由含有烷基蒽的产物中分离2-烷基蒽并催化氧化制备2-烷基蒽醌的方法转让专利
申请号 : CN201910301255.4
文献号 : CN111825541B
文献日 : 2021-10-08
发明人 : 郑博 , 费建奇 , 潘智勇 , 宗保宁 , 朱振兴 , 毛俊义
申请人 : 中国石油化工股份有限公司 , 中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院
摘要 :
权利要求 :
1.一种由含有烷基蒽的产物中分离2‑烷基蒽并催化氧化制备2‑烷基蒽醌的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
(1)由蒽制备含有烷基蒽的反应产物;
(2)将经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物进行分离,所述分离方法包括:熔融结晶分离蒽和蒸馏分离2‑烷基蒽;
(3)在氧化条件下以及在氧化反应溶剂和催化剂的存在下,将经步骤(2)获得的2‑烷基蒽与氧化剂接触进行氧化反应,所述氧化剂为过氧化氢,所述催化剂选自碱土金属的氧化物、碱土金属的氢氧化物、过渡金属的含氧化合物以及镧系金属的含氧化合物中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,步骤(1)中,由蒽制备含有烷基蒽的反应产物的方法包括:在烷基化条件下以及在烷基化反应溶剂和催化剂的存在下,将蒽与烷基化试剂接触进行烷基化反应。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,所述接触的方式为:将含有蒽、催化剂和烷基化反应溶剂的原料液与烷基化试剂接触进行烷基化反应。
4.根据权利要求2或3所述的方法,其中,所述烷基化试剂为含有2‑8个碳原子的烯烃、醇、卤代烃以及醚类物质中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的方法,其中,所述烷基化试剂为含有4‑6个碳原子的烯烃、醇、卤代烃以及醚类物质中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的方法,其中,所述烷基化试剂为含有4‑6个碳原子的单烯烃。
7.根据权利要求2、3、5和6中任意一项所述的方法,其中,步骤(1)中,蒽与烷基化试剂的摩尔比为0.2:1‑20:1。
8.根据权利要求7所述的方法,其中,步骤(1)中,蒽与烷基化试剂的摩尔比为0.5:1‑5:
1。
9.根据权利要求4所述的方法,其中,步骤(1)中,蒽与烷基化试剂的摩尔比为0.2:1‑
20:1。
10.根据权利要求9所述的方法,其中,步骤(1)中,蒽与烷基化试剂的摩尔比为0.5:1‑
5:1。
11.根据权利要求2或3所述的方法,其中,步骤(1)中,所述烷基化反应溶剂为20℃时介电常数为1‑10的溶剂,所述烷基化反应溶剂为C6以上的链烷烃、环烷烃以及芳香烃中的一种或多种;其中,所述芳香烃为取代或未取代,取代基为C1‑C4的烷基和卤族元素中的一种或多种;
以蒽和烷基化反应溶剂的总重量为基准,蒽的含量为5‑60重量%。
12.根据权利要求11所述的方法,其中,所述烷基化反应溶剂为C6‑C12的链烷烃、环烷烃以及芳香烃中的一种或多种;
以蒽和烷基化反应溶剂的总重量为基准,蒽的含量为8‑50重量%。
13.根据权利要求12所述的方法,其中,所述芳香烃为苯的一元或多元取代物中的一种或多种。
14.根据权利要求13所述的方法,其中,所述芳香烃为苯的多元取代物中的一种或多种。
15.根据权利要求14所述的方法,其中,所述烷基化反应溶剂为苯的多烷基取代物中的一种或多种。
16.根据权利要求15所述的方法,其中,所述烷基化反应溶剂选自1,3,5‑三甲苯、1,2,
3,5‑四甲基苯、1,3,4,5‑四甲基苯、1,3,5,6‑四甲基苯和2,3,5,6‑四甲基苯中的一种或多种。
17.根据权利要求2、3、5、6、8‑10、12‑16中任意一项所述的方法,其中,步骤(1)中,以含有蒽、催化剂和烷基化反应溶剂的原料液的总重量为基准,催化剂的含量为0.01‑50重量%。
18.根据权利要求17所述的方法,其中,步骤(1)中,以含有蒽、催化剂和烷基化反应溶剂的原料液的总重量为基准,催化剂的含量为0.5‑30重量%。
19.根据权利要求17所述的方法,其中,所述催化剂选自液体酸中的一种。
20.根据权利要求19所述的方法,其中,所述催化剂为甲磺酸或对甲苯磺酸。
21.根据权利要求17所述的方法,其中,所述催化剂选自液体酸中的多种。
22.根据权利要求21所述的方法,其中,所述催化剂为甲磺酸和对甲苯磺酸。
23.根据权利要求4所述的方法,其中,步骤(1)中,以含有蒽、催化剂和烷基化反应溶剂的原料液的总重量为基准,催化剂的含量为0.01‑50重量%。
24.根据权利要求7所述的方法,其中,步骤(1)中,以含有蒽、催化剂和烷基化反应溶剂的原料液的总重量为基准,催化剂的含量为0.01‑50重量%。
