CN113429267B - 一种制备邻苯基苯酚的连续工艺和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及精细有机化工的技术领域，特别是涉及一种制备邻苯基苯酚的连续工艺和装置，其可以降低加钠环节带来的安全隐患，可以实现生产的连续化和自动化，反应过程中无废气产生，低废水排放，该工艺包括以下步骤：S1、原料准备；S2、物料混合；S3、连续反应；S4、溶剂回收；S5、水解反应；S6、酸化反应及萃取；S7、精馏；该装置包括钠储罐、溶剂储罐、氧芴储罐、管式混合器、多级带搅拌的物料反应釜、溶剂冷凝器、溶剂回收罐、带搅拌的水解反应釜、酸化反应及分离设备、精馏塔、成品冷凝器、成品收集罐和输送泵，各设备如附图所示进行连接。
Description
技术领域
本发明涉及精细有机化工(药物合成)的技术领域，特别是涉及一种制备邻苯基苯酚的连续工艺和装置。
背景技术
邻苯基苯酚(o-phenylphenol,OPP)，又名2-羟基联苯或2-苯基苯酚，为白色或浅黄色或淡红色粉末、薄片或块状物，具有微弱的酚味。熔点55.5～57.5℃，沸点283～286℃(0.1MPa)，相对密度1.213(20℃)，闪点123.9℃，微溶于水，易溶于甲醇、丙酮、苯、二甲苯、三氯乙烯、二氯苯等有机溶剂。
作为一种重要的精细化工产品，邻苯基苯酚广泛应用于医药、染料等行业，现有的在生产邻苯基苯酚时，一般采用环己酮缩合脱氢的方法进行生产，按照邻苯基苯酚原料的不同，可将合成工艺分为这样几种：①联苯抱氧法，将金属钠、联苯抱氧放入200℃的空间内加热处理，然后用酸分解，得到邻苯基苯酚；②联苯磺化水解法，将联苯用硫酸磺化，随后用苛性钠碱熔，将最终所得物酸化可得邻苯基苯酚；③苯酚、氯苯偶合法，将苯酚、氯苯作为原料，借助催化法合成；④如公开号为CN101074187B的专利提供了一种邻苯基苯酚的制备工艺，环己酮在固体酸催化剂存在下进行缩合反应，经调pH值后直接精馏得到99％以上的2-环己亚烷基环己酮和2-(1-环己烯基)环己酮的双聚混合物，双聚混合物以氢气为载气进入装有催化剂的固定床反应器进行脱氢反应，脱氢产物经减压精馏和冷却切片得到邻苯基苯酚片状产物，但催化脱氢的催化剂本身价格昂贵，寿命较短导致生产成本较高，设备安装成本较大，操作要求严格，不适于规模化生产，从而导致对邻苯基苯酚的生产成本较高，影响邻苯基苯酚的合成效率，并且随着环保日益重视，该工艺由于废水废气等三废问题得不到有效解决，因此国内该工艺不能够得到大工业化投产。
如公开号为CN103319313B的专利提供了一种氧芴开环制备邻苯基苯酚的合成方法，以氧芴为原料，使用乙二醇二甲醚或者二乙二醇二甲醚作为溶剂，加入金属钠，在氮气保护下进行反应，加入水相用浓盐酸调pH小于3，析出棕色油状物，用乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠干燥，减压脱去溶剂，用石油醚重结晶得邻苯基苯酚，但是其在采用金属钠制备邻苯基苯酚时采用固体钠在70～80℃反应，固体钠的投料等环节，均存在较大的安全隐患，且不能够实现连续化和自动化。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的一个目的在于提供一种降低加钠环节带来的安全隐患，可以实现生产的连续化和自动化，反应过程中无废气产生，低废水排放，制备邻苯基苯酚的连续工艺；
本发明的另一个目的在于提供一种降低加钠环节带来的安全隐患，可以实现生产的连续化和自动化的制备邻苯基苯酚的装置。
本发明的一种制备邻苯基苯酚的连续工艺，包括以下步骤：
S1、原料准备：将金属钠和氧芴分别加入至不同的加热罐中进行分别加热熔融处理，并将溶剂放入至储存罐中进行储存；
S2、物料混合：将熔融的金属钠、氧芴和溶剂按比例依次加入至管式混合器中进行充分混合；
