CN106349733B - 一种合成分散红fb的工艺及其设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种合成分散红FB的工艺及其设备，具体是以1‑氨基蒽醌为原料，氯苯为溶剂进行溴化反应，产物过滤后溶剂循环套用；上述干燥产物溶于溶剂和浓硫酸中进行水解反应，溶剂循环套用；上述产物同苯酚进行缩合反应，甲醇离析产物，得成品分散红FB，滤液蒸馏循环套用，蒸馏残釜物回收溴化钠溶液；合成设备包括入料口、溴化四口瓶釜、抽滤槽、溴化废液处理装置、水解四口瓶釜、抽滤槽、水解废液处理装置、缩合釜、抽滤槽和缩合废液处理装置。该工艺以甲醇为稀释剂，用氯苯替代浓硫酸做为溶剂，反应过程中滤液均可回收利用，只产生了少量废水，节约了资源、降低了污染、提高了项目的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及合成分散染料的领域，尤其涉及的是一种合成分散红FB的工艺及其设备。
背景技术
分散红FB，别名为分散红3B和分散红60，化学名为1-氨基-2-苯氧基-4-羟基蒽醌，化学式为C20H13NO4，是一种重要的分散染料，其原染料全球年需求量在8000-10000吨左右，应用于印花、油墨、塑料、色母、喷墨墨水等领域，是一种不可替代的重要原料。
目前分散红FB的主要合成工艺是以1-氨基蒽醌为原料，以浓硫酸为溶剂，加入过量溴素，进行溴化反应，反应结束后要快速将多余的溴移除，否则会影响产品质量；然后进行水解反应，水解过程中加入过量硫酸，并在反应结束后用大量水进行离析、并用大量的水进行洗涤产物，该过程会产生大量废稀硫酸和含酸废水；最后是与苯酚的缩合反应，传统工艺中，用过量的苯酚做为反应物和溶剂，反应结束后，使用大量的水进行离析产品，过滤后，产生大量的苯酚和水的混合液体，经盐析后，回收苯酚，同时产生大量的含酚废水，过滤后的产品亦要用大量的水进行洗涤产品中的苯酚，该过程同样会产生大量的含酚废水。纵观整个工艺流程可知，若想使用该工艺得到目标产品就会产生大量的废酸和大量的含酚废水，使该项目成为高污染性项目，为了达到排放标准，就需要巨大的污水处理设施投入，处理费用也居高不下，无形中增大了成本。所以如何减少使用或者合理处理该工艺中的过量硫酸和苯酚以及缩合过程中的含酚废水，成为合成分散红FB的一个急需解决的难题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种合成分散红FB的工艺及其设备，减少浓硫酸的使用同时滤液中的硫酸可以回收制备无机硫酸盐副产品；以甲醇为洗涤剂，洗涤后的含酚废水进行回收套用。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
一种合成分散红FB的工艺，包括如下步骤：
(1)溴化反应：以1-氨基蒽醌为原料，氯苯为溶剂，加入溴素、次氯酸钠进行溴化反应产物依次经过滤、甲醇洗涤、干燥，得1-氨基-2，4-二溴蒽醌，过滤后溶剂循环套用；
(2)水解反应：将1-氨基-2，4-二溴蒽醌溶于溶剂和浓硫酸中，加热，进行水解反应，降温析出产物，产物依次经过过滤、水洗、干燥，得1-氨基-2-溴-4-羟基蒽醌，母液精馏分别回收套用。
(3)缩合反应：1-氨基-2-溴-4-羟基蒽醌溶于过量苯酚中，加入催化剂，升温进行缩合反应，反应完全后，加入甲醇降温离析，依次经过过滤、甲醇洗涤和干燥得到成品分散红FB；含甲醇和苯酚的滤液，蒸馏回收循环套用；残釜物焚烧、洗涤和过滤，回收溴化钠溶液。
进一步的，为了让溴离子进一步参与反应，提高溴素利用率，步骤(1)溶液中加入次氯酸钠，反应结束后分离回收溴化钠溶液。