25.根据权利要求11所述的方法,其中,步骤(1)中,以含有蒽、催化剂和烷基化反应溶剂的原料液的总重量为基准,催化剂的含量为0.01‑50重量%。
26.根据权利要求23‑25中任意一项所述的方法,其中,步骤(1)中,步骤(1)中,以含有蒽、催化剂和烷基化反应溶剂的原料液的总重量为基准,催化剂的含量为0.5‑30重量%。
27.根据权利要求23‑25中任意一项所述的方法,其中,所述催化剂选自液体酸中的一种。
28.根据权利要求27所述的方法,其中,所述催化剂为甲磺酸或对甲苯磺酸。
29.根据权利要求23‑25中任意一项所述的方法,其中,所述催化剂选自液体酸中的多种。
30.根据权利要求29所述的方法,其中,所述催化剂为甲磺酸和对甲苯磺酸。
31.根据权利要求2、3、5、6、8‑10、12‑16中任意一项所述的方法,其中,步骤(1)中,烷基化反应条件包括:反应温度为100‑250℃;反应压力为0‑1MPa;反应时间为0.01‑48h。
32.根据权利要求31所述的方法,其中,步骤(1)中,烷基化反应条件包括:反应温度为
120‑200℃;反应压力为0.05‑0.5MPa;反应时间为0.5‑24h。
33.根据权利要求4所述的方法,其中,步骤(1)中,烷基化反应条件包括:反应温度为
100‑250℃;反应压力为0‑1MPa;反应时间为0.01‑48h。
34.根据权利要求7所述的方法,其中,步骤(1)中,烷基化反应条件包括:反应温度为
100‑250℃;反应压力为0‑1MPa;反应时间为0.01‑48h。
35.根据权利要求11所述的方法,其中,步骤(1)中,烷基化反应条件包括:反应温度为
100‑250℃;反应压力为0‑1MPa;反应时间为0.01‑48h。
36.根据权利要求33‑35中任意一项所述的方法,其中,步骤(1)中,烷基化反应条件包括:反应温度为120‑200℃;反应压力为0.05‑0.5MPa;反应时间为0.5‑24h。
37.根据权利要求1‑3、5、6、8‑10、12‑16、18‑25、28、30、32‑35中任意一项所述的方法,其中,经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物含有蒽和含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物;
所述步骤(2)包括:
(2‑2)将经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物升温至熔融状态,并进行冷却结晶,分离得到蒽晶体以及含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物的料液,然后将蒽晶体升温进行发汗,并分离发汗液和蒽晶体;
(2‑3)通过一步蒸馏或多步蒸馏从含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物中分离2‑烷基蒽。
38.根据权利要求4所述的方法,其中,经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物含有蒽和含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物;
所述步骤(2)包括:
(2‑2)将经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物升温至熔融状态,并进行冷却结晶,分离得到蒽晶体以及含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物的料液,然后将蒽晶体升温进行发汗,并分离发汗液和蒽晶体;
(2‑3)通过一步蒸馏或多步蒸馏从含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物中分离2‑烷基蒽。
39.根据权利要求7所述的方法,其中,经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物含有蒽和含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物;
所述步骤(2)包括:
(2‑2)将经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物升温至熔融状态,并进行冷却结晶,分离得到蒽晶体以及含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物的料液,然后将蒽晶体升温进行发汗,并分离发汗液和蒽晶体;
(2‑3)通过一步蒸馏或多步蒸馏从含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物中分离2‑烷基蒽。
