CN101081825A - 非晶态镍合金催化m-(β-羟乙基砜)硝基苯加氢制m-(β-羟乙基砜)苯胺的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及非晶态镍合金催化m-(β-羟乙基砜)硝基苯加氢制m-(β-羟乙基砜)苯胺的方法。该方法以非晶态镍合金作为催化剂,在较温和的反应条件下,采用两段加氢工艺分步完成。该方法克服了传统铁粉法收率低、能耗高、污染环境的缺点,更解决了催化加氢工艺过程中催化剂使用寿命短的问题。采用本发明提供的方法对m-(β-羟乙基砜)硝基苯进行加氢反应,不仅提高了反应效率,缩短了反应时间,而且延长了催化剂的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于一种非晶态镍铝合金催化剂在染料中间体加氢中的应用技术领域。涉及一类改性非晶态镍铝合金加氢催化剂的应用,该类催化剂具有良好的抗中毒能力,可对m-(β-羟乙基砜)硝基苯催化加氢制m-(β-羟乙基砜)苯胺。通过采用该催化剂,提高了反应效率,缩短了反应时间,延长了催化剂的使用寿命。
背景技术
芳硝基化合物还原制芳伯胺过程不仅广泛用于染料及医药中间体制造.也用于其它有机合成工业生产。m-(β-羟乙基砜)苯胺是乙烯砜型活性染料的重要中间体,一般由m-(β-羟乙基砜)硝基苯用铁粉或催化加氢还原制备。该过程国内普遍采用电解质溶液中的铁粉还原法,其最大缺点是生成大量含芳胺的铁泥和废水,造成严重污染。为开发环境友好型工艺,人们试图以催化加氢替代原有工艺。催化加氢的关键是研制出性能优良的催化剂。而常用的加氢催化剂有贵金属Pt,Pd,Rh,Ir,Os,Ru,Re及非贵金属Ni,Cu,Mo,Cr,Fe等,其中贵金属催化剂对芳硝基化合物加氢具有较好的活性和选择性,可在常压或低压下进行加氢。贵金属中以Pd的价格相对较低,且Pd/C在一般情况下不易自燃,操作简便安全,而被广泛使用。技术难点在于催化剂寿命不长,对贵金属催化剂而言,由于价格原因,催化剂的耐用性问题普遍受到国内外研究者的关注。己有报道骨架镍催化剂上m-(β-羟乙基砜)硝基苯催化加氢制m-(β-羟乙基砜)苯胺的研究,但由于在实际生产中骨架镍催化剂失活较快,寿命较短,生产成本较高,从而影响了该催化剂在工业生产中的进一步推广。
发明内容
本发明的目的是提供非晶态镍合金催化m-(β-羟乙基砜)硝基苯加氢制m-(β-羟乙基砜)苯胺的方法,它所要解决的技术问题是采用该加氢催化剂后,加氢反应的生产工艺操作安全易行并节约了生产成本。
本发明的的技术方案是:一种非晶态改性骨架镍催化m-(β-羟乙基砜)硝基苯加氢制备m-(β-羟乙基砜)苯胺的方法,反应条件是:反应温度为50~90℃,反应压力为0.5~1.2MPa,反应时间为4~8h,催化剂与原料的质量比为0.5~2.5。所述的催化剂为以非晶态镍铝合金薄条为前驱体,经碱活化后制备的非晶态改性骨架镍催化剂,其组成和制备方法为:
a.作为催化剂前躯体的非晶态合金薄条的主组分为镍和铝,添加组分为M,整体表示为NiAlM,其中添加组分M为Fe、Mn、Mo、W、Co、Cu或Cr中的一种或几种的混合;
b.催化剂前驱体非晶态NiAlM合金的制备方法为:将固体Ni、Al、M按照质量百分比Ni 40-60%、Al 40-60%、M 0-20%的比例在氩气保护下升温到1000-1600℃,使其熔化形成均匀合金熔液,熔融的合金在氩气气氛中用高速旋转的冷却铜鼓骤冷至30-80℃,形成非晶态合金薄条,然后用球磨机研磨成细颗粒,用分样筛选出不同粒度范围的催化剂粉末备用,通常使用的粒度范围是20-100μm;
c.催化剂前驱体合金NiAlM的活化方法是:将合金粉末缓慢加入到10-25wt%的NaOH溶液中,在70-100℃下展开45-120分钟除去Al,用脱氧去离子水反复多次洗涤至溶液呈中性,形成高活性的非晶态改性骨架镍基加氢催化剂。
首选催化剂与原料的质量为1.0~2.0,反应温度为60~70℃,反应压力为0.8~1.0Mpa,反应时间为5~6h。
本发明的反应方程式为:
本发明的有益效果是:
1、采用廉价的非晶态镍合金催化剂作m-(β-羟乙基砜)硝基苯加氢催化剂,具有与贵金属钯作催化剂相近的反应活性,大大降低了m-(β-羟乙基砜)苯胺的生产成本。
2、采用非晶态镍合金催化剂催化m-(β-羟乙基砜)硝基苯加氢制m-(β-羟乙基砜)苯胺的工艺,解决了传统工艺骨架镍催化剂寿命短的问题,延长了催化剂的使用寿命,降低了生产成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明
实施例1
