CN108658781A - 一种对苯二胺的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对苯二胺的制备方法，属于有机合成技术领域。将对硝基苯胺与磁性纳米镍加氢催化剂加入到反应釜中，反应釜底部配置有电磁继电器；密封后充入二氧化碳排净空气，然后升温，再充入二氧化碳和氢气的混合气体并升压，达到反应温度和所需氢气压力后进行对硝基苯胺催化加氢反应得到对苯二胺；反应结束后，启动电磁继电器，10min后降温、泄压，放出的二氧化碳气体采用碱液吸收，催化剂磁吸附在反应釜底部，最终得到对苯二胺纯品。制备过程绿色高效、周期短。

Description

一种对苯二胺的制备方法
技术领域
本发明提供一种对苯二胺的清洁制备方法，属于有机合成技术领域。
背景技术
对苯二胺是最简单的芳香二胺之一，广泛用于染料、洗化、橡胶、国防等工业中。在染料行业可用来制取偶氮染料、硫化染料、酸性染料等。对硝基苯胺还原过程是重要的对苯二胺生产步骤，目前主要有三种对硝基苯还原方法，分别是铁粉还原法、硫化碱还原法和加氢还原法。三种方法比较，铁粉还原法工艺生产技术落后，三废多，对环境污染严重，而且收率低，成本高，现已被淘汰。硫化碱还原法技术成熟稳定，三废较少，产品质量较好，安全性高，成本较低，目前国内生产厂家大多采用此方法，但对硝基苯胺的转化率不高。加氢还原法生产技术先进，环保，三废少，产品质量好，成本低，是最具竞争潜力的方法。
河南省科学院张钺等采用水或95%乙醇作为溶剂，骨架Ni为催化剂进行了液相催化加氢制对苯二胺研究。结果表明：以乙醇为溶剂、采用骨架Ni为催化剂，以氢气作还原剂工艺可行。最佳反应条件90~110℃、1.5~2.0MPa，催化剂加入量为原料的5%，最佳投料比为硝基物：溶剂=1:3.7。在最佳的反应条件下，产品收率达90%以上，含量达99.0%以上，反应时间在1.5h以内。
专利CN1594278A中公开了一种对硝基苯胺加氢生产对苯二胺的方法。在一种加氢催化剂的存在下，对硝基苯胺、溶剂和氢气在一定温度下发生加氢反应，对硝基苯胺被加氢成对苯二胺，溶剂可回收并重复利用。该工艺对苯二胺的纯度为99%，收率为98%。
传统对硝基苯胺加氢过程都涉及溶剂使用与分离、催化剂与产物的分离，过程周期长，消耗大量的能量、水和有机溶剂，同时产生大量的废水。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种绿色对苯二胺的生产方法，提高对苯二胺产品的收率和纯度，缩短生产周期。
本发明的主要特点在于，一是不使用溶剂，采用超临界CO2作为分散剂，反应后变为气体，易于与产物和催化剂的分离；二是采用磁性纳米镍作为催化剂，用底部配置电磁继电器的反应釜作为反应器，反应后催化剂易于与反应体系分离。
本发明一种对苯二胺的生产方法是通过如下过程实现的：
将对硝基苯胺与磁性纳米镍加氢催化剂加入到反应釜中，反应釜底部配置有电磁继电器；密封后充入二氧化碳排净空气，然后升温，再充入二氧化碳和氢气的混合气体并升压，达到反应温度和所需氢气压力后进行对硝基苯胺催化加氢反应得到对苯二胺；反应结束后，启动电磁继电器，10min后降温、泄压，放出的二氧化碳气体采用碱液吸收，催化剂磁吸附在反应釜底部，最终得到对苯二胺纯品。
一般地，所述的加氢催化剂的加入量为对硝基苯胺质量的0.5%~10%。
所述的催化加氢反应温度为32~80℃，所需氢气压力1.0~3.0 MPa。
充入的二氧化碳在反应过程中分压为7.3 MPa。
反应结束后，降温时间为10min。
本发明方法制备对苯二胺，纯度高、收率高；生产周期大大缩短；过程三废少。
具体实施方式
以下实施例只为进一步解释本发明的内容和说明本发明的效果，本发明方法效果不限于此。
实施例1
在底部配置电磁继电器的高压反应釜中加入200g纯度为98%的对硝基苯胺和1.0g磁性纳米镍催化剂，密封后充入CO2排净空气，升温至32℃，再同时充入CO2和H2，保证CO2分压为7.3 MPa、H2分压为1.0 MPa，搅拌反应3h后，启动电磁继电器，10min后降温、泄压，放出的二氧化碳气体采用20%的NaOH溶液吸收，打开高压釜，催化剂磁吸附在反应釜底部，倒出产物，得到对苯二胺纯品。气相色谱分析对苯二胺纯度为99.99%，收率为99.99%。
实施例2
在底部配置电磁继电器的高压反应釜中加入175g纯度为98%的对硝基苯胺和5.25g磁性纳米镍催化剂，密封后充入CO2排净空气，升温至50℃，再同时充入CO2和H2，保证CO2分压为7.3 MPa、H2分压为1.5 MPa，搅拌反应2h后，启动电磁继电器，10min后降温、泄压，放出的二氧化碳气体采用20%的NaOH溶液吸收，打开高压釜，催化剂磁吸附在反应釜底部，倒出产物，得到对苯二胺纯品。气相色谱分析对苯二胺纯度为99.99%，收率为99.99%。
实施例3
在底部配置电磁继电器的高压反应釜中加入220g纯度为98%的对硝基苯胺和17.6g磁性纳米镍催化剂，密封后充入CO2排净空气，升温至80℃，再同时充入CO2和H2，保证CO2分压为7.3 MPa、H2分压为2.0 MPa，搅拌反应1h后，启动电磁继电器，10min后降温、泄压，放出的二氧化碳气体采用20%的NaOH溶液吸收，打开高压釜，催化剂磁吸附在反应釜底部，倒出产物，得到对苯二胺纯品。气相色谱分析对苯二胺纯度为99.99%，收率为99.99%。
实施例4
在底部配置电磁继电器的高压反应釜中加入250g纯度为98%的对硝基苯胺和25g磁性纳米镍催化剂，密封后充入CO2排净空气，升温至80℃，再同时充入CO2和H2，保证CO2分压为7.3 MPa、H2分压为3.0 MPa，搅拌反应1h后，启动电磁继电器，10min后降温、泄压，放出的二氧化碳气体采用20%的NaOH溶液吸收，打开高压釜，催化剂磁吸附在反应釜底部，倒出产物，得到对苯二胺纯品。气相色谱分析对苯二胺纯度为99.99%，收率为99.99%。

Claims (5)

1.一种对苯二胺的制备方法，其特征在于，将对硝基苯胺与磁性纳米镍加氢催化剂加入到反应釜中，反应釜底部配置有电磁继电器；密封后充入二氧化碳排净空气，然后升温，再充入二氧化碳和氢气的混合气体并升压，达到反应温度和所需氢气压力后进行对硝基苯胺催化加氢反应得到对苯二胺；反应结束后，启动电磁继电器，降温后、泄压，放出的二氧化碳气体采用碱液吸收，催化剂磁吸附在反应釜底部，最终得到对苯二胺纯品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，加氢催化剂的加入量为对硝基苯胺质量的0.5%~10%。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的催化加氢反应温度为32~80℃，所需氢气压力1.0~3.0MPa。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，充入的二氧化碳在反应过程中分压为7.3MPa。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，反应结束后，降温时间为10min。
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