40.根据权利要求11所述的方法,其中,经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物含有蒽和含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物;
所述步骤(2)包括:
(2‑2)将经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物升温至熔融状态,并进行冷却结晶,分离得到蒽晶体以及含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物的料液,然后将蒽晶体升温进行发汗,并分离发汗液和蒽晶体;
(2‑3)通过一步蒸馏或多步蒸馏从含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物中分离2‑烷基蒽。
41.根据权利要求17所述的方法,其中,经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物含有蒽和含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物;
所述步骤(2)包括:
(2‑2)将经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物升温至熔融状态,并进行冷却结晶,分离得到蒽晶体以及含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物的料液,然后将蒽晶体升温进行发汗,并分离发汗液和蒽晶体;
(2‑3)通过一步蒸馏或多步蒸馏从含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物中分离2‑烷基蒽。
42.根据权利要求26所述的方法,其中,经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物含有蒽和含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物;
所述步骤(2)包括:
(2‑2)将经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物升温至熔融状态,并进行冷却结晶,分离得到蒽晶体以及含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物的料液,然后将蒽晶体升温进行发汗,并分离发汗液和蒽晶体;
(2‑3)通过一步蒸馏或多步蒸馏从含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物中分离2‑烷基蒽。
43.根据权利要求27所述的方法,其中,经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物含有蒽和含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物;
所述步骤(2)包括:
(2‑2)将经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物升温至熔融状态,并进行冷却结晶,分离得到蒽晶体以及含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物的料液,然后将蒽晶体升温进行发汗,并分离发汗液和蒽晶体;
(2‑3)通过一步蒸馏或多步蒸馏从含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物中分离2‑烷基蒽。
44.根据权利要求29所述的方法,其中,经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物含有蒽和含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物;
所述步骤(2)包括:
(2‑2)将经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物升温至熔融状态,并进行冷却结晶,分离得到蒽晶体以及含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物的料液,然后将蒽晶体升温进行发汗,并分离发汗液和蒽晶体;
(2‑3)通过一步蒸馏或多步蒸馏从含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物中分离2‑烷基蒽。
45.根据权利要求31所述的方法,其中,经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物含有蒽和含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物;
所述步骤(2)包括:
