一种液相法连续合成蒽醌的工艺及其合成系统技术方案

本发明专利技术公开了一种液相法连续合成蒽醌的工艺及其合成系统，解决了现有蒽醌生产能耗高等问题，一种液相法连续合成蒽醌的工艺，将精蒽、有机溶剂和催化剂投入反应器中，再往反应器中通入氧气，排走反应器内的空气；用蒸汽对反应器进行加热，使反应器内的温度升高；当反应温度达到70‑120℃时，停止用蒸汽加热，同时，按预设的比例往反应器中补加精蒽、有机溶剂和催化剂，同时，打开连续离心分离系统，反应器内的液体流入连续离心分离系统中，经过离心分离后，得到滤液和固体产物，回流液回流至反应器内，将固体产物和回收液排出合成系统。本发明专利技术具有能耗低等优点。

A process and system for continuous synthesis of anthraquinone in liquid phase

【技术实现步骤摘要】
一种液相法连续合成蒽醌的工艺及其合成系统
本专利技术属于化学合成
，特别涉及一种液相法连续合成蒽醌的工艺及其合成系统。
技术介绍
蒽醌一种重要的有机中间体，广泛应用于染料、造纸、医药、农药的生产。以蒽醌为原料,经磺化、氯化、硝化等可得到应用范围很广的染料中间体,用于生产蒽醌系分散染料、酸性染料、活性染料、还原染料等,形成色谱全、性能好的染料类别。蒽醌还可用作造纸制浆蒸煮剂。蒽醌及其衍生物四氢蒽醌对纤维素在高温、强碱作用下的分解具有抑制作用,而对脱木质素则有促进作用。另外,蒽醌化合物还可用于高浓度过氧化氢的生产；在化肥工业中用于制造脱硫剂蒽醌二磺酸钠；近年来还发现了蒽醌及其衍生物对肿瘤有抑制作用。目前市场上根据生产原料不同，有两种蒽醌产品，一种是氧化蒽醌，一种是合成蒽醌。目前，氧化蒽醌是以五氧化二钒为催化剂，精蒽经加热气化后和热空气混合，在389±2℃下氧化得到蒽醌，经薄壁冷凝后即得产品。该技术的催化剂五氧化二钒剧毒类化学品，同时，反应温度非常高，能耗非常大。最主要的问题是，蒽醌蒸汽经薄壁冷凝器冷凝后直接固化在薄壁上，把产品从冷凝器上取下来，劳动强度非常大。而且，由于设备温度分布不均，造成一些产品样色变深，严重影响产品质量。近年来，利用氧气在液相中氧化蒽制取蒽醌的报道较多，郑箐英等利用混合氢稀土硝酸盐催化剂，催化氧气氧化蒽制备蒽醌，取得了不错的效果；张永华采用氧气液相氧化蒽制取蒽醌，也有较好的效果，但这类反应对设备的要求较高。陈忠秀等在偏钒酸铵存在下用硝酸氧化蒽制蒽醌，收到了较高产率，但由于硝酸的强氧化性和对设备的强腐蚀性，使其工业化受到限制。合成蒽醌以邻苯二甲酸酐和苯为原料，无水三氯化铝为催化剂，经缩合得到中间体(邻苯甲酰苯甲酸，俗称BB酸)，再经浓硫酸脱水生成蒽醌。相对于煤焦油提炼的精蒽，原料邻苯二甲酸酐原料成本高，废水产生量大。因此，目前市场上合成蒽醌的价格明显高于氧化蒽醌。为此，开发一种生产能耗低，能够实现连续化生产蒽醌的工艺具有重大意义。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种液相法连续合成蒽醌的工艺；本专利技术的第二个目的是提供一种实现上述液相法连续合成蒽醌的工艺的合成系统。本专利技术的第一个目的可通过下列技术方案来实现：一种液相法连续合成蒽醌的工艺，其特征在于，包括如下步骤：S01：将精蒽、有机溶剂和催化剂投入合成系统的反应器中，再往反应器中通入氧气，排走反应器内的空气；S02：用蒸汽对反应器进行加热，使反应器内的温度升高；S03：当反应器内的反应温度达到70-120℃时，停止用蒸汽加热，同时，按预设的比例往反应器中补加精蒽、有机溶剂和催化剂，同时，打开合成系统的连续离心分离系统，反应器内的液体流入连续离心分离系统中，经过离心分离后，得到滤液和固体产物，滤液分为回收液和回流液，回流液回流至反应器内，将固体产物和回收液排出合成系统；反应温度保持在70-120℃之间。步骤S01,步骤SO2和步骤SO3中，通入氧气使反应器的压力保持在0.3-1Mpa之间。本专利技术的工作原理：本专利技术精蒽、有机溶剂和催化器前期按照一定的比例投入合成系统的反应器中，冲入氧气排走反应器内的空气，使整个反应器内充满氧气。用蒸汽加热反应器，使反应器内的反应温度达到70-120℃时，停止用蒸汽加热，同时，往合成系统的反应器中，补加精蒽、溶剂、催化剂，同时打开合成系统的连续离心分离系统，反应器内的液体进入连续离心分离系统中，经过离心分离后，得到滤液和固体产物，滤液一部分回流到反应器内，一部分排出合成系统，回流到反应器内的为回流液，排出合成系统的为回收液，固体产物也排出合成系统外。