CN103497113B - 一种环境友好的1,5-二氨基萘生产工艺 - Google Patents
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Abstract
一种环境友好的1,5-二氨基萘生产工艺，其工艺步骤依次为：（A）将原料1,5-二硝基萘，反应溶剂N,N-二甲基甲酰胺（DMF），Pd/C催化剂投入反应釜中，在反应温度为25～50℃、反应压力为0.1～0.5MPa的条件下进行催化加氢反应；（B）反应结束后，以氮气压滤的方法回收反应液中的固体催化剂，滤液经过蒸馏处理得到固体粗品，粗品再经水洗过滤后可得到高纯度的1,5-二氨基萘产品；（C）将蒸馏得到的馏分以及水洗后的洗液混合后，再通过真空精馏的方法回收DMF和水。本发明所述的工艺，反应条件温和，反应收率高，得到的1,5-二氨基萘产品纯度高，生产能耗低，催化剂及溶剂的回收工艺简单高效，回收得到的催化剂、溶剂以及水都可循环利用，为环境友好生产工艺。
Description
技术领域
本发明属有机化工工艺领域，特别涉及一种环境友好的1,5-二氨基萘生产工艺。
背景技术
1,5-二氨基萘是一种重要的有机化工中间体，广泛用于染料工业，用于制备偶氮染料，还是一种重要的聚氨酯材料中间体，可用来制备1,5-萘二异氰酸酯，进而制备高级聚氨酯弹性体。
传统的以1,5-二硝基萘为原料制备1,5-二氨基萘的还原工艺主要有铁粉还原法、电化学还原法，DE2523351，CN98371188.1，CN94110239.4，CN101187031A等文献中已有详细描述。采用铁粉还原法是在二甲苯中用铁粉、水以及醋酸加热还原1,5-二硝基萘，此法反应收率低，三废污染严重，已经逐渐被淘汰；电化学还原法能耗大，1,5-二氨基萘的收率不高，目前仅在实验室合成及半工业化生产中应用较多。催化加氢还原法是代替铁粉还原法、电化学还原法的新方法，此法产品收率高，纯度高，可以有效地减少三废污染，具有环境友好的特点。文献CN101544569A及CN101575295A对此方法做了描述，以1,5-二硝基萘为原料，以Pd/C为催化剂，在苯胺、乙醇、异丙醇、四氢呋喃、乙酸乙酯或对二甲苯等有机溶剂中反应制备1,5-二氨基萘，根据上述文献中的记录，反应滤液中的收率有的可达到90%以上，但反应需要在较高的的反应温度及氢气压力下进行，同时，如何有利工业化应用，并最终可以简单方便的分离得到高纯度1,5-二氨基萘产品上述文献却没有报导。
发明内容
因此，发明人也尝试着考虑从上述记载的反应滤液中去分离出1,5-二氨基萘，但发现由于1,5-二氨基萘在以上有机溶剂中的溶解度小，产物1,5-二氨基萘会析出，从而存在催化剂分离回收困难的问题，同时，也直接导致所需的催化剂消耗大，生产成本高，较高的的反应温度及氢气压力也不利于产品工业化生产。因此，如何有利分离反应溶剂和反应产物以及如何有利于固体催化剂的回收利用，成为发明人所需要迫切解决的一个问题。
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种反应条件温和，收率高，产品纯度高、生产能耗低，有利于工业化生产的环境友好的1,5-二氨基萘工艺。
为达到以上目的，本发明的技术解决方案可依如下方法实现：
原料1,5-二硝基萘、反应溶剂N,N-二甲基甲酰胺（DMF）以及Pd/C催化剂在反应温度为25～50℃，,反应压力为0.1～0.5MPa的条件下，进行催化加氢反应；反应结束后，经固液分离回收反应液中的固体Pd/C催化剂，滤液经过蒸馏处理得到固体粗品和馏分，所述的粗品经水洗过滤后可得到1,5-二氨基萘；所述的馏分以及水洗后的洗液混合后，再通过真空精馏分别回收N,N-二甲基甲酰胺和水循环使用。
所述的固液分离是采用氮气压滤的方式，分离出滤液和Pd/C催化剂。
所述的蒸馏为减压蒸馏，真空度为-0.06～-0.09MPa。
以1,5-二硝基萘为原料，采用催化加氢还原法制备1,5-二氨基萘，经简单的后处理生产高纯度1,5-二氨基萘。本发明的具体工艺路线可按如下步骤依次进行：