(2‑2)将经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物升温至熔融状态,并进行冷却结晶,分离得到蒽晶体以及含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物的料液,然后将蒽晶体升温进行发汗,并分离发汗液和蒽晶体;
(2‑3)通过一步蒸馏或多步蒸馏从含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物中分离2‑烷基蒽。
46.根据权利要求36所述的方法,其中,经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物含有蒽和含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物;
所述步骤(2)包括:
(2‑2)将经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物升温至熔融状态,并进行冷却结晶,分离得到蒽晶体以及含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物的料液,然后将蒽晶体升温进行发汗,并分离发汗液和蒽晶体;
(2‑3)通过一步蒸馏或多步蒸馏从含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物中分离2‑烷基蒽。
47.根据权利要求37所述的方法,其中,步骤(2‑2)中,熔融温度为200‑270℃。
48.根据权利要求47所述的方法,其中,步骤(2‑2)中,熔融温度为210‑250℃。
49.根据权利要求38‑46中任意一项所述的方法,其中,步骤(2‑2)中,熔融温度为200‑
270℃。
50.根据权利要求49所述的方法,其中,步骤(2‑2)中,熔融温度为210‑250℃。
51.根据权利要求37所述的方法,其中,步骤(2‑2)中,冷却结晶温度为180‑210℃,冷却结晶的降温速率为0.1‑10℃/h,冷却结晶时间为1‑5h。
52.根据权利要求51所述的方法,其中,步骤(2‑2)中,冷却结晶温度为190‑200℃,冷却结晶的降温速率为0.5‑5℃/h,冷却结晶时间为1.5‑4h。
53.根据权利要求49所述的方法,其中,步骤(2‑2)中,冷却结晶温度为180‑210℃,冷却结晶的降温速率为0.1‑10℃/h,冷却结晶时间为1‑5h。
54.根据权利要求53所述的方法,其中,步骤(2‑2)中,冷却结晶温度为190‑200℃,冷却结晶的降温速率为0.5‑5℃/h,冷却结晶时间为1.5‑4h。
55.根据权利要求38‑48、50中任意一项所述的方法,其中,步骤(2‑2)中,冷却结晶温度为180‑210℃,冷却结晶的降温速率为0.1‑10℃/h,冷却结晶时间为1‑5h。
56.根据权利要求55所述的方法,其中,步骤(2‑2)中,冷却结晶温度为190‑200℃,冷却结晶的降温速率为0.5‑5℃/h,冷却结晶时间为1.5‑4h。
57.根据权利要求51‑54、56中任意一项所述的方法,其中,步骤(2‑2)中,在冷却结晶过程中,还包括加入晶种蒽的步骤,晶种蒽的加入量为熔融混合物质量的0.1‑10重量%。
58.根据权利要求57所述的方法,其中,晶种蒽的加入量为熔融混合物质量的0.2‑5重量%。
59.根据权利要求55所述的方法,其中,步骤(2‑2)中,在冷却结晶过程中,还包括加入晶种蒽的步骤,晶种蒽的加入量为熔融混合物质量的0.1‑10重量%。
60.根据权利要求59所述的方法,其中,晶种蒽的加入量为熔融混合物质量的0.2‑5重量%。
61.根据权利要求38‑48、50中任意一项所述的方法,其中,步骤(2‑2)中,将蒽晶体进行发汗的升温速率为0.1‑8℃/h;升温至停止发汗的温度为低于蒽晶体的熔融温度。
62.根据权利要求61所述的方法,其中,步骤(2‑2)中,将蒽晶体进行发汗的升温速率为
0.2‑4℃/h;升温至停止发汗的温度为低于或等于210℃。
63.根据权利要求62所述的方法,其中,步骤(2‑2)中,升温至比冷却结晶温度高5‑15℃,并低于210℃时停止发汗。
64.根据权利要求63所述的方法,其中,步骤(2‑2)中,发汗结束温度为190‑210℃。
65.根据权利要求64所述的方法,其中,步骤(2‑2)中,发汗结束温度为195‑205℃。
66.根据权利要求37所述的方法,其中,步骤(2‑2)中,将蒽晶体进行发汗的升温速率为
0.1‑8℃/h;升温至停止发汗的温度为低于蒽晶体的熔融温度。
67.根据权利要求49所述的方法,其中,步骤(2‑2)中,将蒽晶体进行发汗的升温速率为
0.1‑8℃/h;升温至停止发汗的温度为低于蒽晶体的熔融温度。
68.根据权利要求66或67所述的方法,其中,步骤(2‑2)中,将蒽晶体进行发汗的升温速率为0.2‑4℃/h;升温至停止发汗的温度为低于或等于210℃。
69.根据权利要求68所述的方法,其中,步骤(2‑2)中,升温至比冷却结晶温度高5‑15℃,并低于210℃时停止发汗。
