CN113956146B - 一种2-乙基蒽醌生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及2‑乙基蒽醌生产工艺技术领域,特别涉及一种低COD的2‑乙基蒽醌生产工艺。本申请的BE酸由发烟硫酸在低温条件下催化进行闭环反应,生成的料液再经离析、萃取,分层分离得2‑乙基蒽醌的萃取液,萃取液经无机碱处理回收闭环反应中未反应的BE酸,后经无机酸反应和氯苯有机溶剂萃取,分离得BE酸的氯苯溶液,所述BE酸的氯苯溶液直接回用。本申请的2‑乙基蒽醌生产工艺,其脱水闭环反应的条件非常温和,脱水闭环反应过程中的副反应得到了有效控制,对反应设备的要求降低,同时,整个反应的能耗也明显的降低。最为重要的是,配合BE酸的回收,综合反应物BE酸的转化率最高可以提高20%,废碱水COD可以下降低到1000 mg/L~3000 mg/L。
Description
技术领域
本申请涉及2-乙基蒽醌生产工艺技术领域,特别涉及一种低COD的2-乙基蒽醌生产工艺。
背景技术
2-乙基蒽醌为浅黄色粉末状或亮黄色鳞片状固体,是重要的精细化工原料,主要用于双氧水的制备。2-乙基蒽醌也用于制备感光化合物,是光聚合或阻聚级聚合的敏化剂;还用于染料、光筛树脂、农业化肥的制备。近年来还发现2-乙基蒽醌对肿瘤有抑制作用,是一种有效的医药中间体。
目前工业生产2-乙基蒽醌的通用方法是通过乙苯和邻苯二甲酸酐反应,主要是因石油化工业的快速发展,可以为反应提供充足的原料。工业生产2-乙基蒽醌的方法主要分为以下两步:
(1)2-(4’-乙基苯甲酰基)苯甲酸(简称BE酸)的制备
以乙苯和邻苯二甲酸酐为原料,在催化剂作用下,催化剂通常为三氯化铝,于有机溶剂中发生傅-克(Friedel-Crafts)反应,合成2-(4’-乙基苯甲酰基)苯甲酸铝复盐。2-(4’-乙基苯甲酰基)苯甲酸铝复盐在酸性水溶液中水解,生成BE酸的有机溶液,脱反应溶剂得到BE酸固体。
(2)2-乙基蒽醌的制备
在浓硫酸或发烟硫酸的催化下,BE酸脱水闭环得闭环液。然后利用2-乙基蒽醌溶于浓硫酸却不溶与稀硫酸的性质,用工艺水稀释闭环液。水析后通常有两种处理方法:(2.1)直接过滤,分离出固体2-乙基蒽醌,经碱煮、水洗去除大部分杂质后进行真空精馏得到精品2-乙基蒽醌。(2.2)闭环液加水稀释的同时加入有机溶剂,将2-乙基蒽醌萃入有机溶剂相,萃取液经碱洗、水洗后脱除溶剂,得到的2-乙基蒽醌再进行真空精馏得到精品2-乙基蒽醌。
两种精制方法都用到了碱处理,目的是为了将闭环反应中未转化的BE酸和碱反应生成水溶性的钠盐溶于碱水中,这是因为在BE酸脱水闭环过程中,如果维持较高的反应温度,则产物容易焦化并带来大量的副反应,所以一般维持相对较低的反应温度,这样就会出现反应不完全的BE酸。而该废碱水直接进入污水处理工段,将会造成废水中COD较高,综合处理成本较高。
中国专利公开号:CN110787484A,名称为:一种2-乙基蒽醌闭环萃取液的碱洗及碱洗废水处理工艺,其公开了将碱性废水引至絮凝釜,先用硫酸中和至中性,再加入通用型絮凝剂进行絮凝处理,经压滤设备压滤,所得絮凝泥送废固处理站;经pH值调节及过滤除去絮凝泥后,将过滤水送生化处理装置;废水经生化处理后,或达标排放,或返回酸析工序作为闭环液稀释水闭路循环使用。该专利一方面处理工艺复杂,另一方面又产生了大量的固废,并不环保,而且处理成本高。
发明内容
现有技术的2-乙基蒽醌生产工艺存在产生大量固废或高COD废水的技术问题,为此,本申请提出了一种低COD的2-乙基蒽醌生产工艺,为了达到上述目的,本发明通过以下技术方案来实现:
