苯酞合成微通道反應工藝研究

陳 祥，李 新，張雷亮，李 晟，宗彥蘋，閆培良

(滕州市悟通香料有限責任公司，山東 滕州 277521)

苯酞合成微通道反應工藝研究

陳 祥，李 新，張雷亮，李 晟，宗彥蘋，閆培良

(滕州市悟通香料有限責任公司，山東 滕州 277521)

對以苯酐為起始原料在微通道反應器上加氫合成苯酞進行研究，探討苯酞合成的最佳反應條件。

合成； 苯酞；微通道反應器；最佳反應條件

苯酞全名是鄰羥基甲基苯甲酸內酯，在化工生產中是重要的化學品中間體，主要用于醫藥中間體，特別是在農藥，染料方面都具有廣泛的應用。

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堿液反應制得苯酐，苯酐法分為化學還原法和催化加氫法。化學還原法是以鋅-鹽酸等為還原劑將苯酐還原成苯酞，相對于苯酞的其他合成方法苯酐催化加氫法產品收率最高。

微通道反應近年來以反應速度快，溫度易控，空間要求性不高等優點備受人們喜愛, 微通道反應也可以叫管式反應，或者是流動合成，只是管道的內徑大小的區別。因為反應快，可控，也可以在線分離加鑒定，目前研究較多。

微通道反應技術由于其在化學工業中的成功應用而引起越來越廣泛地關注。它包括化工單元所需要的混合器、換熱器、反應器、控制器等，微反應器有極大的比表面積，由此帶來的根本優勢是極大的換熱效率和混合效率。換句話說，可以精確控制反應溫度和反應物料按精確配比瞬時混合，這些都是提高收率、選擇性、安全性，以及提高產品質量的關鍵因素。

微通道反應設備由于其內部的微結構使得微反應器設備具有極大的比表面積，可達攪拌釜比表面積的幾百倍甚至上千倍。微反應器有著極好的傳熱和傳質能力，可以實現物料的瞬間均勻混合和高效的傳熱，因此許多在常規反應器中無法實現的反應都可以微反應器中實現。

本論文討論以自制加氫催化劑和苯酐等在微通道反應設備上加氫合成苯酞來研究該反應的最佳反應條件。

1 實驗部分

1.1 實驗前準備

自制加氫催化劑，無水乙醇，苯酐，鹽酸。

1.2 實驗步驟

(1)將微通道反應器及配套設備連接好并清洗微通道及配套設備。

(2)將苯酐，無水乙醇，自制加氫催化劑混合攪拌均勻。

(3)將物料體系pH值調整成為6。

(4)開啟程序設定反應溫度為140℃，體系循環升溫至140℃，微通道物料流量設置12mL/min。

(5)T=120℃開啟物料泵開始進料。

(6)打開氫氣減壓閥通過氣體流量計然后進入微通道。

(7)備壓閥備壓0.1MPa物料經過微通道反應體系。

(8)微通道反應器出口接受物料。

(9)反應完畢使用無水乙醇清洗微通道三次。

(10)微通道體系降溫至20℃以下。

(11)關閉微通道反應體系。

(12)有機相混合抽濾加入2000 mL三口瓶。

(13)搭建蒸餾裝置，攪拌升溫開始脫溶劑。

(14)T=80℃時減壓

(15)降溫至5℃以下抽濾即可得到粗品。

(16)重結晶得到白色結晶苯酞。

2 結果和討論

2.1 苯酞合成反應的影響因素

2.1.1 催化劑配比對加氫反應的收率影響

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

圖1 催化劑配比對加氫反應的收率影響

通過反應收率和催化劑配比的關系曲線圖所示，催化劑配比選取1∶60最為合適。

2.1.2 反應溫度對加氫反應收率影響

反應溫度越高，反應活性越高，但反應溫度越高，選擇性越不好，經過大量實驗數據篩選得出溫度在140℃時, 反應收率越髙。

2.1.3 反應過程中的酸堿度對加氫反應收率影響

多次實驗對比說明反應pH值=6時催化活性最高。

2.2 正交實驗設計

正交試驗設計是研究多因素多水平的又一種設計方法，它是根據正交性從全面試驗中挑選出部分有代表性的點進行試驗，這些有代表性的點具備了“均勻分散，齊整可比”的特點，正交試驗設計是分析因式設計的主要方法。是一種高效率、快速、經濟的實驗設計方法。為了更好的摸索反應條件，采用正交實驗設計安排反應實驗從而摸索出最佳反應條件，采用L9(33)正交表，選用3水平3因素，見表1。

表1 正交實驗表

從上表實驗數據可以得出：

K1=248.3/267.75/271.48 (催化劑配比)

K2=259.55/252.07/275.91 (反應溫度)

K3=272.66/267.38/247.49 (反應體系酸堿度)

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(反應溫度)；R3=8.39(反應體系酸堿度)。

有實驗數據可以得出：

(1)反應過程中的酸堿度對加氫反應收率影響最大，是影響反應主要因素.

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

3 結論

經過對鎳基催化劑和苯酐等在微通道反應設備上加氫來合成苯酞的實驗分析，得出最佳反應條件為催化劑配比1∶55，溫度選取為140℃， 反應過程中酸堿度選取為pH值=6。

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

2016-12-15

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

TQ245.2+4

A

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