CN107746380B - 一种2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚的工业化生产方法 - Google Patents

一种2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚的工业化生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种2‑氨基‑4‑乙酰氨基苯甲醚的工业化生产方法。所述工业化生产方法包括如下步骤:(1)在催化剂A存在的条件下,对硝基苯甲醚与氢气经一次催化加氢还原反应得到对氨基苯甲醚;(2)对氨基苯甲醚经乙酰化反应得到对乙酰氨基苯甲醚;(3)对乙酰氨基苯甲醚经硝化反应得到2‑硝基‑4‑乙酰氨基苯甲醚;(4)在催化剂B存在的条件下,2‑硝基‑4‑乙酰氨基苯甲醚与氢气经二次催化加氢还原反应得到2‑氨基‑4‑乙酰氨基苯甲醚。本发明生产方法具有生产成本低、反应选择性高、分离过程简单、产品纯度高、生产过程无三废、可循环、连续大规模工业化生产的特点,解决了现有技术存在的分离成本高、产品纯度低、三废排放量大而且难以治理的缺陷。

Description

一种2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚的工业化生产方法
技术领域
本发明涉及一种2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚的工业化生产方法,属于精细化学品中间体制备领域。
背景技术
随着染料行业自欧美发达国家向亚洲发展中国家转移的完成,目前中国染料产量已经占据全球总产量的60%~70%,中国不仅是最大的染料产出国,也是最大的染料出口国。据海关统计,2016年我国染料出口累计总数量26.05万吨,其中分散染料出口量10.28万吨,占总出口量的39.08%,分散染料作为涤纶染色专用染料,在全球范围的用量都位居第一。2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚是分散染料重要品种C.I.分散蓝79和分散紫58系列分散染料的重要中间体,2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚作为偶合组分的分散染料,具有品质稳定,发色强度高的优点,应用性能十分优越。目前国内外需求量十分巨大。
国内外文献显示,目前制备2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚的方法主要有以下两种。第一种方法是以2,4-二硝基氯苯(或2,4-二硝基苯甲醚)为原料,经醚化、催化氢化还原后,利用高效酰化试剂选择性酰化。此种工艺存在两个问题,一是还原产物2,4-二氨基苯甲醚易被氧化,酰化过程中易产生大量的副产物,二是选择性酰化的结果,会导致产物的纯度较低。第二种方法是以对氨基苯甲醚为原料,经酰化、硝化、还原制得,此种方法所用原料成本较贵,产品生产中不存在选择性酰化,纯度较高,但酰化、硝化和传统工业还原方法会产生大量的三废,如酸性废水、还原铁泥、硫化碱还原废水等,如果处理不当,会导致严重的环境污染。
综上,亟需提供一种生产过程无三废、可循环、连续大规模工业化生产2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种工业化生产2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚的清洁化方法,本发明生产方法具有生产成本低、反应选择性高、分离过程简单、产品纯度高、生产过程无三废、可循环、连续大规模工业化生产的特点,解决了现有技术存在的分离成本高、产品纯度低、三废排放量大而且难以治理的缺陷。
本发明所提供的2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚的工业化生产方法,包括如下步骤:
(1)在催化剂A存在的条件下,对硝基苯甲醚与氢气经一次催化加氢还原反应得到对氨基苯甲醚;
(2)所述对氨基苯甲醚经乙酰化反应得到对乙酰氨基苯甲醚;
所述乙酰化反应采用的酰化试剂为冰乙酸和乙酸酐的混合物;
所述乙酰化反应结束后,进行减压蒸馏回收所述冰乙酸,产生的冷凝水进入冷凝水储存池,作为工业洗涤水;
(3)所述对乙酰氨基苯甲醚经硝化反应得到2-硝基-4-乙酰氨基苯甲醚;