70.根据权利要求69所述的方法,其中,步骤(2‑2)中,发汗结束温度为190‑210℃。
71.根据权利要求70所述的方法,其中,步骤(2‑2)中,发汗结束温度为195‑205℃。
72.根据权利要求62‑67、69‑71中任意一项所述的方法,其中,发汗量为蒽晶体质量的
5‑40重量%。
73.根据权利要求72所述的方法,其中,发汗量为蒽晶体质量的10‑30重量%。
74.根据权利要求61所述的方法,其中,发汗量为蒽晶体质量的5‑40重量%。
75.根据权利要求68所述的方法,其中,发汗量为蒽晶体质量的5‑40重量%。
76.根据权利要求74或75所述的方法,其中,发汗量为蒽晶体质量的10‑30重量%。
77.根据权利要求61所述的方法,其中,该方法还包括将发汗液循环回熔融结晶步骤,与含有烷基蒽的反应产物一起进行熔融结晶。
78.根据权利要求68所述的方法,其中,该方法还包括将发汗液循环回熔融结晶步骤,与含有烷基蒽的反应产物一起进行熔融结晶。
79.根据权利要求62‑67、69‑71中任意一项所述的方法,其中,该方法还包括将发汗液循环回熔融结晶步骤,与含有烷基蒽的反应产物一起进行熔融结晶。
80.根据权利要求37所述的方法,其中,步骤(2‑3)中,当含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物为两种物质的混合物,或者为三种物质以上的混合物,而2‑烷基蒽的沸点为最低或最高;
则进行一步蒸馏分离2‑烷基蒽。
81.根据权利要求38‑46中任意一项所述的方法,其中,步骤(2‑3)中,当含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物为两种物质的混合物,或者为三种物质以上的混合物,而2‑烷基蒽的沸点为最低或最高;则进行一步蒸馏分离2‑烷基蒽。
82.根据权利要求37所述的方法,其中,步骤(2‑3)中,当含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物为三种物质以上的混合物,而2‑烷基蒽的沸点处于混合物中沸点最高的物质和沸点最低的物质之间;则进行多步减压蒸馏,该多步减压蒸馏的方法包括:方式1:
将含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物的料液进行第一减压蒸馏,分离得到含有轻组分Cj1‑蒽的馏出物,以及含有重组分Cj2‑蒽的塔底产物;将含有轻组分Cj1‑蒽的馏出物进行第二减压蒸馏,得到含有轻组分Cj3‑蒽的馏出物,以及含有目标产物Ci‑蒽的塔底产物;
其中,轻组分Cj1‑蒽为烷基侧链总碳数j1为1<j1<i+1的整数的烷基蒽产物,重组分Cj2‑蒽为烷基侧链总碳数j2为i<j2<41的整数的烷基蒽产物,轻组分Cj3‑蒽为烷基侧链总碳数j3为1<j3<i的整数的烷基蒽产物;
或者,
方式2:
将含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物的料液进行第三减压蒸馏,得到含有轻组分Cm1‑蒽的馏出物,以及含有重组分Cm2‑蒽的塔底产物;将含有重组分Cm2‑蒽的塔底产物进行第四减压蒸馏,得到含有目标产物Ci‑蒽的馏出物,以及含有重组分Cm3‑蒽的塔底产物;
其中,轻组分Cm1‑蒽为烷基侧链总碳数m1为1<m1<i的整数的烷基蒽产物,重组分Cm2‑蒽为烷基侧链总碳数m2为i‑1<m2<41的整数的烷基蒽产物,Cm3‑蒽为烷基侧链总碳数m3为i<m3<41的整数的烷基蒽产物;
其中,目标产物Ci‑蒽中,i表示烷基侧链总碳数,i=4‑7的整数。
83.根据权利要求38‑46中任意一项所述的方法,其中,步骤(2‑3)中,当含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物为三种物质以上的混合物,而2‑烷基蒽的沸点处于混合物中沸点最高的物质和沸点最低的物质之间;则进行多步减压蒸馏,该多步减压蒸馏的方法包括:方式1:
将含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物的料液进行第一减压蒸馏,分离得到含有轻组分Cj1‑蒽的馏出物,以及含有重组分Cj2‑蒽的塔底产物;将含有轻组分Cj1‑蒽的馏出物进行第二减压蒸馏,得到含有轻组分Cj3‑蒽的馏出物,以及含有目标产物Ci‑蒽的塔底产物;
其中,轻组分Cj1‑蒽为烷基侧链总碳数j1为1<j1<i+1的整数的烷基蒽产物,重组分Cj2‑蒽为烷基侧链总碳数j2为i<j2<41的整数的烷基蒽产物,轻组分Cj3‑蒽为烷基侧链总碳数j3为1<j3<i的整数的烷基蒽产物;
或者,
方式2:
将含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物的料液进行第三减压蒸馏,得到含有轻组分Cm1‑蒽的馏出物,以及含有重组分Cm2‑蒽的塔底产物;将含有重组分Cm2‑蒽的塔底产物进行第四减压蒸馏,得到含有目标产物Ci‑蒽的馏出物,以及含有重组分Cm3‑蒽的塔底产物;