S3、连续反应：将多个反应釜串联，并控制混合后的物料在多个反应釜之间连续流动，并调节反应釜的反应压力和反应温度，使物料在多个反应釜之间流动的过程中进行反应；
S4、溶剂回收：反应过程中蒸发的有机溶剂，通过冷凝器，回收至溶剂回收罐中；
S5、水解反应：反应物料进入到水解反应釜中，加入水进行水解反应。
S6、酸化反应及萃取：水解后的物料加入稀硫酸调节pH，并用溶剂进行萃取，萃取得到油相物料。
S7、精馏得到成品：油相物料进入精馏塔进行蒸馏，气相成品通过精馏塔顶设置的成品冷凝器，变成液体成品进入成品收集罐。
进一步的，所述金属钠和氧芴的熔融和加料温度为98～200℃。
进一步的，所述金属钠和氧芴的加料摩尔比例为1～2.5:0.8～1.5。
进一步的，所述溶剂与金属钠和氧芴混合物的加料摩尔比例为1:3～5。
进一步的，所述溶剂为乙二醇单甲醚和乙二醇二甲醚及其同系物中的一种或两种。
进一步的，所述反应釜中的反应压力为0.1～0.5MPa，反应温度为80～220℃。
进一步的，水解后的物料加入稀硫酸调节pH至3，并用甲苯、二甲苯、石油醚中的一种或几种混合溶剂进行萃取，萃取得到油相物料。
本发明的一种制备邻苯基苯酚的装置，包括钠储罐、溶剂储罐、氧芴储罐、管式混合器、多级带搅拌的物料反应釜、溶剂冷凝器、溶剂回收罐、带搅拌的水解反应釜、酸化反应及分离设备、精馏塔、成品冷凝器和成品收集罐，溶剂储罐和氧芴储罐分别通过第二传输泵和第一传输泵输出物料至管式混合器，钠储罐通过第三传输泵输出物料至管式混合器，管式混合器连通到多级带搅拌的物料反应釜中的第一级带搅拌的物料反应釜，多级带搅拌的物料反应釜均与溶剂冷凝器和溶剂回收罐连通，最后一级带搅拌的物料反应釜通过第四传输泵与带搅拌的水解反应釜连通，带搅拌的水解反应釜与酸化反应及分离设备连通，酸化反应及分离设备与精馏塔连通，精馏塔塔顶设置有成品冷凝器，成品冷凝器连通成品收集罐。
进一步的，所述多级带搅拌的物料反应釜和带搅拌的水解反应釜中均设置有反应釜搅拌器。
与现有技术相比本发明的有益效果为：
本发明采用熔融的金属钠与氧芴开环工艺并利用釜式连续化工工艺，在反应过程中直接添加熔融的金属钠和氧芴，即液态投钠的方式，降低了反应过程中打开反应釜该添加钠的环节带来的安全隐患，从而可以提高使用安全性，操作的便携性也大大的提升；
并且在熔融的金属钠和氧芴连续化生产过程中废水废气可以有效解决，其中无废气产生，废水产量小，有效降低生产成本，同时本发明的工艺在制备邻苯基苯酚时，整个工艺流程无需任何催化剂，因此也不存在催化剂回收再利用所耗费的成本；
同时整个工艺过程中所使用的各种原料混合物连续地在各反应釜之间流动反应，无需工作人员手动操作，从而可以实现生产的连续化和自动化；
本发明的主要优势在于：连续化、无废气、废水量小且易处理。
附图说明
图1是本发明的制备邻苯基苯酚的装置的结构示意图；
附图中标记：1、钠储罐；2、溶剂储罐；3、氧芴储罐；4、管式混合器；5、带搅拌的物料反应釜；6、溶剂冷凝器；7、溶剂回收罐；8、带搅拌的水解反应釜；9、酸化反应及物料分离设备；10、精馏塔；11、成品冷凝器；12、成品收集罐；13、第一传输泵；14、第二传输泵；15、第三传输泵；16、第四传输泵。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本发明提供一种制备邻苯基苯酚的装置，包括钠储罐1、溶剂储罐2、氧芴储罐3、管式混合器4、多级带搅拌的物料反应釜5、溶剂冷凝器6、溶剂回收罐7、带搅拌的水解反应釜8、酸化反应及分离设备9、精馏塔10、成品冷凝器11和成品收集罐12，溶剂储罐2和氧芴储罐3分别通过第二传输泵14和第一传输泵13输出物料至管式混合器4，钠储罐1通过第三传输泵15输出物料至管式混合器4，管式混合器4连通到多级带搅拌的物料反应釜5中的第一级带搅拌的物料反应釜5，多级带搅拌的物料反应釜5均与溶剂冷凝器6和溶剂回收罐7连通，最后一级带搅拌的物料反应釜5通过第四传输泵16与带搅拌的水解反应釜8连通，带搅拌的水解反应釜8与酸化反应及分离设备9连通，酸化反应及分离设备9与精馏塔10连通，精馏塔10塔顶设置有成品冷凝器11，成品冷凝器11连通成品收集罐12。
