2-乙基蒽醌生产过程中碱洗工艺的优化

2019-04-16董世裕

山西化工 2019年6期

杨华，董世裕

(广西田东达盛化工科技有限公司，广西百色 533000 )

引言

2-乙基蒽醌是一种十分重要的精细化工产品，用于过氧化氢生产过程中的工作液载体，也用作于染料中间体，感光树脂的感光剂，光敏聚合引发剂等领域[1]。

由苯酐、乙苯和三氯化铝为起始原料制备2-乙基蒽醌是国内外常用的生产工艺[2-3]。首先由苯酐、乙苯在三氯化铝作用下进行傅克酰基化反应，生成2-乙基苯甲酰基苯甲酸铝复盐；然后由酸性水溶液水解，得到2-(4′-乙基苯甲酰基)苯甲酸(简称“BE酸”)。BE酸在20%发烟硫酸作用下，通过闭环反应方式生成2-乙基蒽醌。利用2-乙基蒽醌溶于浓硫酸，而不溶于稀硫酸特性，以大量工艺水将前述闭环液进行稀释，使得2-乙基蒽醌从稀硫酸中析出(酸析过程)。再以甲苯溶解酸析液中的蒽醌，分出的甲苯层经过碱洗，除去未反应的BE酸和有机磺酸等杂质后，经甲苯蒸馏回收和粗品精制，得到成品2-乙基蒽醌。

在上述工艺步骤中，粗蒽醌甲苯溶液的碱洗单元，担负了把闭环反应中未参与反应的BE酸、闭环反应中生成的有机磺酸中和为水溶性的有机磺酸钠盐，使其溶解于碱水层得以从甲苯层中分离除去。其反应式为式(1)、式(2)。

由于粗蒽醌甲苯溶液的碱洗过程相对比较容易进行，在实际生产中通常未能得到足够重视，易于产生下述工艺问题：

1) 碱洗过程不完全，微量硫酸带入到后续的甲苯脱除岗位，引起系统管线、设备的酸性腐蚀。

2) 碱液中和效率不高，粗品蒽醌的硫含量较高，使得最终蒽醌产品硫含量超标，产品质量受到影响。

3) 碱洗效率不高，有机磺酸反应不完全，使得后续的蒽醌粗品精制收率下降。

4) 碱洗过程产生的碱洗废水含盐量和COD值高，难以进行良好的废水治理。

针对上述碱洗过程所遇到的问题，我们有针对性地开展了相关实验研究工作，在改善碱洗效率，降低蒽醌粗品中硫含量，提升蒽醌产品质量等方面有了明显改善。

1 试剂与仪器

氢氧化钠(分析纯，成都金山化学试剂有限公司)，甲苯(分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司)，BE酸闭环反应液(实验室自行制备)；蒽醌含量测定：LC5090液相色谱仪(浙江福立分析仪器股份有限公司)；硫含量测定：KY-200微库仑分析仪(江苏科苑电子仪器有限公司)。

2 实验步骤

按已确定的工艺条件，在实验室中制得BE酸的闭环反应液，以定量工艺水进行酸析后用甲苯溶解；再经分液漏斗静置分层，除去酸性废水，得到可供碱洗实验的蒽醌粗品甲苯混合溶液。

将蒽醌粗品甲苯混合溶液加入带有机械搅拌的三口烧瓶(座于恒温水浴)，分别调整碱液加入量，碱洗温度，搅拌转速等参数，研究对于碱洗效果的影响。

3 结果与讨论

3.1 碱洗温度对于蒽醌粗品硫的质量分数的影响

尽管强碱对于BE酸和有机磺酸的中和反应属于快速反应，但由于物料特性(如粘度、分配系数等)对于温度敏感程度不同，影响到碱洗系统的传质、传热，进而对于蒽醌粗品中的残余硫质量分数有着明显区别，如图1所示。

图1 碱洗温度对于蒽醌粗品中硫质量分数影响

实验结果表明，碱洗温度过低(约50 ℃)时，物料黏度较大，传质效果不好，造成蒽醌粗品中硫的质量分数大于100×10-6，对于最终产品质量也有一定影响。当碱洗温度过高(大于90 ℃)时，则对于蒽醌粗品中硫的质量分数进一步降低已没有更大帮助，但过高的温度使得体系中甲苯出现汽化倾向，增加了碱洗操作难度，也不宜采用。最佳的碱洗温度在75 ℃～80 ℃之间为宜。