（A）将原料1,5-二硝基萘，反应溶剂N,N-二甲基甲酰胺（DMF），将Pd/C催化剂投入反应釜中，在反应温度为25～50℃、反应压力为0.1～0.5MPa的条件下进行催化加氢反应；
（B）反应结束后，以氮气压滤的方法回收反应液中的固体催化剂，滤液经过蒸馏处理得到固体粗品，粗品再经水洗过滤后可得到高纯度的1,5-二氨基萘产品；
（C）将蒸馏得到的馏分以及水洗后的洗液混合后，再通过真空精馏的方法回收DMF和水。
本发明工艺路线中所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺（DMF），所述溶剂的用量为1,5-二硝基萘质量的1～2.5倍。
所述Pd/C催化剂的用量为1,5-二硝基萘质量的0.2%～0.5%。
所述Pd/C催化剂的负载Pd的优选质量含量为1%～10%；优选3%～8%。
本发明工艺路线中所述Pd/C催化剂的回收方法为氮气压滤，氮气压力控制为0.01～0.1MPa。
本发明工艺路线中所述制备高纯度产品的方法为先将反应液减压蒸馏处理得到固体粗品，粗品再经水洗过滤得到高纯度产品，水洗用水量为1,5-二硝基萘质量的2～3倍。
本发明工艺路线中所述溶剂DMF的回收方法为真空精馏方法，真空度控制为-0.06～-0.09MPa。
本发明所述的工艺的优势在于，发明人设计的工艺流程简单、实用、环保，而这三点也是现代化工企业所必需达到的极其重要生产要素。本发明所需的反应条件温和，反应溶剂的选择恰到好处，反应分离过程极其简化，整个工艺各个步骤之间相辅相成环环相扣。本发明由于采用反应溶剂N,N-二甲基甲酰胺（DMF），以及采用Pd/C催化剂作配合，本发明发现，反应温度可以控制在25～50℃这一较低的温度范围。且本发明的后续反应分离只是通过氮气的压滤、蒸馏即可实现催化剂、反应溶剂、反应产物的三者的高效分离，工艺所需的分离条件简单；并可同进实现催化剂及溶剂的简单高效回收，且回收得到的催化剂、溶剂以及水都可循环利用。另外，本发明的效果也非常突出，具有反应收率高，得到的产品纯度高，生产能耗低的良好效果，为环境友好生产工艺。如参见，实施例5、6中均采用的是为前次已参与过加氢反应，且为循环利用的催化剂，最终的反应产物的纯度和收率仍可维持在一个较高的水平，即其纯度分别可达97.1%、97.5%，产品收率为92.8%、93.2%。
附图说明
附图为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的限定。
实施例1：
将原料1,5-二硝基萘20g，溶剂DMF50g，负载质量含量为5%的Pd/C催化剂0.1g投入100mL的高压反应釜中，密闭后先用氮气置换空气3～5次，再用氢气置换3～5次，然后充入0.4MPa氢气，维持反应温度在50℃下反应5h后，以氮气置换釜内的氢气，再以氮气压滤的方法回收反应液中的Pd/C催化剂，滤液经过减压蒸馏处理得到1,5-二氨基萘粗品，粗品再经50g水洗过滤后，干燥得到1,5-二氨基萘，对产品进行液相色谱分析，其含量为96.8%，计算产品收率为92.7%。将蒸馏得到的馏分以及水洗后的洗液混合后再通过真空精馏的方法回收DMF和水，用于下批反应。
实施例2：
将原料1,5-二硝基萘20g，溶剂DMF50g，负载质量含量为5%的Pd/C催化剂0.06g投入100mL的高压反应釜中，密闭后先用氮气置换空气3～5次，再用氢气置换3～5次，然后充入0.5MPa氢气，维持反应温度在40℃下反应7h后，以氮气置换釜内的氢气，再以氮气压滤的方法回收反应液中的Pd/C催化剂，滤液经过减压蒸馏处理得到1,5-二氨基萘粗品，粗品再经50g水洗过滤后，干燥得到1,5-二氨基萘，对产品进行液相色谱分析，其含量为97.5%，计算产品收率为92.7%。将蒸馏得到的馏分以及水洗后的洗液混合后再通过真空精馏的方法回收DMF和水，用于下批反应。
实施例3：
将原料1,5-二硝基萘200g，溶剂DMF500g，负载质量含量为5%的Pd/C催化剂0.6g投入1000mL的高压反应釜中，密闭后先用氮气置换空气3～5次，再用氢气置换3～5次，然后充入0.5MPa氢气，维持反应温度在50℃下反应7h后，以氮气置换釜内的氢气，再以氮气压滤的方法回收反应液中的Pd/C催化剂，滤液经过减压蒸馏处理得到1,5-二氨基萘粗品，粗品再经500g水洗过滤后，干燥得到1,5-二氨基萘，对产品进行液相色谱分析，其含量为97.7%，计算产品收率为93.1%。将蒸馏得到的馏分以及水洗后的洗液混合后再通过真空精馏的方法回收DMF和水，用于下批反应。
