，并且其中所述第二硝基烷是硝基正辛烷。
9.一种用于合成第一硝基烷和第二硝基烷的方法，所述方法包括：
将第一进料在反应器中与硝酸水溶液反应以产生第一反应产物料流；
将所述第一反应产物料流在冷却***中骤冷，使其相分离成至少第一气相、第一油相和第一水相；
在吸收器中从所述第一气相吸收水溶性和油溶性组分，以形成第一烃类气体料流和第一已回收气体的混合物；
在分离器中，从所述第一已回收气体的混合物、所述第一油相和所述第一水相形成第一合并的已回收气体的水相和第一合并的已回收气体的油相；
从所述第一合并的已回收气体的水相和所述第一合并的已回收气体的油相中的至少之一回收所述第一硝基烷；
将第二进料在所述反应器中与硝酸水溶液反应以产生第二反应产物料流；
将所述第二反应产物料流在所述冷却***中骤冷，使其相分离成至少第二气相、第二油相和第二水相；
在吸收器中从所述第二气相吸收水溶性和油溶性组分，以形成第二烃类气体料流和第二已回收气体的混合物；
在分离器中，从所述第二已回收气体的混合物、所述第二油相和所述第二水相形成第二合并的已回收气体的水相和第二合并的已回收气体的油相；以及
从所述第二合并的已回收气体的水相和所述第二合并的已回收气体的油相中的至少之一回收所述第二硝基烷。
10.权利要求9的方法，其中在回收***中回收所述第一硝基烷和所述第二硝基烷。
11.权利要求10的方法，其中所述回收***包括至少一个汽提装置。
12.权利要求9-11中任一项的方法，其中所述第一进料包含丙烷，并且其中所述第一硝基烷是2-硝基丙烷。
13.权利要求9至12中任一项的方法，其中所述第二进料包含异丁烷，并且其中所述第二硝基烷是硝基叔丁烷。
14.权利要求9-11中任一项的方法，其中所述第一进料包含环己烷，并且其中所述第一硝基烷是硝基环己烷。
15.权利要求9-11或14中任一项的方法，其中所述第二进料包含正辛烷，并且其中所述第二硝基烷是硝基正辛烷。
16.一种装置，其用于选择性地使用第一进料合成至少第一硝基烷并使用第二进料合成至少第二硝基烷，其中所述第一进料包含第一烃类并且所述第二进料包含不同的第二烃类，所述装置包括：
反应器，其用于选择性地将所述第一进料和所述第二进料与硝酸水溶液反应，以产生反应产物料流，其中所述反应产物料流当使用所述第一进料时包含所述第一硝基烷，当使用所述第二进料时包含所述第二硝基烷；
冷却***，其用于骤冷所述反应产物料流，使其相分离成至少气相、油相和水相；
吸收器，其用于从所述气相吸收水溶性和油溶性组分，以形成已回收气体的混合物；
汽提塔，其用于从所述已回收气体的混合物移除溶解的有机化合物，以形成汽提过的已回收气体的混合物；
分离器，其用于从所述汽提过的已回收气体的混合物、所述油相和所述水相形成合并的已回收气体的水相和合并的已回收气体的油相；以及
回收***，其用于当使用所述第一进料时，从所述合并的已回收气体的水相和所述合并的已回收气体的油相中的至少之一回收所述第一硝基烷，以及当使用所述第二进料时，从所述已回收气体的水相和所述已回收气体的油相中的至少之一回收所述第二硝基烷。
17.权利要求16的装置，其中所述第一进料包含丙烷，并且其中所述第一硝基烷是2-硝基丙烷。
18.权利要求16或权利要求17的装置，其中所述第二进料包含异丁烷，并且其中所述第二硝基烷是硝基叔丁烷。
19.权利要求16的装置，其中所述第一进料包含环己烷，并且其中所述第一硝基烷是硝基环己烷。
20.权利要求16或权利要求19的装置，其中所述第二进料包含正辛烷，并且其中所述第二硝基烷是硝基正辛烷。
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