CN109608354A - 一种苯胺类染料中间体的精制方法 - Google Patents

一种苯胺类染料中间体的精制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种苯胺类染料中间体的精制方法,包括以下步骤:1)合成:将染料中间体原料在水中打浆,升温后泵入烷基化试剂,再通过控制缚酸剂的加入量,使反应结束后反应体系的pH为6~8,得到染料中间体混合物;2)分层:得到的染料中间体混合物进入分层釜,升温至80~110℃进行保温,静置至分层;3)分离:根据有机相物料与母液水的电导率不同,分离得到有机相染料中间体粗品;4)洗涤:得到的染料中间体粗品进入洗涤塔,得到所述染料中间体成品。本发明方法降低了废水、废气排放量,降低了产品生产成本,提高了精制效率和产品收率,为苯胺类染料中间体的精制提供了一种适合工业化应用的新方法。

Description

一种苯胺类染料中间体的精制方法
技术领域
本发明涉及染料中间体生产领域,具体涉及一种苯胺类染料中间体的精制方法。
背景技术
苯胺类染料中间体是一种重要的化工原料和中间体,其结构式如下式所示,被广泛应用于染料等精细化工品的生产,下式染料中间体的共性为在一定温度和pH条件下,以与水不互溶的油状形式存在。
中国专利申请文献CN101696176A公开了一种苯胺类中间体的烷基化制备方法,其精制方法为:向反应结束的反应液中加水,冷却结晶,搅拌过滤,取滤饼水洗干燥得到。中国专利申请文献CN103880698A公开了一种染料中间体的清洁方法,其精制方法为:待反应结束后,经结晶、抽滤、得到产物染料中间体和大量废水,再对进行废水处理后回收再利用。
由此可知,现有的生产所述苯胺类染料中间体工艺,均需经过稀释、结晶、过滤、淋洗和干燥等后处理过程才能精制得到成品,该后处理过程繁琐,极大地影响了生产效率、增加了生产成本。更重要的是,在传统精制过程中,废气集中吸收难度大,对废气处理设备投入也较大;而且稀释结晶会产生大量废水,处理回收该类废水也需要耗费大量资源;结晶过程还容易产生细小结晶无法完全截留导致成品损失。
因此,改变苯胺类染料中间体的传统精制工艺,找到一种能够新型精制工艺,提高精制效率和产品得量,降低生产成本,有效减少废水排放量,降低废气集中吸收处理难度的高效、环保的精制方法,将在工业中有极大的应用前途。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种苯胺类染料中间体的精制方法,将反应得到的染料中间体粗品直接泵入分层锅,在特定条件下进行静置分层,分离得到的产品收率高、纯度高,该方法提高了精制效率、降低了精制成本,减少了废水排放量、降低了废气集中吸收处理难度。
一种苯胺类染料中间体的精制方法,包括如下步骤:
(1)合成:将式(I)所示的染料中间体原料在水中打浆,升温后泵入烷基化试剂,再通过控制缚酸剂的加入量,使反应结束后反应体系的pH为6~8,得到式(II)所示的染料中间体混合物;
(2)分层:得到的染料中间体混合物进入分层釜,升温至80~110℃进行保温,静置至分层;
(3)分离:根据有机相物料与母液水的电导率不同,分离得到有机相染料中间体粗品;
(4)洗涤:得到的染料中间体粗品进入洗涤塔,洗涤完毕后洗涤塔下部得到所述染料中间体成品;
式(I)、式(II)中,R1为-H或-OCH3,R2为C1~C4的烷基,R3为C1~C4的烷基、乙酰氧乙基或烯丙基。
本发明方法无需对产物进行稀释、结晶过滤,通过控制缚酸剂的添加量,进一步控制反应体系的pH值,使混合物体系在一定的温度下即可静置分层,再根据有机相物料与母液水的电导率不同,分离得到染料中间体粗品,粗品经过充分漂洗得到染料中间体成品。本发明工艺省去了稀释过程,有效减少了废水排放量,还避免了结晶过滤过程损失物料,进一步提高了产品收率,降低了废气处理难度。
步骤(1)中,作为优选,所述式(I)所示的染料中间体原料为间乙酰氨基苯胺或3-氨基4-甲氧基乙酰苯胺,所述烷基化试剂为氯乙烷、溴乙烷、氯丙烯中的一种或多种。