基于上述的装置，本发明提供一种制备邻苯基苯酚的连续工艺，包括以下步骤：
S1、原料准备：将金属钠和氧芴分别加入至钠储罐和氧芴储罐中进行分别加热熔融处理，金属钠和氧芴的熔融温度为108±10℃，并将溶剂放入溶剂储罐中进行储存，溶剂为乙二醇单甲醚，同时将溶剂升温至100℃左右，使其温度与熔融后的金属钠和氧芴温度相近；
S2、物料混合：将熔融的金属钠、氧芴和升温后的溶剂按比例依次加入至多级带搅拌的物料反应釜的第一级釜中进行充分混合，金属钠和氧芴的加料温度为108±10℃，并且金属钠和氧芴的加料摩尔比例为1:0.8，溶剂与金属钠和氧芴混合物的加料摩尔比例为1:5；
S3、连续反应：将多级带搅拌的物料反应釜串联，并控制混合后的物料在多个物料反应釜之间连续流动，并调节物料反应釜的反应压力和反应温度，反应釜中的反应压力为0.2～0.3MPa，反应温度为160±10℃，使物料在多个物料反应釜之间流动的过程中进行反应；
S4、溶剂回收：反应过程中蒸发的有机溶剂，通过冷凝器，回收至溶剂回收罐中；
S5、水解反应：反应物料进入到带搅拌的水解反应釜中，加入水进行水解反应。
S6、酸化反应及萃取：水解后的物料加入稀硫酸调节pH至3，并用二甲苯进行萃取，萃取得到油相物料。
S7、精馏得到成品：油相物料进入精馏塔进行蒸馏，气相成品通过精馏塔顶设置的成品冷凝器，变成液体成品进入成品收集罐。
本实施例采用熔融的金属钠与氧芴开环工艺并利用釜式连续化工工艺，在反应过程中直接添加熔融的金属钠和氧芴，降低了反应过程中打开反应釜该添加钠的环节带来的安全隐患，从而可以提高使用安全性，操作的便携性也大大的提升，并且在熔融的金属钠和氧芴连续化生产过程中废水废气可以有效解决，其中无废气产生，废水产量小，有效降低生产成本，同时本实施例的工艺在制备邻苯基苯酚时，整个工艺流程无需任何催化剂，因此也不存在催化剂回收再利用所耗费的成本，并且整个工艺过程中所使用的各种原料连续的混合和在各反应釜之间流动反应，可以实现生产的连续化和自动化，同时整个反应过程中无副产物产生，因此也不存在将副产物与邻苯基苯酚的分离所耗费的成本；本实施例的主要优势在于：连续化、无废气、废水量小且易处理，本实施例在制备邻苯基苯酚时收率为89.4％。
实施例2
本发明提供一种制备邻苯基苯酚的装置，与实施例1相同。
基于上述的装置，本发明提供一种制备邻苯基苯酚的连续工艺，包括以下步骤：
S1、原料准备：将金属钠和氧芴分别加入至钠储罐和氧芴储罐中进行分别加热熔融处理，金属钠和氧芴的熔融温度为120±10℃，并将溶剂放入溶剂储罐中进行储存，溶剂为乙二醇二甲醚，同时将溶剂升温至80℃，使其温度与熔融后的金属钠和氧芴温度相近；
S2、物料混合：将熔融的金属钠、氧芴和升温后的溶剂按比例依次加入至多级带搅拌的物料反应釜的第一级釜中进行充分混合，金属钠和氧芴的加料温度为120±10℃，并且金属钠和氧芴的加料摩尔比例为2:1.5，溶剂与金属钠和氧芴混合物的加料摩尔比例为1:3；
S3、连续反应：将多级带搅拌的物料反应釜串联，并控制混合后的物料在多个物料反应釜之间连续流动，并调节物料反应釜的反应压力和反应温度，反应釜中的反应压力为0.2～0.4MPa，反应温度为140±10℃，使物料在多个物料反应釜之间流动的过程中进行反应；
S4、溶剂回收：反应过程中挥发的有机溶剂，通过冷凝器，回收至溶剂回收罐中；
S5、水解反应：反应物料进入到带搅拌的水解反应釜中，加入水进行水解反应。
S6、酸化反应及萃取：水解后的物料加入稀硫酸调节pH至3，并用甲苯、二甲苯、石油醚中按体积比例1：1：0.5的混合溶剂进行萃取，萃取得到油相物料。
