间苯二酚氨解合成间氨基苯酚的工艺研究
间氨基苯酚(m-Aminophenol，MAP)，作为芳胺家族重要一员，在染料、医药、农药领域及功能性打印纸、复写纸、摄像等行业有很大用途，随着化工技术快速发展，开拓了MAP在超级电容器的复合材料的市场。国内MAP合成主要以硝基苯磺化还原碱熔工艺，较大的环境污染将限制该工艺不能大批量生产并面临被淘汰。文章综合国内外文献，提出了间苯二酚通过Bucherer催化氨解合成MAP路线，仅一步反应且仅副产物水可用于冷却液。文章探索的主要目的是尽可能提高间苯二酚转化率、MAP选择性及产物分离效果。 单因素实验研究了影响间苯二酚转化率、MAP选择性的各因素。结果表明最佳工艺条件为:以甲苯为溶剂，催化剂选用合成沸石分子筛ZSM-5，110g间苯二酚使用ZSM-5分子筛催化剂12.5g（100/8，循环使用8次）;最佳氨酚比（氨与间苯二酚摩尔比）为2.4;反应温度为210-220℃，此时，体系压力约2.0MPa;反应时间为6h较佳。此工艺参数下，间苯二酚转化率可达85％以上，MAP选择性83％以上。 通过对间苯二酚、MAP及间苯二胺三者混合处理模拟间苯二酚催化氨解产物成分，考察间苯二酚催化氨解产物分离。论文做出了MAP在低温区(5℃-25℃)溶解度曲线。使用紫外可见分光光度计确定检测三者检测波长275nm。对间苯二酚萃取剂选择考察，选用乙酸正丁酯萃取效果较好且用量为间苯二酚的3-4倍。出于工业生产成本及污染考虑，产物分离最佳工艺为:结晶温度15℃，转速取400-600r/min，结晶时间40min。此条件下的结晶效果可使水相中MAP降到12.611ug/mL，经干燥后产品纯度较高。 宏观反应动力学方程是工艺参数确定、扩大生产时设备选型、能耗估算等问题的主要依据。因此，第四章探究了间苯二酚氨解宏观动力学方程，通过实验数据推导计算出210℃及220℃下速率方程:rB=20.905cA1.50918-3.8993cB0.97733，rB=28.276cA1.30947-4.5374cB0.94055。根据Arrhenius公式求出间苯二酚氨解的活化能及指前因子:Ea=59.74kJ/mol,A=0.685×105。 最后论文画出主要工艺设备流程图，对间苯二酚催化氨解合成MAP工艺经济性评价。催化剂循环使用时是通过每次补加20％催化剂，多余氨通过蒸馏塔逸出再次使用。通过计算，对年产1000吨MAP生产线，每年可获利润830万元。
间苯二酚;间氨基苯酚;间苯二胺;催化氨解;分子筛催化剂;Bucherer反应
安徽理工大学
硕士
化学工艺
李广学
2016
中文
O625.632;O621.36
73
2016-09-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）