所述缚酸剂选自NaOH、MgO、CaO、氨水中的一种或几种,优选为氨水。通过控制缚酸剂的加入量,使反应过程中反应体系的pH为3~7,进一步优选为5~6,这是由于pH过低不仅会使反应速度变慢,还会导致乙酰基水解产生副产物;pH过高也会导致乙酰基水解,而且过量缚酸剂可能会直接与烷基化试剂反应,造成原料损耗。
反应结束后反应体系的pH为6.5~7.5,pH过低会导致母液中物料不能完全析出从而降低产品得量,并增加产品水解可能性;而pH过高则会增加碱用量和水解可能性,氨水的大量加入也会降低母液水密度,影响后续分层效果。
步骤(2)中,作为优选,升温至90~100℃进行保温,这是由于温度过低,会导致物料粘度增大甚至结晶,影响搅拌效果和分层效率,温度过高则会增加能源消耗且增加产品分解可能性。
当所述分层釜中的水相密度高于油相时,投入盐以增加母液水密度,当所述分层釜中的水相密度低于油相时,投入氨水以减小母液水密度。其中,所述盐选自NaCl、MgCl2、CaCl2、NH4Cl中一种或多种,优选为NH4Cl,其可以较好的增加水密度且不引入其他杂质,使得最终产物的纯度高。
本发明根据物料特性选择性的加入盐或氨水,以增加水相和油相的密度差,提升分层效率,若分层锅中的水相密度略高于油相,投入盐以增加母液水密度,若分层锅中的水相密度略低于油相,投入氨水以减小母液水密度,提高了分层效果,更有利于后续产物的分离。
所述盐或氨水与苯胺类染料中间体粗品的质量比为0~0.1:1,优选为0.01~0.05:1,在优选范围内得到的产物纯度和收率高,且产生的废气最少,其中,盐加入量过多会导致产品中盐分含量增加,影响产品质量;氨水投入量过多同样会浪费资源、增加废气量。
所述静置分层时间为20~90min,进一步优选为25~70min,在此优选范围内分层效果最好,静置时间过短会导致分层效果差,增加物料含水量,进而影响产品质量;而静置时间过长,则会导致耗能增加,且分层后期效果不明显,影响处理效率。
步骤(3)中,所述分离过程为:通过分层釜底阀处的在线电导率仪与母液处理釜和洗涤塔切断阀连锁,设置阀门切换临界电导率实现自动化分离,所述临界电导率为5000~8000。
有机相物料含水量较少,所以电导率较低,而母液水电导率极高,本发明根据各物料实际分层情况选择临界电导率,临界电导率优选为6000~7000,这是由于电导率过高,有机相会带有较多母液,影响洗涤效果增加废水量;而电导率过低会将过多有机物料分入母液处理釜,影响产率。
步骤(4)中,通过分布器将热水通入洗涤塔底部,洗涤液通过洗涤塔上部溢流口溢出,通过电导率检测得到浓洗涤水和回用洗涤水,洗涤完毕后洗涤塔下部得到染料中间体成品液体料。
上述洗涤水通过洗涤塔底部分布器进入物料,因有机相物料密度偏高会向下层运动,达到搅拌洗涤效果;而洗涤水向上运动到达上部后通过溢流管流出,通过电导率检测分成浓洗涤水和回用洗涤水。
所述洗涤釜在60~120℃进行保温,优选为90~100℃,温度过低,染料中间体成品粘度增大甚至结块,影响漂洗效果,温度过高降低成品稳定性,易导致产品分解,洗涤水温度过高沸腾亦会影响分离效果。
还包括回收步骤(5):将步骤(3)分离出的母液水和步骤(4)得到的浓漂洗水,降温过滤后通过MVR浓缩、结晶,得到盐和蒸馏水,盐回用至步骤(2),蒸馏水和过滤粗品回用至步骤(1)。
这是由于母液水和浓洗涤水不可避免有少量物料残留,通过降温结晶过滤后得到物料粗品,回用至合成工艺和静置分层工序,实现了物料的资源化利用。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)提高产品生产效率和质量:自动pH控制系统使反应速度最快化,自动分层系统和洗涤系统简化原有的降温、结晶、抽滤、洗涤、干燥过程,提高生产效率,十分适合工业化应用;且避免了副反应发生,提高了染料中间体的纯度。
(2)降低产品损失:本发明避免了传统精制工艺中结晶过滤过程损失物料,提高了产品收率。
(3)降低生产成本:本发明由于精简了工艺,提高了精制效率,因此能够有效降低精制处理过程的设备投入和人工成本。
(4)降低废水量:本发明省去了稀释过程,且采用洗涤塔洗涤,不仅减少了水的使用量,还大大减少了废水的排放量。