S7、精馏得到成品：油相物料进入精馏塔进行蒸馏，气相成品通过精馏塔顶设置的成品冷凝器，变成液体成品进入成品收集罐。
本实施例在制备邻苯基苯酚时收率为92.1％。
实施例3
本发明提供一种制备邻苯基苯酚的装置，与实施例1相同。
基于上述的装置，本发明提供一种制备邻苯基苯酚的连续工艺，包括以下步骤：
S1、原料准备：将金属钠和氧芴分别加入至钠储罐和氧芴储罐中进行分别加热熔融处理，金属钠和氧芴的熔融温度为190±10℃，并将溶剂放入溶剂储罐中进行储存，溶剂为乙二醇单甲醚和乙二醇二甲醚的混合物，混合比例为1：2，同时将溶剂升温至90℃；
S2、物料混合：将熔融的金属钠、氧芴和升温后的溶剂按比例依次加入至多级带搅拌的物料反应釜的第一级釜中进行充分混合，金属钠和氧芴的加料温度为190±10℃，并且金属钠和氧芴的加料摩尔比例为2.5:1.5，溶剂与金属钠和氧芴混合物的加料摩尔比例为1:4；
S3、连续反应：将多级带搅拌的物料反应釜串联，并控制混合后的物料在多个物料反应釜之间连续流动，并调节物料反应釜的反应压力和反应温度，反应釜中的反应压力为0.3～0.5MPa，反应温度为120±10℃，使物料在多个物料反应釜之间流动的过程中进行反应；
S4、溶剂回收：反应过程中挥发的有机溶剂，通过冷凝器，回收至溶剂回收罐中；
S5、水解反应：反应物料进入到带搅拌的水解反应釜中，加入水进行水解反应。
S6、酸化反应及萃取：水解后的物料加入稀硫酸调节pH至3，并用甲苯、二甲苯按体积比例1：2混合的混合溶剂进行萃取，萃取得到油相物料。
S7、精馏得到成品：油相物料进入精馏塔进行蒸馏，气相成品通过精馏塔顶设置的成品冷凝器，变成液体成品进入成品收集罐。
本实施例在制备邻苯基苯酚时收率为93.4％。
实施例4
本发明提供一种制备邻苯基苯酚的装置，与实施例1相同。
基于上述的装置，本发明提供一种制备邻苯基苯酚的连续工艺，包括以下步骤：
S1、原料准备：将金属钠和氧芴分别加入至钠储罐和氧芴储罐中进行分别加热熔融处理，金属钠和氧芴的熔融温度为150±10℃，并将溶剂放入溶剂储罐中进行储存，溶剂为乙二醇单甲醚和乙二醇二甲醚及其同系物的混合物，同时将溶剂升温至90℃；
S2、物料混合：将熔融的金属钠、氧芴和升温后的溶剂按比例依次加入至多级带搅拌的物料反应釜的第一级釜中进行充分混合，金属钠和氧芴的加料温度为150±10℃，并且金属钠和氧芴的加料摩尔比例为1.5:1，溶剂与金属钠和氧芴混合物的加料摩尔比例为1:5；
S3、连续反应：将多级带搅拌的物料反应釜串联，并控制混合后的物料在多个物料反应釜之间连续流动，并调节物料反应釜的反应压力和反应温度，反应釜中的反应压力为0.1～0.3MPa，反应温度为100±10℃，使物料在多个物料反应釜之间流动的过程中进行反应；
S4、溶剂回收：反应过程中挥发的有机溶剂，通过冷凝器，回收至溶剂回收罐中；
S5、水解反应：反应物料进入到带搅拌的水解反应釜中，加入水进行水解反应。
S6、酸化反应及萃取：水解后的物料加入稀硫酸调节pH至3，并用二甲苯溶剂进行萃取，萃取得到油相物料。
S7、精馏得到成品：油相物料进入精馏塔进行蒸馏，气相成品通过精馏塔顶设置的成品冷凝器，变成液体成品进入成品收集罐。
本实施例在制备邻苯基苯酚时收率为90.2％。
实施例5
本发明提供一种制备邻苯基苯酚的装置，与实施例1相同。
基于上述的装置，本发明提供一种制备邻苯基苯酚的连续工艺，包括以下步骤：
S1、原料准备：将金属钠和氧芴分别加入至钠储罐和氧芴储罐中进行分别加热熔融处理，金属钠和氧芴的熔融温度为165±10℃，并将溶剂放入溶剂储罐中进行储存，溶剂为乙二醇单甲醚，同时将溶剂升温至80℃；
S2、物料混合：将熔融的金属钠、氧芴和升温后的溶剂按比例依次加入至多级带搅拌的物料反应釜的第一级釜中进行充分混合，金属钠和氧芴的加料温度为165±10℃，并且金属钠和氧芴的加料摩尔比例为1.8:1.3，溶剂与金属钠和氧芴混合物的加料摩尔比例为1:3；
