陳 祥，李 新，張雷亮，李 晟，宗彥蘋(píng)，閆培良

(滕州市悟通香料有限責(zé)任公司，山東 滕州 277521)

苯酞合成微通道反應(yīng)工藝研究

陳 祥，李 新，張雷亮，李 晟，宗彥蘋(píng)，閆培良

(滕州市悟通香料有限責(zé)任公司，山東 滕州 277521)

對(duì)以苯酐為起始原料在微通道反應(yīng)器上加氫合成苯酞進(jìn)行研究，探討苯酞合成的最佳反應(yīng)條件。

合成； 苯酞；微通道反應(yīng)器；最佳反應(yīng)條件

苯酞全名是鄰羥基甲基苯甲酸內(nèi)酯，在化工生產(chǎn)中是重要的化學(xué)品中間體，主要用于醫(yī)藥中間體，特別是在農(nóng)藥，染料方面都具有廣泛的應(yīng)用。

苯酞的合成方法有鄰苯二甲酰亞胺法和苯酐法。鄰苯二甲酰亞胺法是鄰苯二甲酰亞胺和NaOH堿液反應(yīng)制得苯酐，苯酐法分為化學(xué)還原法和催化加氫法?；瘜W(xué)還原法是以鋅-鹽酸等為還原劑將苯酐還原成苯酞，相對(duì)于苯酞的其他合成方法苯酐催化加氫法產(chǎn)品收率最高。

微通道反應(yīng)近年來(lái)以反應(yīng)速度快，溫度易控，空間要求性不高等優(yōu)點(diǎn)備受人們喜愛(ài), 微通道反應(yīng)也可以叫管式反應(yīng)，或者是流動(dòng)合成，只是管道的內(nèi)徑大小的區(qū)別。因?yàn)榉磻?yīng)快，可控，也可以在線分離加鑒定，目前研究較多。

微通道反應(yīng)技術(shù)由于其在化學(xué)工業(yè)中的成功應(yīng)用而引起越來(lái)越廣泛地關(guān)注。它包括化工單元所需要的混合器、換熱器、反應(yīng)器、控制器等，微反應(yīng)器有極大的比表面積，由此帶來(lái)的根本優(yōu)勢(shì)是極大的換熱效率和混合效率。換句話說(shuō)，可以精確控制反應(yīng)溫度和反應(yīng)物料按精確配比瞬時(shí)混合，這些都是提高收率、選擇性、安全性，以及提高產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

微通道反應(yīng)設(shè)備由于其內(nèi)部的微結(jié)構(gòu)使得微反應(yīng)器設(shè)備具有極大的比表面積，可達(dá)攪拌釜比表面積的幾百倍甚至上千倍。微反應(yīng)器有著極好的傳熱和傳質(zhì)能力，可以實(shí)現(xiàn)物料的瞬間均勻混合和高效的傳熱，因此許多在常規(guī)反應(yīng)器中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的反應(yīng)都可以微反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)。

本論文討論以自制加氫催化劑和苯酐等在微通道反應(yīng)設(shè)備上加氫合成苯酞來(lái)研究該反應(yīng)的最佳反應(yīng)條件。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備

