本发明涉及一种有机化合物的合成工艺。
背景技术:
萘酚的现有合成工艺主要有2种:工艺1是在90℃左右将萘熔融,在过量硫酸(约为萘的1.5倍)存在下高温反应,尽量使萘反应完毕,再经吹萘、中和、冷却结晶去硫酸盐、碱熔、酸化、精馏制得1-萘酚和2-萘酚;工艺2是将萘与硫酸在萘过量的情况下减压蒸水反应,至硫酸反应到一定值,将剩余的萘蒸出回收,制得的萘磺酸中和后直接进行碱熔,再经酸化、精馏制得1-萘酚和2-萘酚。
上述两种工艺中,随着磺化反应的进行,生成的水会降低硫酸的浓度,使反应速度下降。为保持反应活性,最传统的工艺1通过加入大过量的硫酸来促进反应速度,但萘的残留量依旧较高,且该工艺操作繁琐,在吹萘的过程中会损失一部分萘,而且会产生大量的废水和废盐;工艺2虽然对硫酸的利用率提高,但对萘的利用率减少,由于萘具有升华性和挥发性,在减压蒸水和蒸萘过程中都会损失一部分萘。
技术实现要素:
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种萘酚合成工艺,简化操作,减少萘和硫酸的损失,提高原料利用率,减少废水量和副产品硫酸钠的产量。
为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:
萘酚合成工艺,包括磺化、中和、碱熔、酸化步骤,所述磺化步骤是将萘与质量分数为98%的硫酸在带水剂存在下进行磺化反应,利用带水剂与水形成共沸物的特点,将反应生成的水不断从反应体系中分离出去。
优选的,所述带水剂为卤代烷烃。其与反应物和产物均不发生反应。
更优选的,所述带水剂为1, 2-二氯乙烷。
优选的,所述萘与质量分数为98%的硫酸的投料摩尔比为1: 1-1.15。
更优选的,所述萘与质量分数为98%的硫酸的投料摩尔比为1: 1.05-1.15。
优选的,所述萘酚合成工艺包括以下步骤:
A. 磺化:在反应器中加入萘和带水剂,加热使萘完全溶解后,加入质量分数为98%的硫酸,加热回流反应,反应完毕回收带水剂;
B. 中和:将步骤A所得物料降温至100℃以下,加入亚硫酸钠水溶液中和萘磺酸,收集产生的二氧化硫气体用于步骤D萘酚钠的酸化,中和完毕蒸馏除水;
C. 碱熔:将步骤B所得物料在200-300℃条件下加入到装有熔融氢氧化钠的反应器中,当游离碱含量为5%-7%时停止加入,升温至300-400℃保温反应,当游离碱含量为2%-3%时开始冷却,冷却至80℃以下时加水稀释,固液分离,收集液体;
D. 酸化:将步骤C所得液体升温至30-100℃,通入步骤B收集的二氧化硫气体进行酸化,最后抽滤、洗涤得萘酚粗品。
更优选的,所述步骤A是在反应器中加入萘和带水剂1, 2-二氯乙烷,升温至60-70℃,待萘完全溶解后,加入质量分数为98%的硫酸,升温至105-120℃回流反应,调节带水剂的回流速度使反应温度保持在105-120℃,5-9小时后停止回流,回收带水剂。
更优选的,所述步骤B是将步骤A所得物料降温至100℃以下,加入质量分数为30%的亚硫酸钠水溶液中和萘磺酸,收集产生的二氧化硫气体用于步骤D萘酚钠的酸化,中和完毕蒸馏除水。
更优选的,所述步骤C是将步骤B所得物料在250-270℃条件下加入到装有熔融氢氧化钠的反应器中,当游离碱含量为5%-7%时停止加入,升温至320℃保温反应,当游离碱含量为2%-3%时开始冷却,冷却至80℃以下时加水稀释,固液分离,收集液体。
更优选的,所述步骤D是将步骤C所得液体升温至45-55℃,通入步骤B收集的二氧化硫气体进行酸化,最后抽滤、洗涤得萘酚粗品。
本发明萘酚合成工艺的反应原理如下:
A. 磺化:
B. 中和:
C. 碱熔:
D. 酸化:
本发明的有益效果在于:本发明提供了一种萘酚合成工艺,通过溶剂法合成萘磺酸进而制备萘酚,在萘与浓硫酸的磺化反应体系中加入带水剂,利用其与水形成共沸物的特点,将反应生成的水不断从反应体系中分离出去,从而使萘和硫酸都反应较完全,制得的萘磺酸中和后直接经碱熔、酸化得到萘酚粗品,省去吹萘、冷却结晶去硫酸盐、萘回收等步骤,操作简化,萘和硫酸的损失小、利用率高,萘的转化率达到94%以上,废水量少,只有循环多次后产生的少量硫酸钠废水。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚,下面对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例 1