所述硝化反应采用的硝化剂为浓硝酸与浓硫酸的混酸体系;
所述硝化反应结束后,进行结晶分离得到所述2-硝基-4-乙酰氨基苯甲醚和废酸,处理所述废酸回收所述浓硫酸,产生的冷凝水进入所述冷凝水储存池,作为工业洗涤水;
(4)在催化剂B存在的条件下,所述2-硝基-4-乙酰氨基苯甲醚与氢气经二次催化加氢还原反应得到所述2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚。
上述的工业化生产方法中,所述对硝基苯甲醚由对硝基氯苯经醚化反应得到;
在碱的催化下,所述对硝基氯苯与甲醇进行所述醚化反应;
所述对硝基氯苯、所述甲醇与所述碱的摩尔比可为1:5~15:1.01~1.28,具体可为1:6:1.05;
所述醚化反应的温度可为35~150℃,具体可为80℃,时间可为2~10h,具体可为2h;
在35~58℃的条件下热过滤所述醚化反应结束后的反应体系,得到的滤液经蒸馏(如在甲醇分离塔中进行)回收所述甲醇。
上述的工业化生产方法中,步骤(1)中,所述催化剂A可为四元催化剂;
所述四元催化剂的活性组分可为Ni、Mo、Co和Li(如各元素的质量百分比依次为90.0%、5.0%、2.0%和3%)的混合物或Ni、Mo、Co和Fe的混合物,将所述活性组分负载于载体如改性氧化铝上即得到所述四元催化剂;
所述催化剂A的用量可为所述对硝基苯甲醚质量的0.05~2.38%,具体可为2%。
所述一次催化加氢还原反应在甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇等烷基醇类中进行;所述烷基醇类的用量可为0.5~3.5L/kg所述对硝基苯甲醚。
当检测到目标产物(对氨基苯甲醚)的纯度不小于99%时,停止通入氢气,此时得到的所述对氨基苯甲醚的凝固点为57~58℃。
上述的工业化生产方法中,步骤(1)中,所述一次催化加氢还原反应的条件如下:
温度可为30~120℃,具体可为100℃;
釜内压力可为0.05~2.18MPa,具体可为2MPa。
上述的工业化生产方法中,所述一次催化加氢还原反应结束后,还包括通过一次固液分离回收所述催化剂A和所述一次催化加氢还原反应的溶剂的步骤;具体可按照如下步骤进行:
将所述一次催化加氢还原反应后的体系加入至沉降釜,所述催化剂A沉降回收利用,沉降釜的上层清液进入过滤系统;过滤后液体进入脱醇釜蒸馏,蒸馏出来的甲醇和水进入甲醇回收精馏塔,精馏出的甲醇回收利用;脱醇后的物料放入冷却锅内进行冷却结晶,得到所述对氨基苯甲醚。
上述的工业化生产方法中,步骤(2)中,所述冰乙酸、所述乙酸酐与所述对氨基苯甲醚的摩尔比可为0.8~1.5:0.05~0.5:1,具体可为1:0.3:1;
所述乙酰化反应的温度可为35~230℃,时间可为2~18h。
上述的工业化生产方法中,步骤(3)中,所述混酸体系中,所述浓硝酸、所述浓硫酸和水的摩尔比可为1:1~1.5:1.5~3.0,具体可为1:1.2:1.8;
所述对乙酰氨基苯甲醚与所述硝酸的摩尔比可为1:1.0~1.2,具体可为1:1.1;
所述硝化反应的温度可为-10~15℃,时间可为6~18h;
利用废酸回收装置回收所述浓硫酸,循环利用。
上述的工业化生产方法中,步骤(4)中,所述催化剂B可为三元催化剂;
所述三元催化剂的活性组分为Ni、Mo和B的混合物(如各元素的质量百分比依次为95.0%、3.0%和2.0%)或Ni、Co和P的混合物,将所述活性组分负载于载体如改性氧化铝上即得到所述三元催化剂;
所述催化剂B的用量可为所述2-硝基-4-乙酰氨基苯甲醚质量的0.05~3.18%,具体可为2%。
所述二次催化加氢还原反应在甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇等烷基醇类中进行;所述烷基醇类的用量可为0.5~3.5L/kg所述2-硝基-4-乙酰氨基苯甲醚。
上述的工业化生产方法中,所述二次催化加氢还原反应的条件如下:
温度为35~125℃,具体可为80℃;
釜内压力为0.15~2.28MPa,具体可为1.0MPa。
上述的工业化生产方法中,所述二次催化加氢还原反应结束后,还包括通过二次固液分离回收所述催化剂B和所述二次催化加氢还原反应的溶剂的步骤,具体可按照如下步骤进行:
将所述二次催化加氢还原反应后的体系加入至沉降釜,所述催化剂B沉降回收利用,沉降釜的上层清液进入过滤系统;过滤后液体进入脱醇釜蒸馏,蒸馏出来的甲醇和水进入甲醇回收精馏塔,精馏出的甲醇回收利用;脱醇后的物料放入冷却锅内进行冷却结晶,得到所述2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚。
