2-乙基蒽醌生產過程中堿洗工藝的優化

楊 華， 董世裕

(廣西田東達盛化工科技有限公司，廣西 百色 533000 )

引 言

2-乙基蒽醌是一種十分重要的精細化工產品，用于過氧化氫生產過程中的工作液載體，也用作于染料中間體，感光樹脂的感光劑，光敏聚合引發劑等領域[1]。

由苯酐、乙苯和三氯化鋁為起始原料制備2-乙基蒽醌是國內外常用的生產工藝[2-3]。首先由苯酐、乙苯在三氯化鋁作用下進行傅克酰基化反應，生成2-乙基苯甲酰基苯甲酸鋁復鹽；然后由酸性水溶液水解，得到2-(4′-乙基苯甲酰基)苯甲酸(簡稱“BE酸”)。BE酸在20%發煙硫酸作用下，通過閉環反應方式生成2-乙基蒽醌。利用2-乙基蒽醌溶于濃硫酸，而不溶于稀硫酸特性，以大量工藝水將前述閉環液進行稀釋，使得2-乙基蒽醌從稀硫酸中析出(酸析過程)。再以甲苯溶解酸析液中的蒽醌，分出的甲苯層經過堿洗，除去未反應的BE酸和有機磺酸等雜質后，經甲苯蒸餾回收和粗品精制，得到成品2-乙基蒽醌。

在上述工藝步驟中，粗蒽醌甲苯溶液的堿洗單元，擔負了把閉環反應中未參與反應的BE酸、閉環反應中生成的有機磺酸中和為水溶性的有機磺酸鈉鹽，使其溶解于堿水層得以從甲苯層中分離除去。其反應式為式(1)、式(2)。

由于粗蒽醌甲苯溶液的堿洗過程相對比較容易進行，在實際生產中通常未能得到足夠重視，易于產生下述工藝問題：

1) 堿洗過程不完全，微量硫酸帶入到后續的甲苯脫除崗位，引起系統管線、設備的酸性腐蝕。

2) 堿液中和效率不高，粗品蒽醌的硫含量較高，使得最終蒽醌產品硫含量超標，產品質量受到影響。

3) 堿洗效率不高，有機磺酸反應不完全，使得后續的蒽醌粗品精制收率下降。

4) 堿洗過程產生的堿洗廢水含鹽量和COD值高，難以進行良好的廢水治理。

針對上述堿洗過程所遇到的問題，我們有針對性地開展了相關實驗研究工作，在改善堿洗效率，降低蒽醌粗品中硫含量，提升蒽醌產品質量等方面有了明顯改善。

1 試劑與儀器

氫氧化鈉(分析純，成都金山化學試劑有限公司)，甲苯(分析純，天津市科密歐化學試劑有限公司)，BE酸閉環反應液(實驗室自行制備)；蒽醌含量測定：LC5090液相色譜儀(浙江福立分析儀器股份有限公司)；硫含量測定：KY-200微庫侖分析儀(江蘇科苑電子儀器有限公司)。

2 實驗步驟

按已確定的工藝條件，在實驗室中制得BE酸的閉環反應液，以定量工藝水進行酸析后用甲苯溶解；再經分液漏斗靜置分層，除去酸性廢水，得到可供堿洗實驗的蒽醌粗品甲苯混合溶液。

將蒽醌粗品甲苯混合溶液加入帶有機械攪拌的三口燒瓶(座于恒溫水浴)，分別調整堿液加入量，堿洗溫度，攪拌轉速等參數，研究對于堿洗效果的影響。

3 結果與討論

3.1 堿洗溫度對于蒽醌粗品硫的質量分數的影響

盡管強堿對于BE酸和有機磺酸的中和反應屬于快速反應，但由于物料特性(如粘度、分配系數等)對于溫度敏感程度不同，影響到堿洗系統的傳質、傳熱，進而對于蒽醌粗品中的殘余硫質量分數有著明顯區別，如圖1所示。

圖1 堿洗溫度對于蒽醌粗品中硫質量分數影響

實驗結果表明，堿洗溫度過低(約50 ℃)時，物料黏度較大，傳質效果不好，造成蒽醌粗品中硫的質量分數大于100×10-6，對于最終產品質量也有一定影響。當堿洗溫度過高(大于90 ℃)時，則對于蒽醌粗品中硫的質量分數進一步降低已沒有更大幫助，但過高的溫度使得體系中甲苯出現汽化傾向，增加了堿洗操作難度，也不宜采用。最佳的堿洗溫度在75 ℃～80 ℃之間為宜。

3.2 堿洗攪拌轉速對于蒽醌粗品中硫含量的影響

蒽醌甲苯溶液的堿洗屬于液-液油水兩相傳質過程，凡有利于改善兩相間傳質效率的因素，都使得堿洗效率得以提升。

我們在不同攪拌轉速下測定了堿洗后蒽醌粗品中硫含量的變化關系，如圖2所示。

圖2 堿洗攪拌轉速對于蒽醌粗品中硫的質量分數影響

從實驗結果可以看出，當攪拌轉速過低時，油水兩相混合效果較差，使得蒽醌粗品中硫含量較高；而當攪拌轉速維持在160 r/min～320 r/min時，可望得到較好的堿洗脫硫效果。

當堿洗攪拌轉速超過400 r/min后，可以觀察到堿洗體系發生輕微的乳化現象，不利于堿洗后的油水兩相分層，也應予以避免。

3.3 堿液濃度對于堿洗效率的影響

由于強堿對于有機磺酸為快速反應，因此堿洗中氫氧化鈉的用量略高于理論值即可。

綜合考慮堿洗過程中有機磺酸的去除率，氫氧化鈉利用率，堿洗過程中的堿性廢水產生量，以及堿洗廢水處理難易程度等因素，以堿洗效率予以表征，則堿洗過程堿濃度與堿洗效率之間的趨勢如圖3所示。

圖3 堿液濃度與堿洗效率之間的趨勢圖

實驗結果表明，堿洗中使用過高的氫氧化鈉濃度(例如，氫氧化鈉含量大于2%)，雖然有利于有機磺酸的脫除，但堿洗過程產生的堿洗廢水含鹽量、含有機物濃度也相應增加，增加了堿性廢水處理難度，使得堿洗綜合效率降低，應予以避免。

采用0.5%～1.0%的堿液濃度，使得堿洗效率具有最高值，是堿洗工藝優選范圍。

4 結論

良好的堿洗過程，是2-乙基蒽醌生產過程中重要的一環。根據我們的研究結果，優化了的堿洗工藝條件如下，堿洗溫度：75 ℃～80 ℃，堿洗攪拌轉速為150 r/min～300 r/min，堿洗過程氫氧化鈉溶液濃度為0.5%～1.0%。

改進后的堿洗工藝提高了有機磺酸的去除率，在增加了堿洗效率同時，降低了堿性廢水的處理難度；與原有堿洗工藝相比，具有明顯優勢。