在1000升四口烧瓶(装有滴液漏斗,回流管装在滴液漏斗上)中,加入萘129.3g(含量99%,1mol)和1, 2-二氯乙烷100g,升温至60-70℃,待萘完全溶解后,将质量分数为98%的硫酸100g(1mol)在几分钟内滴加到烧瓶中,加毕升温至110-120℃回流反应,滴液漏斗收集回流的1, 2-二氯乙烷和水,调节下层的1, 2-二氯乙烷回流到烧瓶中的速度使反应温度保持在110-120℃,回流5-6小时后取样分析,残酸降到4%以下,残萘降到2%左右,停止回流,蒸出烧瓶中剩余的1, 2-二氯乙烷,蒸毕降温至100℃以下,缓慢加入质量分数为30%的亚硫酸钠水溶液210g中和萘磺酸,收集产生的二氧化硫气体用于后续萘酚钠的酸化,中和完毕蒸馏除水,所得萘磺酸钠在250-270℃条件下缓慢加入到装有97g(含量95%)熔融氢氧化钠的烧瓶中,取样分析游离碱含量为5%-7%时停止加入萘磺酸钠,升温至320℃保温反应1小时,取样分析游离碱含量为2%-3%时开始冷却,冷却至80℃时加水360g进行稀释,抽滤,滤液升温至50℃,通入前述收集的二氧化硫气体进行酸化,反应终点为物料对酚酞试纸不变色而碱性酚酞试纸很快变白色,取样分析合格后,抽滤、洗涤得萘酚粗品。萘的转化率为94%。
实施例 2
在1000升四口烧瓶(装有滴液漏斗,回流管装在滴液漏斗上)中,加入萘129.3g(含量99%,1mol)和1, 2-二氯乙烷100g,升温至60-70℃,待萘完全溶解后,将质量分数为98%的硫酸103g(1.03mol)在几分钟内滴加到烧瓶中,加毕升温至110-120℃回流反应,滴液漏斗收集回流的1, 2-二氯乙烷和水,调节下层的1, 2-二氯乙烷回流到烧瓶中的速度使反应温度保持在110-120℃,回流5-6小时后取样分析,残酸降到4%以下,残萘降到1.8%左右,停止回流,蒸出烧瓶中剩余的1, 2-二氯乙烷,蒸毕降温至100℃以下,缓慢加入质量分数为30%的亚硫酸钠水溶液210g中和萘磺酸,收集产生的二氧化硫气体用于后续萘酚钠的酸化,中和完毕蒸馏除水,所得萘磺酸钠在250-270℃条件下缓慢加入到装有97g(含量95%)熔融氢氧化钠的烧瓶中,取样分析游离碱含量为5%-7%时停止加入萘磺酸钠,升温至320℃保温反应1小时,取样分析游离碱含量为2%-3%时开始冷却,冷却至80℃时加水360g进行稀释,抽滤,滤液升温至50℃,通入前述收集的二氧化硫气体进行酸化,反应终点为物料对酚酞试纸不变色而碱性酚酞试纸很快变白色,取样分析合格后,抽滤、洗涤得萘酚粗品。萘的转化率为95%。
实施例3
在1000升四口烧瓶(装有滴液漏斗,回流管装在滴液漏斗上)中,加入萘129.3g(含量99%,1mol)和1, 2-二氯乙烷100g,升温至60-70℃,待萘完全溶解后,将质量分数为98%的硫酸105g(1.05mol)在几分钟内滴加到烧瓶中,加毕升温至110-120℃回流反应,滴液漏斗收集回流的1, 2-二氯乙烷和水,调节下层的1, 2-二氯乙烷回流到烧瓶中的速度使反应温度保持在110-120℃,回流5-6小时后取样分析,残酸降到4%以下,残萘降到1.6%左右,停止回流,蒸出烧瓶中剩余的1, 2-二氯乙烷,蒸毕降温至100℃以下,缓慢加入质量分数为30%的亚硫酸钠水溶液210g中和萘磺酸,收集产生的二氧化硫气体用于后续萘酚钠的酸化,中和完毕蒸馏除水,所得萘磺酸钠在250-270℃条件下缓慢加入到装有97g(含量95%)熔融氢氧化钠的烧瓶中,取样分析游离碱含量为5%-7%时停止加入萘磺酸钠,升温至320℃保温反应1小时,取样分析游离碱含量为2%-3%时开始冷却,冷却至80℃时加水360g进行稀释,抽滤,滤液升温至50℃,通入前述收集的二氧化硫气体进行酸化,反应终点为物料对酚酞试纸不变色而碱性酚酞试纸很快变白色,取样分析合格后,抽滤、洗涤得萘酚粗品。萘的转化率为97%。
实施例4