将12g m-(β-羟乙基砜)硝基苯,18ml甲醇,0.3g非晶态改性骨架镍催化剂一起加入到空置的75ml釜式高压反应器中,密闭后用氮气氢气各置换三次,调整氢气阀使体系压力维持0.8MPa保持恒定,在60℃下反应5h。取样分析,m-(β-羟乙基砜)硝基苯的转化率为100%,m-(β-羟乙基砜)苯胺的收率为98.5%。
实施例2
将12g m-(β-羟乙基砜)硝基苯,30ml甲醇,0.3g非晶态改性骨架镍催化剂一起加入到空置的75ml釜式高压反应器中,密闭后用氮气氢气各置换三次,调整氢气阀使体系压力维持1.0MPa保持恒定,在70℃下反应4.5h。取样分析,m-(β-羟乙基砜)硝基苯的转化率为100%,m-(β-羟乙基砜)苯胺的收率为98.8%。
实施例3
将24g m-(β-羟乙基砜)硝基苯,36ml甲醇,0.5g非晶态改性骨架镍催化剂一起加入到空置的100ml釜式高压反应器中,密闭后用氮气氢气各置换三次,调整氢气阀使体系压力维持1.0MPa保持恒定,在70℃下反应4h。取样分析,m-(β-羟乙基砜)硝基苯的转化率为100%,m-(β-羟乙基砜)苯胺的收率为98.3%。
实施例4
将48g m-(β-羟乙基砜)硝基苯,72ml甲醇,1.0g非晶态改性骨架镍催化剂一起加入到空置的200ml釜式高压反应器中,密闭后用氮气氢气各置换三次,调整氢气阀使体系压力维持1.0MPa保持恒定,在70℃下反应5h。取样分析,m-(β-羟乙基砜)硝基苯的转化率为100%,m-(β-羟乙基砜)苯胺的收率为98.6%。
实施例5
将120g m-(β-羟乙基砜)硝基苯,180ml甲醇,1.8g非晶态改性骨架镍催化剂一起加入到空置的500ml釜式高压反应器中,密闭后用氮气氢气各置换三次,调整氢气阀使体系压力维持1.0MPa保持恒定,在70℃下反应5h。取样分析,m-(β羟乙基砜)硝基苯的转化率为100%,m-(β-羟乙基砜)苯胺的收率为98.8%。
实施例6
将150g m-(β-羟乙基砜)硝基苯,225ml甲醇,2g非晶态改性骨架镍催化剂一起加入到空置的75ml釜式高压反应器中,密闭后用氮气氢气各置换三次,调整氢气阀使体系压力维持1.0MPa保持恒定,在70℃下反应5h。取样分析,m-(β-羟乙基砜)硝基苯的转化率为100%,m-(β-羟乙基砜)苯胺的收率为98.7%。
Claims (6)
1、一种非晶态改性骨架镍催化m-(β-羟乙基砜)硝基苯加氢制m-(β-羟乙基砜)苯胺的方法,其特征在于,反应条件是:反应温度为50~90℃,反应压力为0.5~1.2MPa,反应时间为4~8h,催化剂与原料的质量比为0.5~2.5。
2、根据权利要求1所述的非晶态改性骨架镍催化m-(β-羟乙基砜)硝基苯加氢制m-(β-羟乙基砜)苯胺的方法,其特征在于,所述的催化剂为以非晶态镍铝合金薄条为前驱体,经碱活化后制备的非晶态改性骨架镍催化剂,其组成和制备方法为:
a.作为催化剂前躯体的非晶态合金薄条的主组分为镍和铝,添加组分为M,整体表示为NiAlM,其中添加组分M为Fe、Mn、Mo、W、Co、Cu或Cr中的一种或几种的混合;
b.催化剂前驱体非晶态NiAlM合金的制备方法为:将固体Ni、Al、M按照质量百分比Ni 40-60%、Al 40-60%、M 0-20%的比例在氩气保护下升温到1000-1600℃,使其熔化形成均匀合金熔液,熔融的合金在氩气气氛中用高速旋转的冷却铜鼓骤冷至30-80℃,形成非晶态合金薄条,然后用球磨机研磨成细颗粒,用分样筛选出不同粒度范围的催化剂粉末备用,通常使用的粒度范围是20-100μm;
c.催化剂前驱体合金NiAlM的活化方法是:将合金粉末缓慢加入到10-25wt%的NaOH溶液中,在70-100℃下展开45-120分钟除去Al,用脱氧去离子水反复多次洗涤至溶液呈中性,形成高活性的非晶态改性骨架镍基加氢催化剂。
3、根据权利要求1所述的非晶态改性骨架镍催化m-(β-羟乙基砜)硝基苯加氢制m-(β-羟乙基砜)苯胺的方法,其特征在于,所述的催化剂与原料的质量为1.0~2.0。
4、根据权利要求1所述的非晶态改性骨架镍催化m-(β-羟乙基砜)硝基苯加氢制m-(β-羟乙基砜)苯胺的方法,其特征在于,所述的反应温度为60~70℃。
5、根据权利要求1所述的非晶态改性骨架镍催化m-(β-羟乙基砜)硝基苯加氢制m-(β-羟乙基砜)苯胺的方法,其特征在于,所述的反应压力为0.8~1.0MPa。
6、根据权利要求1所述的非晶态改性骨架镍催化m-(β-羟乙基砜)硝基苯加氢制m-(β-羟乙基砜)苯胺的方法,其特征在于,所述的反应时间为5~6h。
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