自制加氫催化劑，無(wú)水乙醇，苯酐，鹽酸。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

(1)將微通道反應(yīng)器及配套設(shè)備連接好并清洗微通道及配套設(shè)備。

(2)將苯酐，無(wú)水乙醇，自制加氫催化劑混合攪拌均勻。

(3)將物料體系pH值調(diào)整成為6。

(4)開(kāi)啟程序設(shè)定反應(yīng)溫度為140℃，體系循環(huán)升溫至140℃，微通道物料流量設(shè)置12mL/min。

(5)T=120℃開(kāi)啟物料泵開(kāi)始進(jìn)料。

(6)打開(kāi)氫氣減壓閥通過(guò)氣體流量計(jì)然后進(jìn)入微通道。

(7)備壓閥備壓0.1MPa物料經(jīng)過(guò)微通道反應(yīng)體系。

(8)微通道反應(yīng)器出口接受物料。

(9)反應(yīng)完畢使用無(wú)水乙醇清洗微通道三次。

(10)微通道體系降溫至20℃以下。

(11)關(guān)閉微通道反應(yīng)體系。

(12)有機(jī)相混合抽濾加入2000 mL三口瓶。

(13)搭建蒸餾裝置，攪拌升溫開(kāi)始脫溶劑。

(14)T=80℃時(shí)減壓

(15)降溫至5℃以下抽濾即可得到粗品。

(16)重結(jié)晶得到白色結(jié)晶苯酞。

2 結(jié)果和討論

2.1 苯酞合成反應(yīng)的影響因素

2.1.1 催化劑配比對(duì)加氫反應(yīng)的收率影響

催化劑配比越低即催化劑含量越高，反應(yīng)收率越高。反應(yīng)收率和催化劑配比的關(guān)系曲線如圖1所示。

圖1 催化劑配比對(duì)加氫反應(yīng)的收率影響

通過(guò)反應(yīng)收率和催化劑配比的關(guān)系曲線圖所示，催化劑配比選取1∶60最為合適。

2.1.2 反應(yīng)溫度對(duì)加氫反應(yīng)收率影響

反應(yīng)溫度越高，反應(yīng)活性越高，但反應(yīng)溫度越高，選擇性越不好，經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)篩選得出溫度在140℃時(shí), 反應(yīng)收率越髙。

2.1.3 反應(yīng)過(guò)程中的酸堿度對(duì)加氫反應(yīng)收率影響

多次實(shí)驗(yàn)對(duì)比說(shuō)明反應(yīng)pH值=6時(shí)催化活性最高。

2.2 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是研究多因素多水平的又一種設(shè)計(jì)方法，它是根據(jù)正交性從全面試驗(yàn)中挑選出部分有代表性的點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，這些有代表性的點(diǎn)具備了“均勻分散，齊整可比”的特點(diǎn)，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是分析因式設(shè)計(jì)的主要方法。是一種高效率、快速、經(jīng)濟(jì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。為了更好的摸索反應(yīng)條件，采用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)安排反應(yīng)實(shí)驗(yàn)從而摸索出最佳反應(yīng)條件，采用L9(33)正交表，選用3水平3因素，見(jiàn)表1。

表1 正交實(shí)驗(yàn)表

從上表實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出：

K1=248.3/267.75/271.48 (催化劑配比)

K2=259.55/252.07/275.91 (反應(yīng)溫度)

K3=272.66/267.38/247.49 (反應(yīng)體系酸堿度)

k1=82.767/89.25/90.493

k2=86.517/84.023/91.97

k3=90.887/89.127/82.497

極差 ：R1=7.726(催化劑配比)；R2=7.947(反應(yīng)溫度)；R3=8.39(反應(yīng)體系酸堿度)。

有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出：

(1)反應(yīng)過(guò)程中的酸堿度對(duì)加氫反應(yīng)收率影響最大，是影響反應(yīng)主要因素.

(2)最優(yōu)組合排列是催化劑配比1∶55，溫度選取為140℃，反應(yīng)過(guò)程中酸堿度選取為pH值=6。

3 結(jié)論

經(jīng)過(guò)對(duì)鎳基催化劑和苯酐等在微通道反應(yīng)設(shè)備上加氫來(lái)合成苯酞的實(shí)驗(yàn)分析，得出最佳反應(yīng)條件為催化劑配比1∶55，溫度選取為140℃， 反應(yīng)過(guò)程中酸堿度選取為pH值=6。

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(本文文獻(xiàn)格式：陳 祥，李 新，張雷亮，等.苯酞合成微通道反應(yīng)工藝研究[J].山東化工,2017,46(3):45,97.)

2016-12-15

陳 祥(1977—)，男，山東滕州人，本科，企業(yè)管理專業(yè)，工程師，現(xiàn)從事化工及行政管理工作。

TQ245.2+4

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1008-021X(2017)03-0045-01