本发明2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚的工业化清洁生产方法,包括如下醚化、蒸馏回收甲醇、一次催化加氢、一次固液分离回收催化剂、蒸馏回收溶剂、乙酰化、减压蒸馏回收乙酸、硝化、结晶分离、废酸回收利用、二次催化加氢、二次固液分离回收催化剂、蒸馏回收溶剂、冷凝水回收利用等生产环节。相应地,完成上述清洁工艺生产所需的主要工艺设备有:醚化反应器、催化加氢还原反应器、催化剂回收装置、酰化反应器、硝化反应器、结晶分离器、溶剂回收装置、乙酸回收装置、硝化废酸回收装置、冷凝器装置等。
本发明2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚的工业化生产方法具有如下优点:
(1)采用催化加氢还原的方法还原硝基,属于清洁化还原工艺,效率高,无环境污染,对设备腐蚀性小,催化剂可回收套用。
(2)利用冰乙酸和乙酸酐混合酰化试剂酰化,酰化效率高、转化率高。
(3)采用先酰化,再硝化、还原的工艺生产2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚,避免了传统定向酰化过程中原料易氧化,副产物多,产品纯度低、难分离的问题。
(4)酰化后,酰化废酸经蒸馏回收乙酸,再利用;硝化后,硝化废酸经废酸回收装置,回收高纯度浓硫酸,用于再硝化;酰化和硝化冷凝水可直接回做工业洗涤水。整个工艺流程是一种清洁化、可循环的生产工序。
(5)可实现大规模工业化连续生产。
附图说明
图1为本发明2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚的工业化生产方法的工艺流程图。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
实施例1、
按照图1所示的流程图工业化制备2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚,主要采用如下仪器:醚化反应器、催化加氢还原反应器、催化剂回收装置、酰化反应器、硝化反应器、结晶分离器、溶剂回收装置、乙酸回收装置、硝化废酸回收系列装置、冷凝器装置等。
(1)向3000L醚化反应釜中,加入对硝基氯苯1570kg,甲醇1920kg,然后升高反应温度至70℃,逐渐向其中加入420kg氢氧化钠,进行醚化反应,加完后80℃保温 2h,降温,结晶,40℃下热过滤,得到对硝基苯甲醚,得率为97.2%,熔点为50.5~52.0℃。 GC分析其纯度为99.7%,滤液进甲醇分离塔,60℃下经蒸馏回收甲醇。
(2)向催化加氢反应釜中加入1000kg对硝基苯甲醚、20kg催化剂Ni-Mo-Co-Li (其中Ni、Mo、Co、Li的重量百分比为90.0%、5.0%、2.0%和3%,载体为改性氧化铝)、2000L甲醇,低压氮气置换后进行加氢反应,反应釜中氢气压力设定为2MPa,温度设定为100℃,反应中不断取样检测,当目标产物的纯度达到99%以上时,关闭氢气通气阀,停止通氢气。反应完成后压入催化剂沉降釜,催化剂沉降回收利用,沉降釜的上层清液进入过滤系统。过滤后液体进入脱醇釜蒸馏,蒸馏出来的甲醇和水进入甲醇回收精馏塔,精馏出的甲醇回收利用;脱醇后的物料放入冷却锅内进行冷却结晶,得对氨基苯甲醚,其转化率100%,收率为98.6%,对氨基苯甲醚纯度99.8%(GC)。
(3)向酰化反应釜中,加入对氨基苯甲醚、冰乙酸和乙酸酐(冰乙酸、乙酸酐与对氨基苯甲醚的摩尔比为1:0.3:1),进行酰化反应,温度控制在200℃左右,测定反应物料中对乙酰氨基苯甲醚含量大于99%后确定反应结束。然后减压蒸馏,回收乙酸,得到对乙酰氨基苯甲醚,进入硝化工序,冷凝水进冷凝水储存池,回做工业洗涤水。
(4)将一定浓度的浓硝酸、浓硫酸输入酸计量罐。向硝化反应釜中加入乙酰化产物和浓硫酸,混合均匀,降温至5℃以下,然后缓慢滴加浓硝酸,严格控制滴加速度,以控制反应温度在5℃以下,进行硝化反应(浓硝酸、浓硫酸和水的摩尔比为1:1.2: 1.8,对乙酰氨基苯甲醚与硝酸的摩尔比为1:1.1)。反应过程中进行取样化验,确定反应完成后将硝化反应釜内物料用水洗涤,除去酸性介质,然后结晶分离,得到2-硝基-4-乙酰氨基苯甲醚,产物熔点152.0~153.0℃,得率98.0%,纯度99.1%((GC))。废酸液进废酸回收装置系统,回收浓硫酸,循环利用,冷凝水进冷凝水储存池,回做工业洗涤水。
