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摘 要：对以无水三氯化铝为催化剂，苯和苯酐为原料合成蒽醌的传统工艺进行了改进优化，通过控制反应底水的浓度，采用水蒸汽蒸完过量的苯之后，邻苯甲酰苯甲酸（BB酸）和剩余的水分经过静置，可以实现分层。这样就可以分离出液态BB酸，省掉了原有工艺BB酸的粒化工序；然后考察了BB酸的脱水条件，用蒸汽在130℃加热脱水4小时，水分可以降低到2.8%；再用105硫酸进行脱水闭环，105硫酸的消耗量可以降低到0.9吨/吨蒽醌，比原有工艺降低了1.6吨/吨蒽醌，大大降低了105硫酸产生的废酸污染。
关键词：蒽醌 苯酐法 邻苯甲酰苯甲酸
蒽醌是合成蒽醌系染料及中间体的主要原料。以蒽醌为原料，经磺化、氯化、硝化等，可得到应用范围很广的染料中间体，用于生产蒽醌系分散染料、酸性染料、活性染料、还原染料等，形成色谱全、性能好的染料类别，据统计，蒽醌染料有400多个品种，在合成染料领域中占有十分重要的地位。
一、苯酐法合成蒽醌的工艺及改进
以无水三氯化铝为催化剂，苯和苯酐为原料合成蒽醌的传统工艺如图1-1。
工业上一直用该工艺合成蒽醌，以传统的Lewis酸（AlCl3）和Bronsted酸（H2SO4）为催化剂，由于其具有反应条件温和，目标产物收率高等优点，目前在工业生产中仍被广泛应用。然而，此类均相催化剂有其不可克服的缺点：（1）对反应的仪器设备有着严重的腐蚀；（2）催化剂用量过大，大于其化学计量比，且无法回收，大大增加了其生产成本；（3）生产过程中产生大量的废酸、废水，给环境造成极大的污染。特别是硫酸的用量大，每吨蒽醌消耗2.5吨105硫酸，造成大量的废酸，本研究的重点就是对原工艺进行改进，减少105硫酸的用量，解决环境污染的问题。
经过实验室的研究，我们发现，采用水蒸汽蒸完过量的苯之后，邻苯甲酰苯甲酸（BB酸）和剩余的水分经过静置，可以实现分层。这样就可以分离出液态BB酸，然后用蒸汽加热脱水，可以直接用105硫酸进行脱水，而且105硫酸的消耗量大大降低。
二、苯酐法合成蒽醌的改进工艺参数的优化
1.静置时间的影响
以BB酸的产量和含水量为目标参数，考察了静置时间对BB酸的影响，如表1-1和图1-2所示。
表1-1静置时间对BB酸产量和含水量的影响
備注：单批理论BB酸产量为610Kg
图1-2静置时间对BB酸产量及含水的影响
由以上图表可以看出，静置时间对BB酸的含水量及产量影响较大，静置时间越长，产量越低，含水量越少。这主要是因为BB酸和分解锅残留水溶液的密度差不是很大引起的，随着静置时间的延长，效果越好，考虑到工业生产的需要，以及静置2小时后，含水量基本趋于稳定，所以综合考虑，静置时间为2小时。
2.脱水温度对BB酸含水量的影响
由于BB酸的熔点为126-129℃，所以脱水温度选择在130℃以上，但不能超过BB酸的沸点257-265℃，由于在实验过程中发现，随着温度的升高，BB酸有挥发损失的现象，所以实验点选取在130-170℃之间，固定脱水时间为2小时。
由以上图表可以看出，脱水温度越高，BB酸的产率越低，含水量越低，同时BB酸损耗增加。由于BB酸的损耗会导致原料浪费和产率下降，所以脱水温度不宜过高，130-140℃为最佳的脱水温度，同时可以通过延长脱水时间的方法降低BB酸的含水量。
3.脱水时间对BB酸含水量的影响
