CN106966884A - 一种蒽氧化制备蒽醌的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种蒽氧化制备蒽醌的方法，所述方法包括：以铝的氧化物为载体，金属氧化物为催化剂的活性中心催化蒽氧化制备蒽醌的方法，该方法具体为：一，制备金属氧化物复合物催化剂；二、反应制备蒽醌；本发明所使用的金属氧化物复合物催化剂属于环境友好型、绿色的固体催化剂，其比表面积和孔径可通过控制温度来调节，控制反应，在蒽氧化制备蒽醌反应结束后催化剂易分离。蒽氧化制备蒽醌过程操作简单，金属氧化物复合物催化剂的活性高，可循环使用，不产生废弃物，是一种绿色化蒽氧化制备蒽醌的方法。

Description

一种蒽氧化制备蒽醌的方法
技术领域
本发明属于化工领域，涉及制备蒽醌的方法，具体是涉及一种蒽氧化制备蒽醌的方法。
背景技术
蒽醌作为一种重要的化工原材料，被广泛应用于各种工业染料、造纸、医药和农药等领域，这也导致了蒽醌在国内国际市场上非常紧俏，对其生产工艺的改进，提高蒽醌产量，降低蒽醌生产成本，对促进整个化工产业发展具有非常重要的意义。
目前国内外生产蒽醌的方法主要是通过蒽氧化制备，蒽氧化方法制备工艺简单生产成本相对较低廉，并且很容易实现生产的绿色环保，普遍采用的方法主要是这三种使用过氧化叔丁醇，双氧水和氧气等氧化剂制备蒽醌的方法。近年来，由于环境压力，国内外蒽醌系还原及分散染料已减产或停产，因此改进工艺，减少污染，降低成本是蒽氧化制备蒽醌所要解决的问题。
催化加氢还原法是一种绿色工艺，虽然产品收率高，但有大量酸性废液难处理，且催化剂不可多次利用等缺点。
Bordoloi等提出的使用多孔无机的混合材料作为催化剂，TBHP作为氧化剂，氧化蒽制备蒽醌的方法。在该方法中选用了磷钼钒杂多酸负载的中孔硅酸盐作为催化剂，在低温下实现蒽到蒽醌的液相转化。
发明内容
本发明的目的是提供一种蒽氧化制备蒽醌的方法，其方法可提高蒽氧化制备蒽醌的转化率，克服蒽氧化制备蒽醌过程中催化剂难回收，蒽醌收率不高的等问题。该方法的关键是催化剂载体和活性中心的选择，本方法中采用的金属氧化物催化剂具有高活性，易回收，可重复利用，是一种绿色环保的蒽氧化制备蒽醌的催化剂。
具体技术方案如下：
本发明提供一种蒽氧化制备蒽醌的方法，所述方法包括以下步骤：
1)、制备催化剂，以硝酸铁、硝酸锰、铝氧化物为原料，将硝酸铁、硝酸锰分别配成溶液后，将硝酸铁水溶液、硝酸锰水溶液、铝氧化物等体积浸渍10-20小时，在温度为60-120℃下干燥，再于600℃-900℃下焙烧后，得催化剂，其中浸渍条件不作限制，优选在高压的条件进行，高压可以为10-20Mpa，温度为常温或是稍高的温度50-80℃，浸渍时间缩短为3-8小时，可以显著缩短浸渍时间，提高催化剂的制备效率；
2)、制备蒽醌，向高压反应釜中，分别加入有机溶剂、反应物蒽以及步骤1)所制备得的催化剂；再调节温度为80-120℃、通空气流量为150-450ml/min、调节压力为0.2-0.6MPa后搅拌反应，当反应体系的压力不再下降时，冷却、过滤、烘干得蒽醌，其中所述的有机溶剂不作限定可以为醇、醛、胺、酯、醚、酮、芳香烃等。
优选的是，所述硝酸铁、硝酸锰、铝氧化物的质量比为0.05-0.15∶0.15-0.2∶1.5-2.0。
优选的是，所述硝酸锰溶液、硝酸铁溶液浓度为质量分数50％。
优选的是，步骤1)中，所述焙烧的时间为3-6小时。
优选的是，所述有机溶剂为苯或甲苯。