一种2-乙基蒽醌生产工艺,包括乙苯和苯酐溶于氯苯溶剂,在无水三氯化铝催化剂的催化下,生成BE酸的铝复盐,后与无机酸发生水解反应,分层分离得BE酸的氯苯溶液和三氯化铝的水溶液,BE酸的氯苯溶液脱有机溶剂得固体BE酸,固体BE酸由催化剂发烟硫酸催化进行闭环反应,所述发烟硫酸含20%的三氧化硫,BE酸与发烟硫酸的质量比为1:2~4.5,反应温度为45℃~55℃,反应停留时间为72小时~100小时,闭环反应生成的料液再经离析、萃取,分层分离得2-乙基蒽醌的萃取液和废酸水溶液;所述2-乙基蒽醌萃取液再经无机碱处理,无机碱与闭环反应中未反应的BE酸反应生成BE酸的盐,分层分离得到碱处理后的2-乙基蒽醌萃取液和碱洗水溶液;所述碱处理后的2-乙基蒽醌萃取液经水洗、脱除有机溶剂后得到2-乙基蒽醌粗品,所述碱洗水溶液加入无机酸至pH≤3回收BE酸,分离得到BE酸直接回用。
具体的,所述碱洗水溶液加入无机酸并同时加入氯苯有机溶剂,分层分离得到BE酸的氯苯溶液,BE酸的氯苯溶液直接回用,进行脱除溶剂、脱水、闭环反应,依次循环。
具体的,所述碱洗水溶液加入无机酸充分搅拌后过滤得BE酸,BE酸直接回用,进行脱水、闭环反应,依次循环。
具体的,所述无机酸选自盐酸或硫酸,所述无机碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙。
具体的,所述闭环反应生成的料液缓慢加入水中离析。
具体的,所述闭环反应的温度为50℃。
具体的,所述闭环反应的反应时间为85小时。
具体的,所述闭环反应生成的料液使用甲苯萃取得2-乙基蒽醌的甲苯萃取液。
本申请与现有技术相比,具有如下优点:脱水闭环反应的条件非常温和,脱水闭环反应过程中的副反应得到了有效控制,对反应设备的要求降低,普通的反应釜即可满足反应的要求,设备使用寿命得到了延长。同时,整个反应的能耗也明显的降低。另外,实现了BE酸的回收,综合反应物BE酸的转化率最高可以提高20%;回收BE酸后的废水,其COD由一般为数万至数十万毫克每升降低到3000 mg/L以内。
附图说明
图1是本发明的2-乙基蒽醌生产流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请的实施例,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示,2-乙基蒽醌生产流程如附图1,反应物乙苯和苯酐溶于氯苯溶剂,在无水三氯化铝催化剂的催化下,发生缩合反应,生成BE酸的铝复盐,后与无机酸发生水解反应得BE酸、三氯化铝和水,其中BE酸溶于氯苯为有机相,三氯化铝溶于水为水相,分层分离后将含有BE酸的氯苯溶液通入脱氯苯釜脱除氯苯有机溶剂得固体BE酸。
固体BE酸烘干脱水至水分≤1%,一次性加入到催化剂发烟硫酸中,所述发烟硫酸含20%的三氧化硫,搅拌充分混匀,所述BE酸与发烟硫酸的质量比为1:2~4.5,反应温度为45℃~55℃,反应停留时间为72小时~96小时,闭环反应生成2-乙基蒽醌和水,再经过离析、甲苯萃取,2-乙基蒽醌溶于甲苯为有机相,发烟硫酸与水为酸废水相,分层分离,得2-乙基蒽醌萃取液和废酸水。
2-乙基蒽醌萃取液经碱处理,将未反应掉的BE酸中和生成BE酸的盐,进而溶入废碱水中,分层分离,得碱处理后的2-乙基蒽醌萃取液和碱洗水溶液。碱处理后的2-乙基蒽醌萃取液经水洗、脱除甲苯溶剂后得到2-乙基蒽醌粗品。碱洗水溶液中含有BE酸的盐,受闭环反应工艺控制水平的影响,废水的COD一般在为数万至数十万毫克每升。通过向碱洗水溶液中加入无机酸至pH≤3,以回收BE酸,回收的BE酸可直接回用,废水的COD控制在3000 mg/L以内。
实施例1
115 g乙苯和148 g苯酐溶于450 g氯苯溶剂,在293 g无水三氯化铝催化剂的催化下,生成BE酸的铝复盐,后与无机酸发生水解反应,分层分离得BE酸的氯苯溶液和三氯化铝的水溶液,BE酸的氯苯溶液脱有机溶剂得254 g BE酸。
