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化学世界
201年
管道化氨解合成1-氨基蒽醌新工艺
潘万贵2,钱超,陈新志
(1、断江大学化学工程与生物工程学系,浙江杭州310027;2.台州职业技术学院,浙江台州318000)
摘要:采用管道化解工艺合成1-氨基葸醌,将1-硝基蔥混的40%甲苯溶液、液及催化剂氯化
铵的1%正丁醇落液以流量比9.25:1:1.85经预混合器后以0.15mL/s的总流量流经外径6
mm,内径3mm,总长50m的管道反应器进行反应,反应温度200℃,反应压力15MPa,反应停留
时间40min,减压精馏得1-氪基蔥騉红色固体,熔点235~236℃,合量98.5%,收率95%。
关键词:1-硝基蔥醌;1-氡基蔥醌;管道化反应器;氪解
中图分类号;TQ251.34;(626.13
文献标志码;A
文章编号:0367-6358(2011)06-0362-03
Synthesis of 1-aminoanthraquinone with a Pipeline Reactor
PAN Wan-gui, QIAN Chao, CHEN Xin-zh
(1, Department ochemical and Biological Engineering, hejiang University, Zhejiang Hangzhou 310027, China
2. Taizhou Vocational Technical College, Zhejiang Taisho 318000, China)
Abstract: 1-aminoanthraquinone was prepared from I-nitroanthraquinone by amination in a pipeline
reactor. At the appropriate conditions of 200C, 15 Mpa, 40 min residence-time, 0. 15 ml/s and volume
flow ratio (40% solution of 1-nitroanthraquinone in toluene: ammonia: 1% solution of ammonium
chloride in n-butanol. 25: 1: 1.85). the content and yield of 1-aminoanthraquinone were 98.5% and
95%, respectively
Key words: I-nitroanthraquinonc; 1-aminoanthraquinone; pipeline reactor; amination
蔥醌系染料是仅次于偶氮系染料的第二大类染
日本小田公同使用氨水和硝基蒽醌在一定压力
料,而1-氨基蔥醌是合成蒽醌染料的重要中间体,下氨解,德国拜耳公司认为在水或有机溶剂中用过
其用途最广,耗量也最大。磺化氨化法和硫化碱量的氨解会生成较多的亚胺,需要酸催化或有机溶
法「2是生产1-氨基蔥的传统工艺,但是这两种剂加水处理使亚胺变成1-氨基蔥醌。目前已工业
方法对环境污染很大。氨解法是比较受人关注的化的氨解工艺是:将1-硝基配用75%(质量分数
1-氨基蒽醌生产绿色工艺。氨解还原的方法有两
硝酸洗涤后与5.88MPa下通人气体氨(2.85I/h)
种,一种是将1-硝基蒽醌加人到35%的氢氧化铵水然后蒸去二甲苯,减压至3.999Pa,塔顶温度294℃
溶液中,在190~200℃的温度下进行氨解还原,操下蒸馏得99%的产品。该法的优点在于生产过程
作压力2.8~4.0MPa;另一种是在惰性有机溶剂中中产生的污染比较少,属于绿色工艺,且原材料相对
加入氨水进行氨解反应。反应式如下
便宜,有利于降低生产成本。缺点是反应中生成的
O NO
NH
亚硝酸铵在水中会急剧分解,在高温下加热有爆炸
的危险。该法生产的1-氨基蒽醌纯度很高,产率
为80%左右。
收稿日期:2010-09-30
基金项目:国家自然科学基金(21006087),浙江省教育厅科研项日(Y200908295)
作者简介:潘万贵(19~),男,浙江台州人,上,主要从事化学工程和有机合成教学工作。*E-mal: supmoney@163.c0m
第6期
化学世界
釜式氨解工艺较成熟,但是存在反应时间长、反
甲苯、液氨、正丁醇及氯化铵均为工业级,1-硝
应条件苛刻、设备腐蚀严重、产物色泽较差等缺陷。基蒽醌为自制(参考文献[4]制备),含量≥98%;
本文采用管道化的装置来生产1-氨基蔥醌,用合适
WRR熔点仪、 Avance DMX400核磁共振仪
直径的空管替代反应釜,承压力能力强,安全性好,( Bruker公司)、 Nicolet F.S.P560红外分光光度计
反应条件容易控制,还可以适当降低反应温度,使得等;
产物的色泽好们
管道化氨解装置如图1,盐管(18)的外径6
实验部分
mm,内径为3mm,总长50m。
1.1仪器与药品
1ー硝基蒽配计量罐;2.催化剂计量罐:3.液氨的计量罐;4,5,6.高压计量泵:7,8,9,15,20.管路;10,1,12,14,19,截止阀;13,预混
合器:16.压力表:17.油浴加热:18.反应盐管;21,23.物料出口;22.保温膨胀器;24.磁力搅拌
图1管道化氨解装置图
1.2实验操作
3260~3400,1610,1280,610
计量罐1内加入1-硝基蒽醌及甲苯,此处1-硝2?结果与讨论
基蒽配的质量浓度为40%,计量罐2内加入正丁2.1反应器材质的选择
醇,此正丁醇中含有1%质量浓度氯化铵,计量罐3
在管道化氨解反应连续化的生产操作中,反应
内加入液氨。同时开启高压计量泵4、5、6,控制
盘管承受高温高压碱腐蚀,所以材料确定为铁素体
个计量罐内的物料以流量比9.25:1:1.85均匀地的不锈钢,其耐腐蚀性能好。随着铁素体不锈钢中
通过各自的管路7、8、9注入预混合器13,在预混合C、N含量下降,Cr、Mo含量増加,钢体在高温下抗
器13中进行搅拌,预混合器13的压力保持在15氧化抗硫化性能有显著改善。同时,高Cr、Mo钢可
MPa。然后,从预混合器13出米的混合物通过管耐强碱腐蚀,切削加工性能优于18-8钢,焊接也亦
15进入盘管18,在盘管18内保持约0.15mL/s的无特殊困难,采用奥氏体不锈钢焊条进行弧焊即
物料流量,混合物从进盘管18、到出盘管18的时可。
间,即氨解反应停留时间约为40min。盘管18内
2催化剂对反应的影响
的反应温度为200C,压力为15MPa。通过开启减
在相关报道釜式氨解制备1-氨基蒽醌的文献
压网19,使得反应物减压后通过管20进人保温膨中,有部分提及了加入适当的催化剂会促进反应的
胀器22,从出口21处收集多余的氨气;从出口23进行リ。通过实验发现,这一点对于管道化氨解同
处收集反应产物,并冷却成为固液混合物。
样适用。由于催化剂多为卤化铵盐,易溶于高极性
减压精馏,收集顶温273~275℃/1.33kPa下溶剂,而原料1-硝基蔥醌则易溶于低极性溶剂,所
的馏分,冷却后得红色固体产物,熔点235~236℃,以在反应中采用了混合进料,即分别将原料1-硝基
HPLC检测含量98.5%,收率95%。'HNMR蒽醌溶在甲苯中,将催化剂溶在正丁醇中,计量进