优选的是，步骤2)中催化剂的添加量为反应物蒽质量的5％。
优选的是，步骤2)中搅拌转速为950-1500r/min。
优选的是，步骤2)中压力为0.4-0.56MPa。
本发明的有益效果如下：
本发明提供了一种蒽氧化制备蒽醌的方法，反应所需的原料易得；在制备催化剂的过程中催化剂易分离，催化剂可再回收重复利用且催化活性高，蒽醌的选择性达到95％以上，蒽醌的收率大于50％，显著提高蒽醌的选择性和产物蒽醌的收率，在温度为100-120℃实现低温蒽氧化制备蒽醌。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明。应该理解的是，本发明实施例的制备方法仅用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明的构思前提下对本发明制备方法的简单改进都属于本发明要求保护的范围。除非另有说明。
实施例1
步骤一：制备催化剂，称取19.8g硝酸铁，将硝酸铁溶液溶于28ml去离子水中，共得68ml溶液，取30ml硝酸铁溶液、30.2ml质量分数为50％的硝酸锰溶液、38g铝氧化物，等体积浸渍，浸渍14小时，在90℃干燥4小时，再于750℃焙烧3小时，焙烧后得催化剂。
步骤二：将150ml溶剂甲苯，反应物蒽6g，催化剂0.3g加入到250ml高压反应釜中，转速为950r/min，温度控制为60℃，通空气，空气流量为200ml/min，压力为0.40MPa，反应结束后进行液相色谱分析得：蒽的转化率为15％，蒽醌的选择性为90％，蒽醌的收率为13.5％。
实施例2
同实施案例1，将步骤二的反应温度控制为80℃，其它步骤不变，反应开始后，按照实施例1，进行液相色谱分析得：蒽的转化率为25％，蒽醌的选择性为92％，蒽醌的收率为23％，
实施案例3
同实施案例1，将步骤二的反应温度控制为100℃，其他步骤不变，反应开始后，按照实施案例1，进行液相色谱分析得：蒽的转化率为55％，蒽醌的选择性为98％，蒽醌的收率为53.9％。
实施案例4
同实施案例1，将步骤二的反应温度控制为120℃，其他步骤不变，反应开始后，按照实施案例1，进行液相色谱分析得：，蒽的转化率为75％，蒽醌的选择性为99％，蒽醌的收率为74.3％。
实施案例5
同实施案例1，将步骤二的反应温度控制为140℃，其他步骤不变，反应开始后，按照实施案例1，进行液相色谱分析得：蒽的转化率为45％，蒽醌的选择性为96％，蒽醌的收率为43.2％。
实施例6
步骤一：制备催化剂，称取19.8g硝酸铁，将硝酸铁溶液溶于28ml去离子水中，共得68ml溶液，取30ml硝酸铁溶液、30.2ml质量分数为50％的硝酸锰溶液、38g铝氧化物，等体积浸渍，浸渍14小时，在60℃干燥6小时，再于600℃焙烧6小时，焙烧后，加22ml浸渍液(即硝酸铁溶液和质量分数为50％的硝酸锰溶液混合)，重新浸渍10小时，60℃干燥6小时，再于600℃焙烧6小时得催化剂。
步骤二：将300ml溶剂甲苯，反应物蒽6g，催化剂0.3g加入到250ml高压反应釜中，转速为950r/min，温度控制为100℃，通空气，空气流量为200ml/min，压力为0.56MPa，反应结束后进行液相色谱分析得：蒽的转化率为80％；蒽醌的选择性为97％，蒽醌的收率为：77.6％。
实施例7