(5)将1000kg2-硝基-4-乙酰氨基苯甲醚、1000L甲醇加入催化加氢釜,并加入20kg催化剂Ni-Mo-B(其中Ni、Mo、B的重量百分比分别为95.0%、3.0%和2.0%,载体为改性氧化铝)。加氢釜经过氮气吹扫后,按比例加入氢气,控制温度在80℃,压力在1.0MPa,进行加氢还原,反应完成后压入催化剂沉降釜,催化剂沉降回收利用,沉降釜的上层清液进入过滤系统。过滤后液体进入脱醇釜蒸馏,蒸馏出来的甲醇和水进入甲醇回收精馏塔,精馏出的甲醇回收利用;脱醇后的物料放入冷却锅内进行冷却结晶,冷却结晶后,使用离心机进行离心得成品2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚,产率 96.52%,纯度99.8%(GC)。

Claims (8)

1.一种2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚的工业化生产方法,包括如下步骤:
(1)在催化剂A存在的条件下,对硝基苯甲醚与氢气经一次催化加氢还原反应得到对氨基苯甲醚;
所述催化剂A为四元催化剂;所述四元催化剂的活性组分为Ni、Mo、Co和Li的混合物,Ni、Mo、Co和Li的质量百分比依次为90.0%、5.0%、2.0%和3%;
所述催化剂A的用量为所述对硝基苯甲醚质量的0.05~2.38%;
所述一次催化加氢还原反应的条件如下:
温度为30~120℃;
釜内压力为0.05~2.18MPa;
(2)所述对氨基苯甲醚经乙酰化反应得到对乙酰氨基苯甲醚;
所述乙酰化反应采用的酰化试剂为冰乙酸和乙酸酐的混合物;
所述乙酰化反应结束后,进行减压蒸馏回收所述冰乙酸,产生的冷凝水进入冷凝水储存池;
(3)所述对乙酰氨基苯甲醚经硝化反应得到2-硝基-4-乙酰氨基苯甲醚;
所述硝化反应采用的硝化剂为浓硝酸与浓硫酸的混酸体系;
所述硝化反应结束后,进行结晶分离得到所述2-硝基-4-乙酰氨基苯甲醚和废酸,处理所述废酸回收所述浓硫酸,产生的冷凝水进入所述冷凝水储存池;
(4)在催化剂B存在的条件下,所述2-硝基-4-乙酰氨基苯甲醚与氢气经二次催化加氢还原反应得到所述2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚。
2.根据权利要求1所述的工业化生产方法,其特征在于:所述对硝基苯甲醚由对硝基氯苯经醚化反应得到;
在碱的催化下,所述对硝基氯苯与甲醇进行所述醚化反应;
所述对硝基氯苯、所述甲醇与所述碱的摩尔比为1:5~15:1.01~1.28;
所述醚化反应的温度为35~150℃,时间为2~10h;
在35~58℃的条件下热过滤所述醚化反应结束后的反应体系,得到的滤液经蒸馏回收所述甲醇。
3.根据权利要求1或2所述的工业化生产方法,其特征在于:所述一次催化加氢还原反应结束后,还包括通过一次固液分离回收所述催化剂A和所述一次催化加氢还原反应的溶剂的步骤。
4.根据权利要求3所述的工业化生产方法,其特征在于:步骤(2)中,所述冰乙酸、所述乙酸酐与所述对氨基苯甲醚的摩尔比为0.8~1.5:0.05~0.5:1;
所述乙酰化反应的温度为35~230℃,时间为2~18h。
5.根据权利要求4所述的工业化生产方法,其特征在于:步骤(3)中,所述混酸体系中,所述浓硝酸、所述浓硫酸和水的摩尔比为1:1~1.5:1.5~3.0;
所述对乙酰氨基苯甲醚与所述硝酸的摩尔比为1:1.0~1.2;
所述硝化反应的温度为-10~15℃,时间为6~18h。
6.根据权利要求5所述的工业化生产方法,其特征在于:步骤(4)中,所述催化剂B为三元催化剂;
所述三元催化剂的活性组分为Ni、Mo和B的混合物或Ni、Co和P的混合物;
所述催化剂B的用量为所述2-硝基-4-乙酰氨基苯甲醚质量的0.05~3.18%。
7.根据权利要求6所述的工业化生产方法,其特征在于:所述二次催化加氢还原反应的条件如下:
温度为35~125℃;
釜内压力为0.15~2.28MPa。
8.根据权利要求7所述的工业化生产方法,其特征在于:所述二次催化加氢还原反应结束后,还包括通过二次固液分离回收所述催化剂B和所述二次催化加氢还原反应的溶剂的步骤。
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