(5)降低废气处理难度:传统工艺的过滤过程使废气集中吸收处理难度较大,而本发明方法的精制和储存过程均可在密闭反应器中进行,直接连入尾气处理设备,降低了废气处理难度和成本。
附图说明
图1是本发明苯胺类染料中间体精制过程示意图。
具体实施方式
本发明苯胺类染料中间体的精制过程如图1所示,精制系统包括分层锅、漂洗锅、漂洗水套用槽和废水处理锅。
具体过程为:待染料中间体原料反应完毕后,将得到的一定pH值的染料中间体混合物打入分层釜,选择加入盐或氨水,搅匀后保温静置,再利用在线电导率仪分离得到染料中间体粗品和母液水,粗品通过洗涤塔洗涤得到染料中间体液体成品。母液水和浓洗涤水降温过滤后通过MVR浓缩、结晶,得到盐和蒸馏水,盐回用到静置分层工序,蒸馏水和少量过滤粗品回用到染料中间体的合成工序。
下面结合实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1
3吨底水打浆间乙酰氨基苯胺1770kg,打浆完毕打入反应釜。反应釜升温到95~105℃,泵入氯乙烷共计1850kg,加氨水,反应过程控制体系pH为4~6,16小时反应完毕,调节pH到7.5,反应氨水和调节氨水总计2200kg。
将反应得到的染料中间体混合物打入分层釜,投入250kg氯化铵,投毕搅拌溶解,升温至90℃保温,静置25min分层后进行分离,分离临界电导率设置6000,物料进入洗涤塔,洗涤到溢流口电导率低于4000,洗涤完毕。洗涤塔物料进储槽称重,取样分析。成品纯度98.12%,重量2653kg,含固量89.6%,电导率800,收率97.8%。
得到的母液水和浓洗涤水进入废水处理锅,降温过滤后通过MVR浓缩、结晶,得到盐和蒸馏水,盐回用到静置分层工序,蒸馏水和少量过滤粗品回用到染料中间体的合成工序。
实施例2
3吨底水打浆间乙酰氨基苯胺1770kg,打浆完毕打入反应釜。反应釜升温到95-105℃,泵入氯乙烷共计1850kg,加氨水,反应过程控制体系pH4-6,16小时反应完毕,调节pH到7.5,反应氨水和调节氨水总计2250kg。
将反应得到的染料中间体混合物打入分层釜,升温至80℃,静置65min,分离临界电导率设置6000,物料进入洗涤塔,洗涤到溢流口电导率低于4000,洗涤完毕。洗涤塔物料进储槽称重,取样分析。纯度98.15%,重量2637kg,含固量88.26%,电导率500,收率97.2%。
分离得到的母液水和一次漂洗水进入废水处理锅,降温过滤后通过MVR浓缩、结晶,得到盐和蒸馏水,盐回用到静置分层工序,蒸馏水和少量过滤粗品回用到染料中间体的合成工序。
实施例3
反应釜加入4吨底水,打浆3-氨基4-甲氧基乙酰苯胺1785kg,升温至65-75℃,泵入氯丙烯1720kg,加氨水,反应过程控制体系pH5-6,5小时反应完毕,调节pH到7.5,共用氨水1900kg。
将反应得到的染料中间体混合物打入分层釜,静置45min,升温至85℃,分离临界电导率设置6000,物料进入洗涤塔,洗涤到溢流口电导率低于4000,洗涤完毕。洗涤塔物料进储槽称重,取样分析。纯度97.84%,重量3407kg,含固量75.3%,电导率700,收率99.2%。
分离得到的母液水和一次漂洗水进入废水处理锅,降温过滤后通过MVR浓缩、结晶,得到盐和蒸馏水,盐回用到静置分层工序,蒸馏水和少量过滤粗品回用到染料中间体的合成工序。
实施例4
反应釜加入4吨底水,打浆3-氨基4-甲氧基乙酰苯胺1785kg,升温至65-75℃,泵入氯丙烯1720kg,加氨水,反应过程控制体系pH5-6,5小时反应完毕,调节pH到8.0,共用氨水2000kg。
将反应得到的染料中间体混合物打入分层锅,升温至90℃,再加300kg氨水降低母液水密度,搅拌均匀后静置60min,分离临界电导率设置7000,物料进入洗涤塔,洗涤到溢流口电导率低于4000,洗涤完毕。洗涤塔物料进储槽称重,取样分析。纯度97.88%,重量3188kg,含固量80.4%,电导率600,收率99.1%。