进一步的，为了使原料反应完全，1-氨基蒽醌、溴素、氯苯和次氯酸钠加入的质量比为：1:(0.6～1.2):(15～20)：(1～2)。
进一步的，为了干燥更充分，步骤(1)中，干燥温度为70～100℃。
进一步的，为了提高反应物在溶剂和硫酸中的溶剂度，步骤(2)中，所述加热温度为先升温到60～100℃至所述1-氨基-2，4-二溴蒽醌溶解至饱和，再继续升温到105～110℃至反应终点；所述降温温度为30～60℃；所述干燥温度为：100～140℃。
进一步的，为了降低硫酸的使用量，在硫酸中添加不与硫酸反应但又可溶解1-氨基-2，4-二溴蒽醌的溶剂，步骤(2)中，溶剂为戊基苯、丁酸戊酯或戊基联苯中的一种。
进一步的，为了减少污染及生产成本，步骤(2)中，过滤后，母液精馏分离后的溶剂循环套用，分离后的稀硫酸能够制备副产品。
进一步的，为了缩合反应更彻底，步骤(3)中，1-氨基-2-溴-4-羟基蒽醌、苯酚和催化剂和的质量比为：5：(8～12)：(0.6～1)。
进一步的，为了加快缩合反应速率，同时使离析更彻底。步骤(3)中，升温温度为：140～160℃，降温温度为：70～90℃，干燥温度60～100℃。
进一步的，为了充分洗涤产品，步骤(3)中，甲醇洗涤至产品合格，再用水洗涤。
本发明还公开了一种合成分散红FB的设备，包括入料口、溴化四口瓶釜、抽滤槽、溴化废液处理装置，水解四口瓶釜、抽滤槽、水解废液处理装置，缩合釜、抽滤槽和缩合废液处理装置；入料口、溴化四口瓶釜、抽滤槽、水解四口瓶釜、抽滤槽、缩合釜和抽滤槽依次连通；
溴化废液处理装置包括蒸馏塔、换热器和氯苯罐和甲醇罐；蒸馏塔进料口连通抽滤槽出料口，蒸馏塔出料口连通换热器入料口，甲醇罐一端与换热器出料口连通，另一端与抽滤槽连通；氯苯罐一端与换热器出料口连通，另一端与入料口连通；
水解废液处理装置包括溴化钠储罐、硫酸储罐、溶剂管道；溴化钠储罐同时连通抽滤槽、抽滤槽和换热器出口；硫酸储罐连通抽滤槽；溶剂管道一端连通水解釜，另一端连通抽滤槽；
缩合废液处理装置包括蒸馏塔、换热器、甲醇罐和苯酚罐；蒸馏塔入料口连通抽滤槽，出料口连通换热器入料口；甲醇罐一端连通换热器出料口另一端连通缩合釜；苯酚罐一端连通换热器出料口另一端连通缩合釜。
与现有技术相比，本发明优点在于：
(1)溴化反应中，用氯苯替代浓硫酸做为溶剂进行溴化反应；
(2)利用二溴物和水解物的溶解性与温度的关系，对物料进行分离，分离后的稀硫酸制备硫酸锰和硫酸锌副产品，减少了稀硫酸的浪费；
(3)缩合反应结通过本工艺，整个项目产生废水量大幅降低，从而降低项目污染。
(4)反应结束后，以甲醇为稀释剂，让产品在甲醇中析出，同时用甲醇进行洗涤，即提高了洗涤效果，又提高了产品质量；
(4)洗涤废液进行蒸馏，并焚烧残釜物，水洗涤并回收溴化钠溶液，减少废液排出，提高项目效益；
附图说明
图1为本发明一种合成分散红FB的工艺及其设备流程图。
具体实施方式
以下结合图1和具体实施方式进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步的理解本发明，而不构成对其权利的限制。
本实例公开了一种合成分散红FB的工艺及其设备，其步骤如下：
实施例1
(1)溴化反应：取1-氨基蒽醌为原料50g，氯苯850g，溴素40g和次氯酸钠120g，通过入料口1加入到1四口瓶2中进行溴化反应，反应结束后直接过滤，再用300mL甲醇进行洗涤,90℃干燥，得80g产物1-氨基-2,4-二溴蒽醌。
滤液分离出溴化钠进入溴化钠溶液储罐9套用，甲醇和氯苯的混合液，通入蒸馏塔4，利用两者沸点差较大，可以通过加热蒸馏将两者分离，通过换热器17分别进入氯苯罐6和甲醇罐5，其中氯苯可以通过管道18再次进入入料口1，甲醇通入抽滤槽3，循环使用。