实施例4：
将原料1,5-二硝基萘200g，溶剂DMF500g，负载质量含量为5%的Pd/C催化剂1g投入1000mL的高压反应釜中，密闭后先用氮气置换空气3～5次，再用氢气置换3～5次，然后充入0.4MPa氢气，维持反应温度在50℃下反应5h后，以氮气置换釜内的氢气，再以氮气压滤的方法回收反应液中的Pd/C催化剂，滤液经过减压蒸馏处理得到1,5-二氨基萘粗品，粗品再经500g水洗过滤后，干燥得到1,5-二氨基萘，对产品进行液相色谱分析，其含量为97.7%，计算产品收率为93.3%。将蒸馏得到的馏分以及水洗后的洗液混合后再通过真空精馏的方法回收DMF和水，用于下批反应。
实施例5：
将原料1,5-二硝基萘200g，及实施例4反应后回收到的溶剂DMF以及Pd/C催化剂投入1000mL的高压反应釜中，密闭后先用氮气置换空气3～5次，再用氢气置换3～5次，然后充入0.4MPa氢气，维持反应温度在50℃下反应6h后，以氮气置换釜内的氢气，再以氮气压滤的方法回收反应液中的Pd/C催化剂，滤液经过减压蒸馏处理得到1,5-二氨基萘粗品，粗品再经500g水洗过滤后，干燥得到1,5-二氨基萘，对产品进行液相色谱分析，其含量为97.1%，计算产品收率为92.8%。将蒸馏得到的馏分以及水洗后的洗液混合后再通过真空精馏的方法回收DMF和水，用于下批反应。
实施例6：
将原料1,5-二硝基萘200g，及实施例5反应后回收到的溶剂DMF以及Pd/C催化剂投入1000mL的高压反应釜中，密闭后先用氮气置换空气3～5次，再用氢气置换3～5次，然后充入0.4MPa氢气，维持反应温度在50℃下反应7.5h后，以氮气置换釜内的氢气，再以氮气压滤的方法回收反应液中的Pd/C催化剂，滤液经过减压蒸馏处理得到1,5-二氨基萘粗品，粗品再经500g水洗过滤后，干燥得到1,5-二氨基萘，对产品进行液相色谱分析，其含量为97.5%，计算产品收率为93.2%。将蒸馏得到的馏分以及水洗后的洗液混合后再通过真空精馏的方法回收DMF和水，用于下批反应。
Claims (6)
1.一种环境友好的1,5-二氨基萘生产工艺，其特征在于，原料1,5-二硝基萘、反应溶剂N,N-二甲基甲酰胺以及Pd/C催化剂在反应温度为25～50℃，反应压力为0.1～0.5MPa的条件下，进行催化加氢反应；反应结束后，经固液分离回收反应液中的固体Pd/C催化剂，滤液经过蒸馏处理得到固体粗品和馏分，所述的粗品经水洗过滤后可得到1,5-二氨基萘；所述的馏分以及水洗后的洗液混合后，再通过真空精馏分别回收N,N-二甲基甲酰胺和水循环使用；所述Pd/C催化剂中负载Pd质量含量为3-8％；所述的催化剂用量为1,5-二硝基萘质量的0.2％～0.5％。
2.根据权利要求1所述的一种环境友好的1,5-二氨基萘生产工艺，其特征在于：所述的固液分离是采用氮气压滤的方式，分离出滤液和Pd/C催化剂。
3.根据权利要求2所述的一种环境友好的1,5-二氨基萘生产工艺，其特征在于：氮气压力控制为0.01～0.1MPa。
4.根据权利要求1所述的一种环境友好的1,5-二氨基萘生产工艺，其特征在于：所述的蒸馏为减压蒸馏，真空度为-0.06～-0.09MPa。
5.根据权利要求1所述的一种环境友好的1,5-二氨基萘生产工艺，其特征在于：水洗时的用水量为1,5-二硝基萘质量的2～3倍。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种环境友好的1,5-二氨基萘生产工艺，其特征在于：所述真空精馏的真空度为-0.06～-0.09MPa。
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| CN103497113A (zh) | 2014-01-08 |
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