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第30卷第6期
精细石油化工
2013年11月
SPECIALITY PETROCHEMICALS
对苯醌合成对苯二酚的工艺研究
石成灿,吴广文“,吴浩,李文文,吴晓菡,汪新鑫
(武汉工程大学,湖北省新型反应器与绿色化学工艺重点实验室,湖北武汉430073)
犒要:对以甲基异丁基甲酮为溶剂,对苯醌为原料,亚硫酸铵为还原剂合成对苯二酚的工艺进行了改进。较为
适宜的工艺条件是:常温,m(对苯配):m(亚硫酸铵)=1:2.5,反应时间30min,溶剂用量为250mL,水用量
为150mL,结晶后的母液每次重复套用,对苯醌转化率可达76.58%。
关键词:对苯配亚硫酸铵合成对苯二酚工艺改进
中图分类号:0244.6文献标识码:A
对苯二酚是一种重要的精细化工产品,在感剂用量为250mL条件下,考察不同原料配比对
光材料、橡胶、燃料、医药工业等领域具有十分广反应的影响,结果如图1所示。
泛的应用6。目前关于对苯二酚合成方法的报
道较多,其工艺方法普遍存在催化剂昴贵或副产
物多且难分离等缺点1り。国内主要还是采用苯
胺氧化法来合成对苯二酚,主要有两步:第一步由
苯酚直接氧化成对苯醌,第二步是用铁粉还原成
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对苯二酚。因采用铁粉为还原剂会产生大量的铁
浆污染环境,所以,笔者对第一步工艺进行了改
进,用工业级亚硫酸铵为还原剂合成对苯二酚
1:3.01:3.5
实验部分
m(对萃配):m(亚硫酸铵)
1.1仪器与试剂
图1不同原料配比对收率的影响
RY-1G型熔点仪; Nicolet-DX红外光谱仪
从图1可见:随着[m(对苯醌):m(亚硫酸
KBr压片。
铵)(简称原料配比)的增加,对苯二酚收率逐渐
对苯醌,工业品;亚硫酸铵,工业品;甲基异丁增加。这是因为还原剂用量较少时,不能与反应
基甲(质量分数99%),AR;硫酸(质量分数原料充分接触,反应速率相对较低。还原剂用量
98%),AR;焦亚硫酸钠(质量分数96%),AR。
较多时,对苯二酚收率没有明显的变化。因此,选
1.2实验方法
择原料配比为1:2.5较好。
在500mL四口烧瓶中,加入溶有10g对苯2.2反应时间
醌的250mL溶液和溶有25g亚硫酸铵的150
在原料配比为1:2.5、水用量为150mL,溶
mL水溶液,再用稀硫酸溶液,控制pH值为1
剂用量为250mL条件下,考察不同反应时间对
2,搅拌让其在常温下反应一定时间。常压蒸出溶反应的影响,结果如图2所示。从图2可见:较为
剂后,加活性炭脱色,过滤,滤液用甲基异丁基甲适宜的反应时间为30min。
萃取,再减歴脱溶,最后留有适量的溶液,在室2,3溶剂用量
温下自然冷却结晶。熔点171℃,与文献[8](170
在原料配比为1:2.5、反应时间为30min
C)基本相符
2结果与讨论
收稿日期:2013-05-15;修政稿收到日期:2013-10-14。
2.1原料配比
作者简介:石成灿(1988-),硕士在读,研究方向为绿色化学
与催化。E-mail:805337949@qq.com。
在反应时间为30min、水用量为150mL、溶
通信联系人,E-mail:wuguangwen_028eyou.com。
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精细石油化工
2013年11月
水用量为150mL条件下,考察不同溶剂用量对
从图4可看出:当水用量为150mL时,产物
反应的影响,结果如图3所示。
的收率达到最大值,继续增加水用量,收率反而下
降。其原因是:该反应是加氢反应,而水的作用主
要是提供氢质子的来源,水量过多就会使反应过
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于剧烈,副产物生成速度加快,抑制HQ的生成。
因此选择最佳水用量为150mL。
2.5母液套用次数
在最佳反应条件下进行试验,试验时将结晶
剩下的母液进行套用,表1是母液套用次数对
产物收率的影响。
反应时间/h
表1母液套用次数对试验的影响
图2反应时间对收率的影响
试验号
母液套用次数
收率,%
76.55
从表1可见:产物收率随着母液套用次数的
增多而变化不大,故每次结晶后的母液都可以重
复套用。
2.6工艺比较
表2是与传统工艺采用铁粉来还原对苯醌的
对比结果。
溶剂用量/mL
图3溶剂用量对收率的影响
亵2两种工艺比较
从图3可以看出:随着溶剂用量增加,HQ收对苯配用量/g还原剂及其用量反应时间/min收率,%
率逐渐增加,当溶剂用量为250mL时,HQ的收
铁粉
80,64
10
亚硫酸铵,25g
76,58
率达到最大值;这是因为溶剂量增加,对苯醌溶解
更为完全,有利于反应的进行;但溶剂过量会导致
从表2可以看出:采用亚硫酸铵工艺的收率
在脱溶耗时过长,而对苯二酚热敏感性较强,影响相比于传统工艺要低4%左右,目前HQ的市场
最终收率,故最佳的溶剂用量为250mL。
价格约3.5万元/t,利润会减少约1400元/t,但
2.4水用量
该工艺流程简单,耗电量低,生成的副产物硫酸铵
在原料配比为1:2.5、反应时间为30min
可以进一步利用产生经济价值;而用铁粉作还原
溶剂用量为250mL条件下,考察不同水用量对剂后续分离和提纯较复杂,所得到的副产物为氧
反应的影响,结果如图4所示。
化铁和三氧化二铁,对设备污染严重,且不易清
洗,同时回收生产成本大大増加。综上所述本工
艺的整体经济效益可以说是略高于传统工艺,所
以用亚硫酸铵更经济更环保些。
产物表征
图5是对苯二酚的IR
由图5可知:在3252cm处为O-H伸缩
振动峰,氢键缔合;1590~1480cm处为共轭
C一C伸缩振动峰;1200cm1处为CO伸缩振
300
350
动峰;813cm处为对位取代的苯弯曲振动峰。
水用量mL
图4不同水用量对收率的影响
与标准图谱基本吻合