取脱水烘干至其水分≤1%的254 g BE酸,一次性加入到1000 g 20%的发烟酸中,搅拌使BE酸全部溶解,溶解过程中料液温度会有所上升,通过控制发烟硫酸的起始温度,可使BE酸溶解完毕后料液温度刚好达到50℃。为了减少发烟硫酸中三氧化硫的挥发,闭环反应过程应在带有安全泄压措施的密闭反应容器中进行。通过水浴控制反应温度为50℃,反应时间85小时,反应过程中不需要搅拌。闭环反应结束后将闭环液缓慢入1570 g水中,并同时加入1100 g甲苯,充分搅拌,通过冰水浴控制酸水温度在50℃以下,分层分离得2-乙基蒽醌萃取液1260 g和废酸水溶液2650 g。使用400 g 4%氢氧化钠水溶液洗涤分离得到的2-乙基蒽醌萃取液,分层分离得到碱水相456 g、萃取液1200 g,萃取液经水洗脱溶可得到184 g2-乙基蒽醌。经检测,碱水相COD为250000 mg/L。
将456 g的碱水相加入中和釜中,加入200 g氯苯,开启搅拌;滴加30%稀硫酸至溶液pH=2,所述30%稀硫酸由闭环反应分层分离得到的废酸水用水稀释配制而成,停止搅拌静置分层分离,得BE酸的氯苯溶液,其可直接回用。检测分层分离得到的碱废水COD为2900mg/L。BE酸的氯苯溶液加热脱除有机溶剂氯苯后得到50.1 g BE酸,其可继续直接进行脱水闭环,如上述步骤所述,经20%发烟酸催化脱水闭环再得到36.24 g 2-乙基蒽醌,得到的相应碱洗废水可按前述步骤,再次循环。
实施例2
反应步骤同实施例1,区别的步骤在于:将COD为250000 mg/L的碱洗废水456 g加入中和釜中,滴加10%盐酸进行中和反应至pH=3进行过滤。过滤后的废水COD为1400 mg/L。过滤分离得到的固体进行烘干得到50.5 g BE酸固体,可直接回用加入下一批的254 g BE酸中,再加发烟酸进行闭环反应、离析、萃取、碱煮等操作,可得到220.68 g 2-乙基蒽醌,可提高 2-乙基蒽醌收率15.5%。得到的相应碱洗废水可按前述步骤,再次循环。
Claims (8)
1.一种2-乙基蒽醌生产工艺,包括乙苯和苯酐溶于氯苯溶剂,在无水三氯化铝催化剂的催化下,生成BE酸的铝复盐,后与无机酸发生水解反应,分层分离得BE酸的氯苯溶液和三氯化铝的水溶液,BE酸的氯苯溶液脱有机溶剂得固体BE酸,其特征在于:固体BE酸由催化剂发烟硫酸催化进行闭环反应,所述发烟硫酸含20%的三氧化硫,BE酸与发烟硫酸的质量比为1:2~4.5,反应温度为45℃~55℃,反应停留时间为72小时~100小时,闭环反应生成的料液再经离析、萃取,分层分离得2-乙基蒽醌的萃取液和废酸水溶液;所述2-乙基蒽醌萃取液再经无机碱处理,无机碱与闭环反应中未反应的BE酸反应生成BE酸的盐,分层分离得到碱处理后的2-乙基蒽醌萃取液和碱洗水溶液;所述碱处理后的2-乙基蒽醌萃取液经水洗、脱除有机溶剂后得到2-乙基蒽醌粗品,所述碱洗水溶液加入无机酸至pH≤3回收BE酸,分离得到BE酸直接回用。
2.根据权利要求1所述的一种2-乙基蒽醌生产工艺,其特征在于:所述碱洗水溶液加入无机酸并同时加入氯苯有机溶剂,分层分离得到BE酸的氯苯溶液,BE酸的氯苯溶液直接回用,进行脱除溶剂、脱水、闭环反应,依次循环。
3.根据权利要求1所述的一种2-乙基蒽醌生产工艺,其特征在于:所述碱洗水溶液加入无机酸充分搅拌后过滤得BE酸,BE酸直接回用,进行脱水、闭环反应,依次循环。
4.根据权利要求1所述的一种2-乙基蒽醌生产工艺,其特征在于:所述无机酸选自盐酸或硫酸,所述无机碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙。
5.根据权利要求1所述的一种2-乙基蒽醌生产工艺,其特征在于:所述闭环反应生成的料液缓慢加入水中离析。
6.根据权利要求1所述的一种2-乙基蒽醌生产工艺,其特征在于:所述闭环反应的温度为50℃。
7.根据权利要求1所述的一种2-乙基蒽醌生产工艺,其特征在于:所述闭环反应的反应时间为85小时。
8.根据权利要求1所述的一种2-乙基蒽醌生产工艺,其特征在于:所述闭环反应生成的料液使用甲苯萃取得2-乙基蒽醌的甲苯萃取液。
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