通过前面的实验可以看出，脱水温度不宜过高，在130℃时BB酸的挥发损失最小，但是脱水2个小时以后，BB酸的含水量还有5.8%，所以要通过延长脱水时间的办法来脱水。具体实验数据如表1-2。
表1-2脱水时间对BB酸含水量的影响
有实验数据可以看出，随着干燥时间的延长，BB酸的含水量逐渐下降，考虑到工业生产的经济性，以4小时为宜。脱水时间再延长，虽然含水量还在下降，但下降速度较慢，浪费时间较多。
4.BB酸含水量和105硫酸的消耗量关系
通过前面的实验，我们已经实现了BB酸的液相分离和脱水，下面我们重点考察BB酸含水量和105硫酸消耗量之间的关系，具体实验数据如表1-3。
表1-3BB酸含水量和105硫酸消耗量之间的关系
由表1-4可以看出，BB酸含水量越高，105硫酸的消耗量越大，因为大量水分的存在降低了105硫酸的浓度，从而降低了105硫酸的脱水性能，所以，控制BB酸中的水分是降低105硫酸消耗量的关键，当含水量降至2.5%时，105硫酸的消耗量可以降低到0.9吨/吨蒽醌，比原有工艺降低了1.6吨/吨蒽醌，大大降低了105硫酸产生的废酸污染。
三、结论
控制反应底水的浓度，采用水蒸汽蒸完过量的苯之后，邻苯甲酰苯甲酸（BB酸）和剩余的水分经过静置，可以实现分层。这样就可以分离出液态BB酸，省掉了原有工艺BB酸的粒化工序；然后用蒸汽在130℃加热脱水4小时，水分可以降低到2.8%；再用105硫酸进行脱水闭环，105硫酸的消耗量可以降低到0.9吨/吨蒽醌，比原有工艺降低了1.6吨/吨蒽醌，大大降低了105硫酸产生的废酸污染。
参考文献
[1]徐克勋.精细有机化工原料及中间体手册[M].化学工业出版社.2001.（3）：224.
[2]姚光裕.蒸煮助剂：蒽醌[J].江苏造纸.1991，1：31-35.
[3]姚冬龄.中国蒽醌法生产双氧水工艺技术发展[J].黎明化工，1992，（4）：19-23.
[4]梁锋，徐丙根，施小红等.湿式氧化法脱硫的技术进展[J].现代化工，2003，23（5）：21-24.
关键词：蒽醌 苯酐法 邻苯甲酰苯甲酸
蒽醌是合成蒽醌系染料及中间体的主要原料。以蒽醌为原料，经磺化、氯化、硝化等，可得到应用范围很广的染料中间体，用于生产蒽醌系分散染料、酸性染料、活性染料、还原染料等，形成色谱全、性能好的染料类别，据统计，蒽醌染料有400多个品种，在合成染料领域中占有十分重要的地位。
一、苯酐法合成蒽醌的工艺及改进
以无水三氯化铝为催化剂，苯和苯酐为原料合成蒽醌的传统工艺如图1-1。
工业上一直用该工艺合成蒽醌，以传统的Lewis酸（AlCl3）和Bronsted酸（H2SO4）为催化剂，由于其具有反应条件温和，目标产物收率高等优点，目前在工业生产中仍被广泛应用。然而，此类均相催化剂有其不可克服的缺点：（1）对反应的仪器设备有着严重的腐蚀；（2）催化剂用量过大，大于其化学计量比，且无法回收，大大增加了其生产成本；（3）生产过程中产生大量的废酸、废水，给环境造成极大的污染。特别是硫酸的用量大，每吨蒽醌消耗2.5吨105硫酸，造成大量的废酸，本研究的重点就是对原工艺进行改进，减少105硫酸的用量，解决环境污染的问题。
经过实验室的研究，我们发现，采用水蒸汽蒸完过量的苯之后，邻苯甲酰苯甲酸（BB酸）和剩余的水分经过静置，可以实现分层。这样就可以分离出液态BB酸，然后用蒸汽加热脱水，可以直接用105硫酸进行脱水，而且105硫酸的消耗量大大降低。