S3、连续反应：将多级带搅拌的物料反应釜串联，并控制混合后的物料在多个物料反应釜之间连续流动，并调节物料反应釜的反应压力和反应温度，反应釜中的反应压力为0.1～0.2MPa，反应温度为80±10℃，使物料在多个物料反应釜之间流动的过程中进行反应；
S4、溶剂回收：反应过程中挥发的有机溶剂，通过冷凝器，回收至溶剂回收罐中；
S5、水解反应：反应物料进入到带搅拌的水解反应釜中，加入水进行水解反应。
S6、酸化反应及萃取：水解后的物料加入稀硫酸调节pH至3，并用甲苯、石油醚按体积比例4：1混合的混合溶剂进行萃取，萃取得到油相物料。
S7、精馏得到成品：油相物料进入精馏塔进行蒸馏，气相成品通过精馏塔顶设置的成品冷凝器，变成液体成品进入成品收集罐。
本实施例在制备邻苯基苯酚时收率为88.1％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种制备邻苯基苯酚的连续工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、原料准备：将金属钠和氧芴分别加入至不同的加热罐中进行分别加热熔融处理，并将溶剂放入至储存罐中进行储存；
S2、物料混合：将熔融的金属钠、氧芴和升温后的溶剂按比例依次加入至管式混合器中进行充分混合；
S3、连续反应：将多个反应釜串联，调节反应釜的温度和压力，物料通过自流的方式依次进入下一级反应釜，最终完成反应；
S4、溶剂回收：反应过程中蒸发的有机溶剂，通过冷凝器，回收至溶剂回收罐中；
S5、水解反应：反应物料进入到水解反应釜中，加入水进行水解反应；
S6、酸化反应及萃取：水解后的物料加入稀硫酸调节pH，并用溶剂进行萃取，萃取得到油相物料；
S7、精馏得到成品：油相物料进入精馏塔进行蒸馏，气相成品通过精馏塔顶设置的成品冷凝器，变成液体成品进入成品收集罐；
所述金属钠和氧芴的熔融和加料温度为98～200℃；
所述金属钠和氧芴的加料摩尔比例为1～2.5:0.8～1.5；
所述溶剂与金属钠和氧芴混合物的加料摩尔比例为1:3～5；
所述溶剂为乙二醇单甲醚和乙二醇二甲醚中的一种或两种；
所述反应釜中的反应压力为0.1～0.5MPa，反应温度为80～220℃；
水解后的物料加入稀硫酸调节溶液pH至3，使用甲苯、二甲苯、石油醚中的一种或几种混合溶剂对水溶液进行萃取，得到的油状物进行精馏得到邻苯基苯酚产品。
2.实施如权利要求1中所述的一种制备邻苯基苯酚的连续工艺的装置，其特征在于，包括钠储罐(1)、溶剂储罐(2)、氧芴储罐(3)、管式混合器(4)、多级带搅拌的物料反应釜(5)、溶剂冷凝器(6)、溶剂回收罐(7)、带搅拌的水解反应釜(8)、酸化反应及分离设备(9)、精馏塔(10)、成品冷凝器(11)和成品收集罐(12)，溶剂储罐(2)和氧芴储罐(3)分别通过第二传输泵(14)和第一传输泵(13)输出物料至管式混合器(4)，钠储罐(1)通过第三传输泵(15)输出物料至管式混合器(4)，管式混合器(4)连通到多级带搅拌的物料反应釜(5)中的第一级带搅拌的物料反应釜(5)，多级带搅拌的物料反应釜(5)均与溶剂冷凝器(6)和溶剂回收罐(7)连通，最后一级带搅拌的物料反应釜(5)通过第四传输泵(16)与带搅拌的水解反应釜(8)连通，带搅拌的水解反应釜(8)与酸化反应及分离设备(9)连通，酸化反应及分离设备(9)与精馏塔(10)连通，精馏塔(10)塔顶设置有成品冷凝器(11)，成品冷凝器(11)连通成品收集罐(12)。
3.如权利要求2中所述的一种制备邻苯基苯酚的连续工艺的装置，其特征在于，所述多级带搅拌的物料反应釜(5)和带搅拌的水解反应釜(8)中均设置有反应釜搅拌器。
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