1、蒽醌合成工艺的改进摘 要：对以无水三氯化铝为催化剂，苯和苯酐为原料合成蒽醌的传统工艺进行了改进优化，通过控制反应底水的浓度，采用水蒸汽蒸完过量的苯之后，邻苯甲酰苯甲酸（BB 酸）和剩余的水分经过静置，可以实现分层。这样就可以分离出液态 BB 酸，省掉了原有工艺 BB 酸的粒化工序；然后考察了 BB 酸的脱水条件，用蒸汽在 130加热脱水 4 小时，水分可以降低到 2.8%；再用 105 硫酸进行脱水闭环，105 硫酸的消耗量可以降低到 0.9 吨/吨蒽醌，比原有工艺降低了 1.6 吨/吨蒽醌，大大降低了 105 硫酸产生的废酸污染。 关键词：蒽醌 苯酐法 邻苯甲酰苯甲酸 蒽醌是合成蒽醌系染料及
2、中间体的主要原料。以蒽醌为原料，经磺化、氯化、硝化等，可得到应用范围很广的染料中间体，用于生产蒽醌系分散染料、酸性染料、活性染料、还原染料等，形成色谱全、性能好的染料类别，据统计，蒽醌染料有 400 多个品种，在合成染料领域中占有十分重要的地位。 一、苯酐法合成蒽醌的工艺及改进 以无水三氯化铝为催化剂，苯和苯酐为原料合成蒽醌的传统工艺如图 1-1。 工业上一直用该工艺合成蒽醌，以传统的 Lewis 酸（AlCl3）和Bronsted 酸（H2SO4）为催化剂，由于其具有反应条件温和，目标产物收率高等优点，目前在工业生产中仍被广泛应用。然而，此类均相催化剂有其不可克服的缺点：（1）对反应的仪器设
3、备有着严重的腐蚀；（2）催化剂用量过大，大于其化学计量比，且无法回收，大大增加了其生产成本；（3）生产过程中产生大量的废酸、废水，给环境造成极大的污染。特别是硫酸的用量大，每吨蒽醌消耗 2.5 吨 105 硫酸，造成大量的废酸，本研究的重点就是对原工艺进行改进，减少 105 硫酸的用量，解决环境污染的问题。 经过实验室的研究，我们发现，采用水蒸汽蒸完过量的苯之后，邻苯甲酰苯甲酸（BB 酸）和剩余的水分经过静置，可以实现分层。这样就可以分离出液态 BB 酸，然后用蒸汽加热脱水，可以直接用 105 硫酸进行脱水，而且 105 硫酸的消耗量大大降低。 二、苯酐法合成蒽醌的改进工艺参数的优化 1.静置
4、时间的影响 以 BB 酸的产量和含水量为目标参数，考察了静置时间对 BB 酸的影响，如表 1-1 和图 1-2 所示。 表 1-1 静置时间对 BB 酸产量和含水量的影响 备注：单批理论 BB 酸产量为 610Kg 图 1-2 静置时间对 BB 酸产量及含水的影响 由以上图表可以看出，静置时间对 BB 酸的含水量及产量影响较大，静置时间越长，产量越低，含水量越少。这主要是因为 BB 酸和分解锅残留水溶液的密度差不是很大引起的，随着静置时间的延长，效果越好，考虑到工业生产的需要，以及静置 2 小时后，含水量基本趋于稳定，所以综合考虑，静置时间为 2 小时。 2.脱水温度对 BB 酸含水量的影响
5、由于 BB 酸的熔点为 126-129，所以脱水温度选择在 130以上，但不能超过 BB 酸的沸点 257-265，由于在实验过程中发现，随着温度的升高，BB 酸有挥发损失的现象，所以实验点选取在 130-170之间，固定脱水时间为 2 小时。 由以上图表可以看出，脱水温度越高，BB 酸的产率越低，含水量越低，同时 BB 酸损耗增加。由于 BB 酸的损耗会导致原料浪费和产率下降，所以脱水温度不宜过高，130-140为最佳的脱水温度，同时可以通过延长脱水时间的方法降低 BB 酸的含水量。 3.脱水时间对 BB 酸含水量的影响 通过前面的实验可以看出，脱水温度不宜过高，在 130时 BB 酸的挥发
6、损失最小，但是脱水 2 个小时以后，BB 酸的含水量还有 5.8%，所以要通过延长脱水时间的办法来脱水。具体实验数据如表 1-2。 表 1-2 脱水时间对 BB 酸含水量的影响 有实验数据可以看出，随着干燥时间的延长，BB 酸的含水量逐渐下降，考虑到工业生产的经济性，以 4 小时为宜。脱水时间再延长，虽然含水量还在下降，但下降速度较慢，浪费时间较多。 4.BB 酸含水量和 105 硫酸的消耗量关系 通过前面的实验，我们已经实现了 BB 酸的液相分离和脱水，下面我们重点考察 BB 酸含水量和 105 硫酸消耗量之间的关系，具体实验数据如表 1-3。 表 1-3BB 酸含水量和 105 硫酸消耗量
7、之间的关系 由表 1-4 可以看出，BB 酸含水量越高，105 硫酸的消耗量越大，因为大量水分的存在降低了 105 硫酸的浓度，从而降低了 105 硫酸的脱水性能，所以，控制 BB 酸中的水分是降低 105 硫酸消耗量的关键，当含水量降至 2.5%时，105 硫酸的消耗量可以降低到 0.9 吨/吨蒽醌，比原有工艺降低了 1.6 吨/吨蒽醌，大大降低了 105 硫酸产生的废酸污染。 三、结论 控制反应底水的浓度，采用水蒸汽蒸完过量的苯之后，邻苯甲酰苯甲酸（BB 酸）和剩余的水分经过静置，可以实现分层。这样就可以分离出液态 BB 酸，省掉了原有工艺 BB 酸的粒化工序；然后用蒸汽在 130加热脱水 4 小时，水分可以降低到 2.8%；再用 105 硫酸进行脱水闭环，105硫酸的消耗量可以降低到 0.9 吨/吨蒽醌，比原有工艺降低了 1.6 吨/吨蒽醌，大大降低了 105 硫酸产生的废酸污染。 参考文献 1徐克勋.精细有机化工原料及中间体手册M.化学工业出版社.2001.（3）：224. 2姚光裕.蒸煮助剂：蒽醌J.江苏造纸.1991，1：31-35. 3姚冬龄.中国蒽醌法生产双氧水工艺技术发展J.黎明化工，1992， （4）：19-23. 4梁锋，徐丙根，施小红等.湿式氧化法脱硫的技术进展J.现代化工，2003，23（5）：21-24.