二、苯酐法合成蒽醌的改进工艺参数的优化
1.静置时间的影响
以BB酸的产量和含水量为目标参数，考察了静置时间对BB酸的影响，如表1-1和图1-2所示。
表1-1静置时间对BB酸产量和含水量的影响
備注：单批理论BB酸产量为610Kg
图1-2静置时间对BB酸产量及含水的影响
由以上图表可以看出，静置时间对BB酸的含水量及产量影响较大，静置时间越长，产量越低，含水量越少。这主要是因为BB酸和分解锅残留水溶液的密度差不是很大引起的，随着静置时间的延长，效果越好，考虑到工业生产的需要，以及静置2小时后，含水量基本趋于稳定，所以综合考虑，静置时间为2小时。
2.脱水温度对BB酸含水量的影响
由于BB酸的熔点为126-129℃，所以脱水温度选择在130℃以上，但不能超过BB酸的沸点257-265℃，由于在实验过程中发现，随着温度的升高，BB酸有挥发损失的现象，所以实验点选取在130-170℃之间，固定脱水时间为2小时。
由以上图表可以看出，脱水温度越高，BB酸的产率越低，含水量越低，同时BB酸损耗增加。由于BB酸的损耗会导致原料浪费和产率下降，所以脱水温度不宜过高，130-140℃为最佳的脱水温度，同时可以通过延长脱水时间的方法降低BB酸的含水量。
3.脱水时间对BB酸含水量的影响
通过前面的实验可以看出，脱水温度不宜过高，在130℃时BB酸的挥发损失最小，但是脱水2个小时以后，BB酸的含水量还有5.8%，所以要通过延长脱水时间的办法来脱水。具体实验数据如表1-2。
表1-2脱水时间对BB酸含水量的影响
有实验数据可以看出，随着干燥时间的延长，BB酸的含水量逐渐下降，考虑到工业生产的经济性，以4小时为宜。脱水时间再延长，虽然含水量还在下降，但下降速度较慢，浪费时间较多。
4.BB酸含水量和105硫酸的消耗量关系
通过前面的实验，我们已经实现了BB酸的液相分离和脱水，下面我们重点考察BB酸含水量和105硫酸消耗量之间的关系，具体实验数据如表1-3。
表1-3BB酸含水量和105硫酸消耗量之间的关系
由表1-4可以看出，BB酸含水量越高，105硫酸的消耗量越大，因为大量水分的存在降低了105硫酸的浓度，从而降低了105硫酸的脱水性能，所以，控制BB酸中的水分是降低105硫酸消耗量的关键，当含水量降至2.5%时，105硫酸的消耗量可以降低到0.9吨/吨蒽醌，比原有工艺降低了1.6吨/吨蒽醌，大大降低了105硫酸产生的废酸污染。
三、结论
控制反应底水的浓度，采用水蒸汽蒸完过量的苯之后，邻苯甲酰苯甲酸（BB酸）和剩余的水分经过静置，可以实现分层。这样就可以分离出液态BB酸，省掉了原有工艺BB酸的粒化工序；然后用蒸汽在130℃加热脱水4小时，水分可以降低到2.8%；再用105硫酸进行脱水闭环，105硫酸的消耗量可以降低到0.9吨/吨蒽醌，比原有工艺降低了1.6吨/吨蒽醌，大大降低了105硫酸产生的废酸污染。
参考文献
[1]徐克勋.精细有机化工原料及中间体手册[M].化学工业出版社.2001.（3）：224.
[2]姚光裕.蒸煮助剂：蒽醌[J].江苏造纸.1991，1：31-35.
[3]姚冬龄.中国蒽醌法生产双氧水工艺技术发展[J].黎明化工，1992，（4）：19-23.
[4]梁锋，徐丙根，施小红等.湿式氧化法脱硫的技术进展[J].现代化工，2003，23（5）：21-24.