(2)水解反应：将步骤(1)中产物1-氨基-2,4-二溴蒽醌，通入2000ml水解四口瓶釜7中，溶于1500ml戊基苯和40mL100％浓硫酸中，90℃下溶解至饱和，继续升温至105℃，利用薄层层析法检测反应至终点，降温至50℃，加离析水，析出生成物1-氨基-2-溴-4-羟基蒽醌，经抽滤槽8，过滤，加入1500mL水洗涤，110℃干燥，得约50g产物1-氨基-2-溴-4-羟基蒽醌。
水解反应后，抽滤槽8中的滤液进行分离，分离出的稀硫酸通入硫酸收集罐21，硫酸收集罐21中的稀硫酸与矿粉反应，制备硫酸盐系列产品，如硫酸锰和硫酸锌；分离出的水相通入溴化钠储罐9，可以作为副产品销售；分离出的溶剂通过管道18进入水解釜7循环套用。
(3)缩合反应：将步骤(2)中产物1-氨基-2-溴-4-羟基蒽醌，通入到缩合釜10中，与釜中80g苯酚和4.8g催化剂反应，升温至140℃进行缩合反应，利用薄层层析法检测至反应终点时，降温到70℃，通入抽滤槽11，同时加入200ml甲醇，让产物分散红FB析出，析出后产物继续用甲醇洗涤至产品合格，洗涤完成后经管道15排出产物分散红FB，60℃干燥，得产品分散红FB。
缩合反应中，洗涤废液中的苯酚和甲醇经过管道19进入蒸馏塔12，再经过换热器16分别进入苯酚罐14和甲醇罐13，分离后苯酚和甲醇又可经过管道20，进入到缩合釜10，继续套用；蒸馏后的残釜物经水洗涤后的溴化钠溶液经过管道20，进入溴化钠储罐9。
实施例2
(1)溴化反应：取1-氨基蒽醌为原料40g，氯苯800g，溴素48g和次氯酸钠120g，通过入料口1加入到1四口瓶2中进行溴化反应，反应结束后直接过滤，再用400mL甲醇进行洗涤,80℃干燥，得70g产物1-氨基-2,4-二溴蒽醌。
滤液分离出溴化钠进入溴化钠溶液储罐9套用，甲醇和氯苯的混合液，通入蒸馏塔4，利用两者沸点差较大，可以通过加热蒸馏将两者分离，通过换热器17分别进入氯苯罐6和甲醇罐5，其中氯苯可以通过管道18再次进入入料口1，甲醇通入抽滤槽3，循环使用。
(2)水解反应：将步骤(1)中产物1-氨基-2,4-二溴蒽醌，通入2500ml水解四口瓶釜7中，溶于2000ml丁酸戊酯和50mL100％浓硫酸中，60℃下溶解至饱和，继续升温至108℃，利用薄层层析法检测反应至终点，降温至60℃，加离析水，析出生成物1-氨基-2-溴-4-羟基蒽醌，经抽滤槽8，过滤，加入1500mL水洗涤，100℃干燥，得40g产物1-氨基-2-溴-4-羟基蒽醌。
水解反应后，抽滤槽8中的滤液进行分离，分离出的稀硫酸通入硫酸收集罐21，硫酸收集罐21中的稀硫酸与矿粉反应，制备硫酸盐系列产品，如硫酸锰和硫酸锌；分离出的水相通入溴化钠储罐9，可以作为副产品销售；分离出的溶剂通过管道18进入水解釜7循环套用。
(3)缩合反应：将步骤(2)中产物1-氨基-2-溴-4-羟基蒽醌，通入到缩合釜10中，与釜中80g苯酚和8g催化剂反应，升温至150℃进行缩合反应，利用薄层层析法检测至反应终点时，降温到90℃，通入抽滤槽11，同时加入150ml甲醇，让产物分散红FB析出，析出后产物继续用甲醇洗涤至产品合格，洗涤完成后经管道15排出产物分散红FB，100℃干燥，得产品分散红FB。
缩合反应中，洗涤废液中的苯酚和甲醇经过管道19进入蒸馏塔12，再经过换热器16分别进入苯酚罐14和甲醇罐13，分离后苯酚和甲醇又可经过管道20，进入到缩合釜10，继续套用；蒸馏后的残釜物经水洗涤后的溴化钠溶液经过管道20，进入溴化钠储罐9。
实施例3
(1)溴化反应：取1-氨基蒽醌为原料60g，氯苯900g，溴素36g和次氯酸钠60g，通过入料口1加入到1四口瓶2中进行溴化反应，反应结束后直接过滤，再用600mL甲醇进行洗涤,100℃干燥，得90g产物1-氨基-2,4-二溴蒽醌。