反应的过程中，始终通入氧气，使反应器内的压力保持在0.3-1Mpa之间，反应温度始终保持在70-120℃之间。因为反应器内原先是空气，所以要用氧气冲压再放气，再冲压再放气，多次后，保证系统内氧的有足够的浓度才能反应。氧气一般使用纯度为99.9％的纯氧。且在反应的过程中，氧气会不断的被消耗掉，故需要往反应器中充入氧气，使反应器内的压力保持在0.3-1Mpa之间。当前期投料完毕，温度达到70-120℃后，整个合成系统可以看成一个整体，此时，进入合成系统的是氧气、有机溶剂、催化剂和精蒽。出合成系统的是固体产物和回收液。固体产物和回收液中都会含有一定量的溶剂及催化剂，整个合成系统的进出平衡。由于精蒽氧化得到蒽醌是分子量增加的反应，因此进系统的固体重量会大于出系统的重量。因为精蒽中含有杂质，故得到的滤液中的一部分需要作为回收液排出合成系统，从而才能使反应系统达到平衡。回收液中含有杂质，回收液中的溶剂经过后续的处理回收后，可以重新补入系统中。由于蒽醌氧化反应时放热反应，故只要温度达到70-120℃之后，就要停止加热，反应开始，只要往反应器里面不停加入精蒽，反应持续放热，通过一定的手段(例如热交换系统)移走反应热就能保持系统温度，从而保证系统正常稳定运行。因此，该系统只要在反应前期(俗称：开车)加热到预定温度就可以。优选地，所述的催化剂选自乙酸锰、乙酸钴、溴化锰、溴化钴、N-羟基-1,8-萘二甲酰亚胺、N-羟基邻苯二甲酰亚胺、N-羟乙基邻苯二甲酰亚胺中的一种或任意组合，所述的有机溶剂选自丙酸、乙酸、氯苯、二氯苯、硝基苯中的一种或任意组合。优选地，所述的催化剂为N-羟乙基邻苯二甲酰亚胺，所述的有机溶剂为乙酸。优选地，步骤S03中，精蒽、有机溶剂、催化剂补料量和回收液的排出量的每小时重量比为1:1-1.5：0.092：1。优选地，步骤S03中，反应温度为90℃。本专利技术的第二个目的可通过下列技术方案来实现：一种实现上述液相法连续合成蒽醌的工艺的合成系统，其特征在于，包括反应器、连续固体进料系统、供氧装置、催化剂进料装置、有机溶剂进料装置、热交换系统、连续离心分离系统，回流系统，所述的连续固体进料系统用于往反应器中添加反应所需的固体物料，所述的供氧装置用于往反应器中通入氧气，所述的催化剂进料装置用于往反应器中添加催化剂，所述的有机溶剂进料装置用于往反应器中添加有机溶剂，所述的热交换系统用于控制反应温度，所述的连续离心分离系统用于离心分离反应液，所述的回流系统用于将离心分离得到滤液一部分回流至反应器中，其余滤液排出合成系统。优选地，所述的反应器外设置有夹套，所述的夹套用于供蒸汽通入，使反应器内的温度升高。优选地，所述的连续固体进料系统连接于反应器的顶部，所述的连续固体进料系统包括进料管道以及从上到下依次设置在进料管道内的螺杆推进器、进料转轮，刷料毛刷，所述的螺杆推进器、进料转轮和刷料毛刷均设置有驱动电机，所述的螺杆推进器用于推动固体物料在进料管道内移动，所述的进料转轮用于控制进料量，所述的刷料毛刷用于将粘附在进料转轮上的物料刷入反应器中。优选地，所述的热交换系统包括循环管道和设置于循环管道上的换热器，所述的换热器用于降低反应液的温度，冷却水从所述换热器的一端进入，另一端流出，所述的循环管道一端和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液相法连续合成蒽醌的工艺，其特征在于，包括如下步骤：/nS01：将精蒽、有机溶剂和催化剂投入合成系统的反应器(1)中，再往反应器(1)中通入氧气，排走反应器(1)内的空气；/nS02：用蒸汽对反应器(1)进行加热，使反应器(1)内的温度升高；/nS03：当反应器(1)内的反应温度达到70-120℃时，停止用蒸汽加热，同时，按预设的比例往反应器(1)中补加精蒽、有机溶剂和催化剂，同时，打开合成系统的连续离心分离系统(4)，反应器(1)内的液体流入连续离心分离系统(4)中，经过离心分离后，得到滤液和固体产物，滤液分为回收液和回流液，回流液回流至反应器(1)内，将固体产物和回收液排出合成系统；反应温度保持在70-120℃；/n步骤S01,步骤SO2和步骤SO3中，通入氧气使反应器(1)的压力保持在0.3-1Mpa。/n