步骤一：制备催化剂，称取19.8g硝酸铁，将硝酸铁溶液溶于28ml去离子水中，共得68ml溶液，取30ml硝酸铁溶液、30.2ml质量分数为60％的硝酸锰溶液、38g铝氧化物，等体积浸渍，浸渍14小时，在120℃干燥2小时，再于900℃焙烧3小时，焙烧后，加22ml浸渍液即硝酸铁溶液和质量分数为50％的硝酸锰溶液混合，重新浸渍10小时，120℃干燥2小时，再于950℃焙烧3小时得催化剂。
步骤二：将300ml溶剂甲苯，反应物蒽6g，催化剂0.3g加入到250ml高压反应釜中，转速为1500r/min，温度控制为120℃，通空气，空气流量为200ml/min，压力为0.56MPa，反应结束后进行液相色谱分析得：蒽的转化率为85％；蒽醌的选择性为99％，蒽醌的收率为：84.1％。
实施例8
步骤一：制备催化剂，称取19.8g硝酸铁，将硝酸铁溶液溶于28ml去离子水中，共得68ml溶液，取30ml硝酸铁溶液、30.2ml质量分数为60％的硝酸锰溶液、38g铝氧化物，等体积浸渍，在高压的条件进行浸渍，高压为20Mpa，温度50℃，浸渍时间缩短为5小时，在120℃干燥2小时，再于900℃焙烧3小时，焙烧后，加22ml浸渍液即硝酸铁溶液和质量分数为50％的硝酸锰溶液混合，高压为20Mpa，温度50℃，浸渍时间缩短为3小时，120℃干燥2小时，再于950℃焙烧3小时得催化剂。
步骤二：将300ml溶剂甲苯，反应物蒽6g，催化剂0.3g加入到250ml高压反应釜中，转速为1500r/min，温度控制为120℃，通空气，空气流量为200ml/min，压力为0.56MPa，反应结束后进行液相色谱分析得：蒽的转化率为86.3％；蒽醌的选择性为99％，蒽醌的收率为：85.4％。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (8)

1.一种蒽氧化制备蒽醌的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
1)、制备催化剂，以硝酸铁、硝酸锰、铝氧化物为原料，将硝酸铁、硝酸锰分别配成溶液后，将硝酸铁水溶液、硝酸锰水溶液、铝氧化物等体积浸渍10-20小时，在温度为60-120℃下干燥，再于600℃-900℃下焙烧后，得催化剂；
2)、制备蒽醌，向高压反应釜中，分别加入有机溶剂、反应物蒽以及步骤1)所制备得的催化剂；再调节温度为100-120℃、通空气流量为150-450ml/min、调节压力为0.2-0.6MPa后搅拌反应，当反应体系的压力不再下降时，冷却、过滤、烘干得蒽醌。
2.根据权利要求书1所述的蒽氧化制备蒽醌方法，其特征在于，所述硝酸铁、硝酸锰、铝氧化物的质量比为0.05-0.15∶0.15-0.2∶1.5-2.0。
3.根据权利要求书1所述的蒽氧化制备蒽醌方法，其特征在于，所述硝酸锰溶液、硝酸铁溶液浓度为质量分数50％。
4.根据权利要求书1所述的蒽氧化制备蒽醌方法，其特征在于，步骤1)中，所述焙烧的时间为3-6小时。
5.根据权利要求书1所述的蒽氧化制备蒽醌方法，其特征在于，所述有机溶剂为苯或甲苯。
6.根据权利要求书1所述的蒽氧化制备蒽醌方法，其特征在于，步骤2)中催化剂的添加量为反应物蒽质量的5％。
7.根据权利要求书1所述的蒽氧化制备蒽醌方法，其特征在于，步骤2)中搅拌转速为950-1500r/min。
8.根据权利要求书1所述的蒽氧化制备蒽醌方法，其特征在于，步骤2)中压力为0.4-0.56MPa。
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