滤液分离出溴化钠进入溴化钠溶液储罐9套用，甲醇和氯苯的混合液，通入蒸馏塔4，利用两者沸点差较大，可以通过加热蒸馏将两者分离，通过换热器17分别进入氯苯罐6和甲醇罐5，其中氯苯可以通过管道18再次进入入料口1，甲醇通入抽滤槽3，循环使用。
(2)水解反应：将步骤(1)中产物1-氨基-2,4-二溴蒽醌，通入2500ml水解四口瓶釜7中，溶于2000ml丁酸戊酯和60mL100％浓硫酸中，100℃下溶解至饱和，继续升温至110℃，利用薄层层析法检测反应至终点，降温至30℃，加离析水，析出生成物1-氨基-2-溴-4-羟基蒽醌，经抽滤槽8，过滤，加入2000mL水洗涤，140℃干燥，得60g产物1-氨基-2-溴-4-羟基蒽醌。
水解反应后，抽滤槽8中的滤液进行分离，分离出的稀硫酸通入硫酸收集罐21，硫酸收集罐21中的稀硫酸与矿粉反应，制备硫酸盐系列产品，如硫酸锰和硫酸锌；分离出的水相通入溴化钠储罐9，可以作为副产品销售；分离出的溶剂通过管道18进入水解釜7循环套用。
(3)缩合反应：将步骤(2)中产物1-氨基-2-溴-4-羟基蒽醌，通入到缩合釜10中，与釜中150g苯酚和12g催化剂反应，升温至160℃进行缩合反应，利用薄层层析法检测至反应终点时，降温到70℃，通入抽滤槽11，同时加入250ml甲醇，让产物分散红FB析出，析出后产物继续用甲醇洗涤至产品合格，洗涤完成后经管道15排出产物分散红FB，90℃干燥，得产品分散红FB。
缩合反应中，洗涤废液中的苯酚和甲醇经过管道19进入蒸馏塔12，再经过换热器16分别进入苯酚罐14和甲醇罐13，分离后苯酚和甲醇又可经过管道20，进入到缩合釜10，继续套用；蒸馏后的残釜物经水洗涤后的溴化钠溶液经过管道20，进入溴化钠储罐9。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种合成分散红FB的工艺，包括如下步骤：
(1)溴化反应：以1-氨基蒽醌为原料，氯苯为溶剂，加入溴素进行溴化反应，产物过滤、甲醇洗涤、干燥，得1-氨基-2，4-二溴蒽醌，过滤后溶剂循环套用；其中，所述溴化反应的反应溶剂中加入次氯酸钠，反应结束后分离回收溴化钠溶液；
(2)水解反应：将1-氨基-2，4-二溴蒽醌溶于溶剂和浓硫酸中，加热，进行水解反应，降温析出产物，产物过滤、水洗、干燥，得1-氨基-2-溴-4-羟基蒽醌；母液精馏分离分别回收套用；其中，所述水解反应的反应溶剂具体为不与硫酸反应的戊基苯、丁酸戊酯或戊基联苯；
(3)缩合反应：1-氨基-2-溴-4-羟基蒽醌溶于过量苯酚，加入催化剂，升温进行缩合反应，反应完全后，加入甲醇降温离析，依次经过过滤、甲醇洗涤和干燥得到成品分散红FB；含甲醇和苯酚的滤液，蒸馏回收循环套用；残釜物焚烧、洗涤和过滤，回收溴化钠溶液。
2.如权利要求1所述合成分散红FB的工艺，其特征在于，所述步骤(1)中1-氨基蒽醌、溴素、氯苯和次氯酸钠加入的质量比为：1:(0.6～1.2):(15～20)：(1～2)，所述干燥温度为70～100℃。
3.如权利要求1所述合成分散红FB的工艺，其特征在于，所述步骤(2)中，所述加热温度为先升温到60～100℃至所述1-氨基-2，4-二溴蒽醌溶解至饱和，再继续升温到105～110℃至反应终点；所述降温温度为30～60℃；所述干燥温度为：100～140℃。
4.如权利要求1所述合成分散红FB的工艺，其特征在于，所述步骤(2)中，所述过滤后，所述母液精馏分离后的溶剂循环套用，分离后的稀硫酸能够制备副产品。