【技术特征摘要】
1.一种液相法连续合成蒽醌的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S01：将精蒽、有机溶剂和催化剂投入合成系统的反应器(1)中，再往反应器(1)中通入氧气，排走反应器(1)内的空气；
S02：用蒸汽对反应器(1)进行加热，使反应器(1)内的温度升高；
S03：当反应器(1)内的反应温度达到70-120℃时，停止用蒸汽加热，同时，按预设的比例往反应器(1)中补加精蒽、有机溶剂和催化剂，同时，打开合成系统的连续离心分离系统(4)，反应器(1)内的液体流入连续离心分离系统(4)中，经过离心分离后，得到滤液和固体产物，滤液分为回收液和回流液，回流液回流至反应器(1)内，将固体产物和回收液排出合成系统；反应温度保持在70-120℃；
步骤S01,步骤SO2和步骤SO3中，通入氧气使反应器(1)的压力保持在0.3-1Mpa。


2.根据权利要求1所述的一种液相法连续合成蒽醌的工艺，其特征在于，所述的催化剂选自乙酸锰、乙酸钴、溴化锰、溴化钴、N-羟基-1,8-萘二甲酰亚胺、N-羟基邻苯二甲酰亚胺、N-羟乙基邻苯二甲酰亚胺中的一种或任意组合，所述的有机溶剂选自丙酸、乙酸、氯苯、二氯苯、硝基苯中的一种或任意组合。


3.根据权利要求2所述的一种液相法连续合成蒽醌的工艺，其特征在于，所述的催化剂为N-羟乙基邻苯二甲酰亚胺，所述的有机溶剂为乙酸。


4.根据权利要求1所述的一种液相法连续合成蒽醌的工艺，其特征在于，步骤S03中，精蒽、有机溶剂、催化剂补料量和回收液的排出量的每小时重量比为1:1-1.5：0.092：1。


5.根据权利要求1所述的一种液相法连续合成蒽醌的工艺，其特征在于，步骤S03中，反应温度为90℃。


6.一种实现如权利要求1-5任意一项所述的一种液相法连续合成蒽醌的工艺的合成系统，其特征在于，包括反应器(1)、连续固体进料系统(2)、供氧装置(27)、催化剂进料装置(28)、有机溶剂进料装置(29)、热交换系统(3)、连续离心分离系统(4)，回流系统(30)，所述的连续固体进料系统(2)用于往反应器(1)中添加反应所需的固体物料，所述的供氧装置(27)用于往反应器(1)中通入氧气，所述的催化剂进料装置(28)用于往反应器(1)中添加催化剂，所述的有机溶剂进料装置(29)用于往反应器(1)中添加有机溶剂，所述的热交换系统(3)用于控制反应温度，所述的连续离心分离系统(4)用于离心分离反应液，所述的回流系统(30)用于将离心分离得到滤液一部分回流至反应器(1)中，其余滤液排出合成系统。


7.根据权利要求6所述的液相法连续合成蒽醌的工艺的合成系统，其特征在于，所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾建洪，郑明明，冯东，李益珠，佘远斌，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33