蒽醌合成工藝的改進

1、<p><b>　　蒽醌合成工藝的改進</b></p><p>　　摘 要：對以無水三氯化鋁為催化劑，苯和苯酐為原料合成蒽醌的傳統(tǒng)工藝進行了改進優(yōu)化，通過控制反應(yīng)底水的濃度，采用水蒸汽蒸完過量的苯之后，鄰苯甲酰苯甲酸（BB酸）和剩余的水分經(jīng)過靜置，可以實現(xiàn)分層。這樣就可以分離出液態(tài)BB酸，省掉了原有工藝BB酸的粒化工序；然后考察了BB酸的脫水條件，用蒸汽在130℃加熱脫水4小時，水

2、分可以降低到2.8%；再用105硫酸進行脫水閉環(huán)，105硫酸的消耗量可以降低到0.9噸/噸蒽醌，比原有工藝降低了1.6噸/噸蒽醌，大大降低了105硫酸產(chǎn)生的廢酸污染。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：蒽醌 苯酐法 鄰苯甲酰苯甲酸 </p><p>　　蒽醌是合成蒽醌系染料及中間體的主要原料。以蒽醌為原料，經(jīng)磺化、氯化、硝化等，可得到應(yīng)用范圍很廣的染料中間體，用于生產(chǎn)蒽醌系分散染料、酸性染料、

3、活性染料、還原染料等，形成色譜全、性能好的染料類別，據(jù)統(tǒng)計，蒽醌染料有400多個品種，在合成染料領(lǐng)域中占有十分重要的地位。 </p><p>　　一、苯酐法合成蒽醌的工藝及改進 </p><p>　　以無水三氯化鋁為催化劑，苯和苯酐為原料合成蒽醌的傳統(tǒng)工藝如圖1-1。 </p><p>　　工業(yè)上一直用該工藝合成蒽醌，以傳統(tǒng)的Lewis酸（AlCl3）和Bronst

4、ed酸（H2SO4）為催化劑，由于其具有反應(yīng)條件溫和，目標產(chǎn)物收率高等優(yōu)點，目前在工業(yè)生產(chǎn)中仍被廣泛應(yīng)用。然而，此類均相催化劑有其不可克服的缺點：（1）對反應(yīng)的儀器設(shè)備有著嚴重的腐蝕；（2）催化劑用量過大，大于其化學計量比，且無法回收，大大增加了其生產(chǎn)成本；（3）生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的廢酸、廢水，給環(huán)境造成極大的污染。特別是硫酸的用量大，每噸蒽醌消耗2.5噸105硫酸，造成大量的廢酸，本研究的重點就是對原工藝進行改進，減少105硫酸的用量

5、，解決環(huán)境污染的問題。 </p><p>　　經(jīng)過實驗室的研究，我們發(fā)現(xiàn)，采用水蒸汽蒸完過量的苯之后，鄰苯甲酰苯甲酸（BB酸）和剩余的水分經(jīng)過靜置，可以實現(xiàn)分層。這樣就可以分離出液態(tài)BB酸，然后用蒸汽加熱脫水，可以直接用105硫酸進行脫水，而且105硫酸的消耗量大大降低。 </p><p>　　二、苯酐法合成蒽醌的改進工藝參數(shù)的優(yōu)化 </p><p>　　1.靜置時

6、間的影響 </p><p>　　以BB酸的產(chǎn)量和含水量為目標參數(shù)，考察了靜置時間對BB酸的影響，如表1-1和圖1-2所示。 </p><p>　　表1-1靜置時間對BB酸產(chǎn)量和含水量的影響 </p><p>　　備注：單批理論BB酸產(chǎn)量為610Kg </p><p>　　圖1-2靜置時間對BB酸產(chǎn)量及含水的影響 </p><

7、;p>　　由以上圖表可以看出，靜置時間對BB酸的含水量及產(chǎn)量影響較大，靜置時間越長，產(chǎn)量越低，含水量越少。這主要是因為BB酸和分解鍋殘留水溶液的密度差不是很大引起的，隨著靜置時間的延長，效果越好，考慮到工業(yè)生產(chǎn)的需要，以及靜置2小時后，含水量基本趨于穩(wěn)定，所以綜合考慮，靜置時間為2小時。 </p><p>　　2.脫水溫度對BB酸含水量的影響 </p><p>　　由于BB酸的熔點為

8、126-129℃，所以脫水溫度選擇在130℃以上，但不能超過BB酸的沸點257-265℃，由于在實驗過程中發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的升高，BB酸有揮發(fā)損失的現(xiàn)象，所以實驗點選取在130-170℃之間，固定脫水時間為2小時。 </p><p>　　由以上圖表可以看出，脫水溫度越高，BB酸的產(chǎn)率越低，含水量越低，同時BB酸損耗增加。由于BB酸的損耗會導(dǎo)致原料浪費和產(chǎn)率下降，所以脫水溫度不宜過高，130-140℃為最佳的脫水溫度

9、，同時可以通過延長脫水時間的方法降低BB酸的含水量。 </p><p>　　3.脫水時間對BB酸含水量的影響 </p><p>　　通過前面的實驗可以看出，脫水溫度不宜過高，在130℃時BB酸的揮發(fā)損失最小，但是脫水2個小時以后，BB酸的含水量還有5.8%，所以要通過延長脫水時間的辦法來脫水。具體實驗數(shù)據(jù)如表1-2。 </p><p>　　表1-2脫水時間對BB酸含

10、水量的影響 </p><p>　　有實驗數(shù)據(jù)可以看出，隨著干燥時間的延長，BB酸的含水量逐漸下降，考慮到工業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟性，以4小時為宜。脫水時間再延長，雖然含水量還在下降，但下降速度較慢，浪費時間較多。 </p><p>　　4.BB酸含水量和105硫酸的消耗量關(guān)系 </p><p>　　通過前面的實驗，我們已經(jīng)實現(xiàn)了BB酸的液相分離和脫水，下面我們重點考察BB酸含

11、水量和105硫酸消耗量之間的關(guān)系，具體實驗數(shù)據(jù)如表1-3。 </p><p>　　表1-3BB酸含水量和105硫酸消耗量之間的關(guān)系 </p><p>　　由表1-4可以看出，BB酸含水量越高，105硫酸的消耗量越大，因為大量水分的存在降低了105硫酸的濃度，從而降低了105硫酸的脫水性能，所以，控制BB酸中的水分是降低105硫酸消耗量的關(guān)鍵，當含水量降至2.5%時，105硫酸的消耗量可以降

12、低到0.9噸/噸蒽醌，比原有工藝降低了1.6噸/噸蒽醌，大大降低了105硫酸產(chǎn)生的廢酸污染。 </p><p><b>　　三、結(jié)論 </b></p><p>　　控制反應(yīng)底水的濃度，采用水蒸汽蒸完過量的苯之后，鄰苯甲酰苯甲酸（BB酸）和剩余的水分經(jīng)過靜置，可以實現(xiàn)分層。這樣就可以分離出液態(tài)BB酸，省掉了原有工藝BB酸的粒化工序；然后用蒸汽在130℃加熱脫水4小時，水

13、分可以降低到2.8%；再用105硫酸進行脫水閉環(huán)，105硫酸的消耗量可以降低到0.9噸/噸蒽醌，比原有工藝降低了1.6噸/噸蒽醌，大大降低了105硫酸產(chǎn)生的廢酸污染。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]徐克勛.精細有機化工原料及中間體手冊[M].化學工業(yè)出版社.2001.（3）：224. </p><p&g