5.如权利要求1所述合成分散红FB的工艺，其特征在于，所述步骤(3)中，所述1-氨基-2-溴-4-羟基蒽醌、苯酚和催化剂的质量比为：5：(8～12)：(0.6～1)。
6.如权利要求1所述合成分散红FB的工艺，其特征在于，所述步骤(3)中，所述升温温度为：140～160℃，所述降温温度为：70～90℃，所述干燥温度为60～100℃。
7.如权利要求1所述合成分散红FB的工艺，其特征在于，所述步骤(3)中，所述甲醇洗涤至产品合格，再用水洗涤。
8.一种合成分散红FB的设备，其特征在于，包括入料口(1)、溴化四口瓶釜(2)、抽滤槽(3)、溴化废液处理装置，水解四口瓶釜(7)、抽滤槽(8)、水解废液处理装置，缩合釜(10)、抽滤槽(11)和缩合废液处理装置；入料口(1)、溴化四口瓶釜(2)、抽滤槽(3)、水解四口瓶釜(7)、抽滤槽(8)、缩合釜(10)和抽滤槽(11)依次连通；
溴化废液处理装置包括蒸馏塔(4)、换热器(17)和氯苯罐(6)和甲醇罐(5)；蒸馏塔(4)进料口连通抽滤槽(3)出料口，蒸馏塔(4)出料口连通换热器(17)入料口，甲醇罐(5)一端与换热器(17)出料口连通，另一端与抽滤槽(3)连通；氯苯罐(6)一端与换热器(17)出料口连通，另一端与入料口(1)连通；
水解废液处理装置包括溴化钠储罐(9)、硫酸储罐(21)、溶剂管道(18)；溴化钠储罐(9)同时连通抽滤槽(3)、抽滤槽(8)和换热器(16)出口；硫酸储罐(21)连通抽滤槽(8)；溶剂管道(18)一端连通水解釜(7)，另一端连通抽滤槽(8)；
缩合废液处理装置包括蒸馏塔(12)、换热器(16)、甲醇罐(13)和苯酚罐(14)；蒸馏塔(12)入料口连通抽滤槽(11)，出料口连通换热器(16)入料口；甲醇罐(13)一端连通换热器(16)出料口另一端连通缩合釜(10)；苯酚罐(14)一端连通换热器(16)出料口另一端连通缩合釜(10)。
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Denomination of invention: Technique for compounding disperse red FB and device thereof Effective date of registration: 20180917 Granted publication date: 20171226 Pledgee: Anqing rural commercial bank Limited by Share Ltd. Pledgor: ANQING CHANGHONG CHEMICAL Co.,Ltd. Registration number: 2018340000491 |
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Denomination of invention: A Process and Equipment for the Synthesis of Disperse Red FB Effective date of registration: 20221214 Granted publication date: 20171226 Pledgee: Xingye Bank Limited by Share Ltd. Anqing branch Pledgor: Anqing Changhong Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2022980027480 |
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