在1000升四口烧瓶(装有滴液漏斗,回流管装在滴液漏斗上)中,加入萘129.3g(含量99%,1mol)和1, 2-二氯乙烷100g,升温至60-70℃,待萘完全溶解后,将质量分数为98%的硫酸110g(1.1mol)在几分钟内滴加到烧瓶中,加毕升温至110-120℃回流反应,滴液漏斗收集回流的1, 2-二氯乙烷和水,调节下层的1, 2-二氯乙烷回流到烧瓶中的速度使反应温度保持在110-120℃,回流5-6小时后取样分析,残酸降到4%以下,残萘降到1.5%左右,停止回流,蒸出烧瓶中剩余的1, 2-二氯乙烷,蒸毕降温至100℃以下,缓慢加入质量分数为30%的亚硫酸钠水溶液210g中和萘磺酸,收集产生的二氧化硫气体用于后续萘酚钠的酸化,中和完毕蒸馏除水,所得萘磺酸钠在250-270℃条件下缓慢加入到装有97g(含量95%)熔融氢氧化钠的烧瓶中,取样分析游离碱含量为5%-7%时停止加入萘磺酸钠,升温至320℃保温反应1小时,取样分析游离碱含量为2%-3%时开始冷却,冷却至80℃时加水360g进行稀释,抽滤,滤液升温至50℃,通入前述收集的二氧化硫气体进行酸化,反应终点为物料对酚酞试纸不变色而碱性酚酞试纸很快变白色,取样分析合格后,抽滤、洗涤得萘酚粗品。萘的转化率为98%。
实施例5
在1000升四口烧瓶(装有滴液漏斗,回流管装在滴液漏斗上)中,加入萘129.3g(含量99%,1mol)和1, 2-二氯乙烷100g,升温至60-70℃,待萘完全溶解后,将质量分数为98%的硫酸115g(1.15mol)在几分钟内滴加到烧瓶中,加毕升温至110-120℃回流反应,滴液漏斗收集回流的1, 2-二氯乙烷和水,调节下层的1, 2-二氯乙烷回流到烧瓶中的速度使反应温度保持在110-120℃,回流5-6小时后取样分析,残酸降到4%以下,残萘降到1.0%左右,停止回流,蒸出烧瓶中剩余的1, 2-二氯乙烷,蒸毕降温至100℃以下,缓慢加入质量分数为30%的亚硫酸钠水溶液210g中和萘磺酸,收集产生的二氧化硫气体用于后续萘酚钠的酸化,中和完毕蒸馏除水,所得萘磺酸钠在250-270℃条件下缓慢加入到装有97g(含量95%)熔融氢氧化钠的烧瓶中,取样分析游离碱含量为5%-7%时停止加入萘磺酸钠,升温至320℃保温反应1小时,取样分析游离碱含量为2%-3%时开始冷却,冷却至80℃时加水360g进行稀释,抽滤,滤液升温至50℃,通入前述收集的二氧化硫气体进行酸化,反应终点为物料对酚酞试纸不变色而碱性酚酞试纸很快变白色,取样分析合格后,抽滤、洗涤得萘酚粗品。萘的转化率为98%。
实施例6
在1000升四口烧瓶(装有滴液漏斗,回流管装在滴液漏斗上)中,加入萘129.3g(含量99%,1mol)和1,1,2,2-四氯乙烷100g,升温至60-70℃,待萘完全溶解后,将质量分数为98%的硫酸105g(1.05mol)在几分钟内滴加到烧瓶中,加毕升温回流反应,滴液漏斗收集回流的1,1,2,2-四氯乙烷和水,调节下层的1,1,2,2-四氯乙烷回流到烧瓶中的速度使反应温度保持在105-110℃,回流8-9小时后取样分析,残酸降到4%以下,残萘降到1.6%左右,停止回流,蒸出烧瓶中剩余的1,1,2,2-四氯乙烷,蒸毕降温至100℃以下,缓慢加入质量分数为30%的亚硫酸钠水溶液210g中和萘磺酸,收集产生的二氧化硫气体用于后续萘酚钠的酸化,中和完毕蒸馏除水,所得萘磺酸钠在250-270℃条件下缓慢加入到装有97g(含量95%)熔融氢氧化钠的烧瓶中,取样分析游离碱含量为5%-7%时停止加入萘磺酸钠,升温至320℃保温反应1小时,取样分析游离碱含量为2%-3%时开始冷却,冷却至80℃时加水360g进行稀释,抽滤,滤液升温至50℃,通入前述收集的二氧化硫气体进行酸化,反应终点为物料对酚酞试纸不变色而碱性酚酞试纸很快变白色,取样分析合格后,抽滤、洗涤得萘酚粗品。萘的转化率为96%。
最后说明的是,以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述,但本领域技术人员应当理解,可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变,而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。