背景及概述[1]
正庚烷化學(xué)式C7H16。分子量100.20。有九種同分異構(gòu)體，其中以正庚烷[CH3(CH2)5CH3]為最重要。無色可燃液體。密度0.6837。熔點(diǎn)-90.5℃。沸點(diǎn)98.4℃。幾乎不溶于水，微溶于醇，能溶于醚、氯仿。蒸氣與空氣形成爆炸性混和物，爆炸極限1.0～6.0%(體積)。由石油餾分中分出。在氣缸中燃燒爆炸時(shí)震動(dòng)很劇烈。它的辛烷值被定為零。與*異辛烷(辛烷值被定為100)配成各種比例的混和物常用作測(cè)定汽油的辛烷值的標(biāo)準(zhǔn)。正庚烷經(jīng)脫氫*芳構(gòu)化可制得甲苯，后者是常用的一種溶劑。目前工業(yè)上主要采用精餾方法生產(chǎn)正庚烷，由于正庚烷和C7餾分沸點(diǎn)很相近(如：正庚烷沸點(diǎn)98.43℃，甲基環(huán)己烷沸點(diǎn)100.93℃，沸點(diǎn)差只有2.5℃)，用普通精餾很難將其分離；用精密精餾能耗高，生產(chǎn)成本較高，得率較低，且很難得到高純度正庚烷(>99％)；用特殊精餾法，成本較高，過程復(fù)雜。
應(yīng)用[2]
正庚烷是典型的非極性溶劑，常用作測(cè)定辛烷值的標(biāo)準(zhǔn)、麻醉劑、有機(jī)合成原料等，在醫(yī)藥、農(nóng)藥、橡膠合成、化纖合成、試劑、電子清洗等行業(yè)也有廣泛應(yīng)用。正辛烷用作溶劑及色譜分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，也用于有機(jī)合成。隨著化工、醫(yī)藥、電子等相關(guān)行業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)對(duì)正庚烷的需求量將逐年增加，尤其是高純度正庚烷具有廣闊的市場(chǎng)前景。
制備[3-4]
方法1：有機(jī)溶劑正庚烷的提純方法，包括如下步驟：
a.取原料正庚烷，向其中依次加入體積濃度為10％的硫酸溶液和體積濃度為40％的硝酸溶液，硫酸和硝酸體積比為1：3，振搖、靜置分層后，棄去酸層，保留有機(jī)層；在上述有機(jī)層內(nèi)加入活性碳，攪拌1小時(shí)后，添加高錳酸鉀進(jìn)行氧化，并回流1小時(shí)后，迅速蒸餾出正庚烷。此步驟用于去除原料正庚烷中的不飽和烴。
b.將步驟a得到的正庚烷以0.5柱體積/小時(shí)的速度通過裝有改性活性碳的吸附劑柱，進(jìn)一步去除氧化過程中形成的高度極化的物質(zhì)和含苯環(huán)類物質(zhì)。其中將活性碳浸泡在質(zhì)量濃度為30％的硝酸溶液內(nèi)，使活性碳表面附著硝酸溶液，從而得到改性活性碳。
bˊ.將步驟b得到的正庚烷通入裝有粒徑為20目的3A分子篩的吸附劑柱，進(jìn)一步去水分；吸附后，正庚烷含水量控制在≤0.01％；本步驟中利用分子篩除去經(jīng)萃取后正庚烷中的水分，如水分含量＞0.03％需更換分子篩后再繼續(xù)進(jìn)行分子篩吸附處理。
b〞.將步驟bˊ得到的正庚烷通入裝有粒徑為100目的硅膠的吸附劑柱，進(jìn)一步去除烷烴和芳香烴雜質(zhì)等雜質(zhì)、影響吸光度的雜質(zhì)。
c.將步驟b〞所得的正庚烷進(jìn)行精餾，即得純度≥99％的高純有機(jī)溶劑正庚烷。
精餾可采用公知方式進(jìn)行。本發(fā)明的一種優(yōu)選方式為，精餾釜加熱溫度為105℃、釜中正庚烷液體溫度為103℃、出液溫度為99℃、控制回流比為12∶1。精餾出液檢測(cè)合格后裝瓶，充氮?dú)獗４妗?/p>
方法2：一種色譜級(jí)正庚烷的制備方法，步驟如下：
(1)將純度約為98％的原料正庚烷提升至硅膠吸附柱上方，吸附柱的規(guī)格為：長(zhǎng)度1.5m、內(nèi)徑3.2cm，裝硅膠量為柱長(zhǎng)的4/5，利用重力流入柱內(nèi)，控制流速50mL～80mL/min，使有機(jī)溶劑與硅膠充分接觸，并吸附其中的烷烴和芳香烴雜質(zhì)，去除初始流出液(約200～500毫升)，因開始時(shí)會(huì)將硅膠中的雜質(zhì)帶出來，，對(duì)出液進(jìn)行檢測(cè)。
(2)將檢測(cè)合格的正庚烷出液流入硅藻土吸附柱，該硅藻土吸附柱與硅膠吸附柱相同，利用硅藻土吸附柱與有機(jī)溶劑接觸，能吸附羰基化合物等雜質(zhì)而與其分離，流速50mL～80mL/min，出液檢測(cè)吸光度接近指標(biāo)。對(duì)以上兩個(gè)步驟中所使用的吸附柱(硅膠、硅藻土)，本申請(qǐng)人進(jìn)行了多次試驗(yàn)。結(jié)果表明，采用兩種吸附劑聯(lián)合使用效果更佳。經(jīng)過兩級(jí)吸附柱吸附后，正庚烷的含量≥99％。
(3)將步驟(2)的正庚烷出液經(jīng)干燥柱進(jìn)行干燥，干燥柱內(nèi)的干燥劑為無水氯化鈣或氫化鈣，干燥出液含水量0.01％～0.05％，大于0.05％視為干燥劑被水飽和，更換干燥劑后再進(jìn)行干燥。經(jīng)過無水氯化鈣或氫化鈣干燥后，水分達(dá)到0.01％～0.05％。
(4)將干燥后的出液打入反應(yīng)釜精餾，利用電加熱，控制加熱溫度140℃～200℃，釜中正庚烷液體溫度100℃～110℃，出液溫度98℃～99℃；回流比10∶5～8，逐漸調(diào)節(jié)回流比為10∶12～15，最后得到色譜級(jí)正庚烷產(chǎn)品；按確定的工藝條件精餾，控制精餾溫度和回流比，去除前餾分后，制備出的正庚烷全部符合色譜指標(biāo)要求。
(5)合格后成品用0.45μm微孔濾膜過濾、裝瓶，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下儲(chǔ)存。
效果檢測(cè)：制備出的色譜級(jí)正庚烷成品，在紫外波長(zhǎng)197nm～400nm范圍內(nèi)(1cm石英吸收池，水作參比)，吸光度滿足表1中的指標(biāo)要求，含量大于99.0％，水分≤0.01％，回收率大于95％，成品率約達(dá)到95％以上，其它指標(biāo)均達(dá)到要求。
主要參考資料
[1] 化學(xué)詞典
[2] CN201810889998.3變壓吸附提取正庚烷聯(lián)產(chǎn)正辛烷的方法
[3] CN201410209265.2高純有機(jī)溶劑正庚烷的提純方法
[4] CN201510902614.3一種色譜級(jí)正庚烷的制備方法