分离得到的母液水和一次漂洗水进入废水处理锅,降温过滤后通过MVR浓缩、结晶,得到盐和蒸馏水,盐回用到静置分层工序,蒸馏水和少量过滤粗品回用到染料中间体的合成工序。
对比例1
3吨底水打浆间乙酰氨基苯胺1770kg,打浆完毕打入反应釜。反应釜升温到95-105℃,泵入氯乙烷和氨水,泵入量分别为1900kg,2100kg,20小时反应完毕。
稀释锅加入3吨稀释底水,调节pH到7.5,调节氨水650kg,,降温结晶,进压滤机过滤、洗涤、干燥,卸料称重,取样分析。纯度97.44%,重量2652kg,含固量85.6%,电导率1000,收率93.4%。
对比例2
反应锅加4吨底水,打浆3-氨基4-甲氧基乙酰苯胺1785kg,升温到65℃,缓慢泵入氯丙烯和氨水,加入量分别为1785kg、1800kg。反应完毕打入有20吨底水的稀释锅,加入1000kg氨水调节pH到7.5,降温结晶,进压滤机过滤、洗涤、干燥,卸料称重,取样分析。纯度97.13%,重量3474kg,含固量70.2%,电导率900,收率94.6%。
以上对本发明实施例对所提供的一种染料中间体的精制方法进行了介绍,对于本领域的一般技术人员,依据本发明实施例的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种苯胺类染料中间体的精制方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)合成:将式(I)所示的染料中间体原料在水中打浆,升温后泵入烷基化试剂,再通过控制缚酸剂的加入量,使反应结束后反应体系的pH为6~8,得到式(II)所示的染料中间体混合物;
(2)分层:得到的染料中间体混合物进入分层釜,升温至80~110℃进行保温,静置至分层;
(3)分离:根据有机相物料与母液水的电导率不同,分离得到有机相染料中间体粗品;
(4)洗涤:得到的染料中间体粗品进入洗涤塔,洗涤完毕后洗涤塔下部得到所述染料中间体成品;
式(I)、式(II)中,R1为-H或-OCH3,R2为C1~C4的烷基,R3为C1~C4的烷基、乙酰氧乙基或烯丙基。
2.根据权利要求1所述的精制方法,其特征在于,步骤(1)中,通过将反应釜上的在线酸度计与缚酸剂加料程序连锁,控制缚酸剂的加入量,使反应过程中反应体系的pH为3~7,使反应结束后反应体系的pH为6.5~7.5。
3.根据权利要求1所述的精制方法,其特征在于,步骤(1)中,所述缚酸剂选自NaOH、MgO、CaO、氨水中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的精制方法,其特征在于,步骤(2)中,当所述分层釜中的水相密度高于油相时,投入盐以增加母液水密度,当所述分层釜中的水相密度低于油相时,投入氨水以减小母液水密度。
5.根据权利要求5所述的精制方法,其特征在于,所述的盐或氨水与染料中间体粗品的质量比为0~0.1:1,所述的盐为NaCl、MgCl2、CaCl2、NH4Cl中一种或多种。
6.根据权利要求1所述的精制方法,其特征在于,步骤(2)中,静置分层时间为20~90min。
7.根据权利要求1所述的精制方法,其特征在于,步骤(3)中,所述分离过程为:通过分层釜底阀处的在线电导率仪与母液处理釜和洗涤塔的切断阀连锁,设置阀门切换临界电导率实现自动化分离,所述临界电导率为5000~8000。
8.根据权利要求1所述的精制方法,其特征在于,步骤(4)中,得到的染料中间体粗品进入洗涤塔,通过分布器将热水通入洗涤塔底部,洗涤液通过洗涤塔上部溢流口溢出,通过电导率检测得到浓洗涤水和回用洗涤水,洗涤完毕后洗涤塔下部得到染料中间体成品液体料。
9.根据权利要求1所述的精制方法,其特征在于,步骤(4)中,所述洗涤釜在60~120℃进行保温。
10.根据权利要求1所述的精制方法,其特征在于,还包括回收步骤(5):将步骤(3)分离出的母液水和步骤(4)得到的浓洗涤水,降温过滤后通过MVR浓缩、结晶,得到盐和蒸馏水,盐回用至步骤(2),蒸馏水和过滤粗品回用至步骤(1)。
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