其中,轻组分Cm1‑蒽为烷基侧链总碳数m1为1<m1<i的整数的烷基蒽产物,重组分Cm2‑蒽为烷基侧链总碳数m2为i‑1<m2<41的整数的烷基蒽产物,Cm3‑蒽为烷基侧链总碳数m3为i<m3<41的整数的烷基蒽产物;
其中,目标产物Ci‑蒽中,i表示烷基侧链总碳数,i=4‑7的整数。
84.根据权利要求82所述的方法,其中,在多步减压蒸馏步骤中,方式1中,第一减压蒸馏的条件包括:蒸馏塔顶压力为0.01‑20KPa,塔底温度为180‑360℃,理论板数为20‑90,塔顶回流比为0.5‑8。
85.根据权利要求84所述的方法,其中,在多步减压蒸馏步骤中,方式1中,第一减压蒸馏的条件包括:塔顶压力为0.1‑10KPa,塔底温度为210‑340℃,理论板数为30‑75,塔顶回流比为1‑7。
86.根据权利要求85所述的方法,其中,在多步减压蒸馏步骤中,方式1中,第一减压蒸馏的条件包括:蒸馏塔顶压力为0.5‑2KPa,塔底温度为260‑320℃,理论板数为40‑75,塔顶回流比为1‑3。
87.根据权利要求83所述的方法,其中,在多步减压蒸馏步骤中,方式1中,第一减压蒸馏的条件包括:蒸馏塔顶压力为0.01‑20KPa,塔底温度为180‑360℃,理论板数为20‑90,塔顶回流比为0.5‑8。
88.根据权利要求87所述的方法,其中,在多步减压蒸馏步骤中,方式1中,第一减压蒸馏的条件包括:塔顶压力为0.1‑10KPa,塔底温度为210‑340℃,理论板数为30‑75,塔顶回流比为1‑7。
89.根据权利要求88所述的方法,其中,在多步减压蒸馏步骤中,方式1中,第一减压蒸馏的条件包括:蒸馏塔顶压力为0.5‑2KPa,塔底温度为260‑320℃,理论板数为40‑75,塔顶回流比为1‑3。
90.根据权利要求82、84‑89中任意一项所述的方法,其中,在多步减压蒸馏步骤中,方式1中,第二减压蒸馏的条件包括:蒸馏塔顶压力为0.01‑20KPa,塔底温度为180‑330℃,理论板数为20‑90,塔顶回流比为0.5‑8。
91.根据权利要求90所述的方法,其中,在多步减压蒸馏步骤中,方式1中,第二减压蒸馏的条件包括:塔顶压力为0.1‑10KPa,塔底温度为200‑310℃,理论板数为30‑75,塔顶回流比为1‑7。
92.根据权利要求91所述的方法,其中,在多步减压蒸馏步骤中,方式1中,第二减压蒸馏的条件包括:蒸馏塔顶压力为0.5‑2KPa,塔底温度为220‑305℃,理论板数为40‑75,塔顶回流比为1‑5。
93.根据权利要求83所述的方法,其中,在多步减压蒸馏步骤中,方式1中,第二减压蒸馏的条件包括:蒸馏塔顶压力为0.01‑20KPa,塔底温度为180‑330℃,理论板数为20‑90,塔顶回流比为0.5‑8。
94.根据权利要求93所述的方法,其中,在多步减压蒸馏步骤中,方式1中,第二减压蒸馏的条件包括:塔顶压力为0.1‑10KPa,塔底温度为200‑310℃,理论板数为30‑75,塔顶回流比为1‑7。
95.根据权利要求94所述的方法,其中,在多步减压蒸馏步骤中,方式1中,第二减压蒸馏的条件包括:蒸馏塔顶压力为0.5‑2KPa,塔底温度为220‑305℃,理论板数为40‑75,塔顶回流比为1‑5。
96.根据权利要求82所述的方法,其中,在多步减压蒸馏步骤中,方式2中,第三减压蒸馏的条件包括:蒸馏塔顶压力为0.01‑20KPa,塔底温度为180‑360℃,理论板数为20‑90,塔顶回流比为0.5‑8。
97.根据权利要求96所述的方法,其中,在多步减压蒸馏步骤中,方式2中,第三减压蒸馏的条件包括:塔顶压力为0.1‑10KPa,塔底温度为210‑340℃,理论板数为30‑75,塔顶回流比为1‑7。
98.根据权利要求97所述的方法,其中,在多步减压蒸馏步骤中,方式2中,第三减压蒸馏的条件包括:蒸馏塔顶压力为0.5‑2KPa,塔底温度为260‑320℃,理论板数为40‑75,塔顶回流比为1‑3。
99.根据权利要求83所述的方法,其中,在多步减压蒸馏步骤中,方式2中,第三减压蒸馏的条件包括:蒸馏塔顶压力为0.01‑20KPa,塔底温度为180‑360℃,理论板数为20‑90,塔顶回流比为0.5‑8。
100.根据权利要求99所述的方法,其中,在多步减压蒸馏步骤中,方式2中,第三减压蒸馏的条件包括:塔顶压力为0.1‑10KPa,塔底温度为210‑340℃,理论板数为30‑75,塔顶回流比为1‑7。
101.根据权利要求100所述的方法,其中,在多步减压蒸馏步骤中,方式2中,第三减压蒸馏的条件包括:蒸馏塔顶压力为0.5‑2KPa,塔底温度为260‑320℃,理论板数为40‑75,塔顶回流比为1‑3。
102.根据权利要求82、96‑101中任意一项所述的方法,其中,在多步减压蒸馏步骤中,方式2中,第四减压蒸馏的条件包括:蒸馏塔顶压力为0.01‑20KPa,塔底温度为180‑330℃,理论板数为20‑90,塔顶回流比为0.5‑8。
103.根据权利要求102所述的方法,其中,在多步减压蒸馏步骤中,方式2中,第四减压蒸馏的条件包括:塔顶压力为0.1‑10KPa,塔底温度为200‑310℃,理论板数为30‑75,塔顶回流比为1‑7。
104.根据权利要求103所述的方法,其中,在多步减压蒸馏步骤中,方式2中,第四减压蒸馏的条件包括:蒸馏塔顶压力为0.5‑2KPa,塔底温度为220‑305℃,理论板数为40‑75,塔顶回流比为1‑5。
105.根据权利要求83所述的方法,其中,在多步减压蒸馏步骤中,方式2中,第四减压蒸馏的条件包括:蒸馏塔顶压力为0.01‑20KPa,塔底温度为180‑330℃,理论板数为20‑90,塔顶回流比为0.5‑8。
106.根据权利要求105所述的方法,其中,在多步减压蒸馏步骤中,方式2中,第四减压蒸馏的条件包括:塔顶压力为0.1‑10KPa,塔底温度为200‑310℃,理论板数为30‑75,塔顶回流比为1‑7。
107.根据权利要求106所述的方法,其中,在多步减压蒸馏步骤中,方式2中,第四减压蒸馏的条件包括:蒸馏塔顶压力为0.5‑2KPa,塔底温度为220‑305℃,理论板数为40‑75,塔顶回流比为1‑5。
108.根据权利要求38‑48、50‑54、56、58‑60、62‑67、69‑71、73‑75、77、78、80、82、84‑89、
91‑101、103‑107中任意一项所述的方法,其中,经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物还含有反应溶剂;
所述步骤(2)还包括:在熔融结晶分离蒽和蒸馏分离2‑烷基蒽之前先分离反应溶剂的步骤(2‑1);
(2‑1)所述分离方法包括:将经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物在蒸馏塔中进行蒸馏,得到含有反应溶剂的馏出物以及含有蒽和含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物的塔底产物。
109.根据权利要求37所述的方法,其中,经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物还含有反应溶剂;
所述步骤(2)还包括:在熔融结晶分离蒽和蒸馏分离2‑烷基蒽之前先分离反应溶剂的步骤(2‑1);
(2‑1)所述分离方法包括:将经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物在蒸馏塔中进行蒸馏,得到含有反应溶剂的馏出物以及含有蒽和含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物的塔底产物。
110.根据权利要求49所述的方法,其中,经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物还含有反应溶剂;
所述步骤(2)还包括:在熔融结晶分离蒽和蒸馏分离2‑烷基蒽之前先分离反应溶剂的步骤(2‑1);
(2‑1)所述分离方法包括:将经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物在蒸馏塔中进行蒸馏,得到含有反应溶剂的馏出物以及含有蒽和含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物的塔底产物。
111.根据权利要求55所述的方法,其中,经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物还含有反应溶剂;
所述步骤(2)还包括:在熔融结晶分离蒽和蒸馏分离2‑烷基蒽之前先分离反应溶剂的步骤(2‑1);
(2‑1)所述分离方法包括:将经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物在蒸馏塔中进行蒸馏,得到含有反应溶剂的馏出物以及含有蒽和含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物的塔底产物。
112.根据权利要求57所述的方法,其中,经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物还含有反应溶剂;
所述步骤(2)还包括:在熔融结晶分离蒽和蒸馏分离2‑烷基蒽之前先分离反应溶剂的步骤(2‑1);
(2‑1)所述分离方法包括:将经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物在蒸馏塔中进行蒸馏,得到含有反应溶剂的馏出物以及含有蒽和含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物的塔底产物。
113.根据权利要求61所述的方法,其中,经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物还含有反应溶剂;
所述步骤(2)还包括:在熔融结晶分离蒽和蒸馏分离2‑烷基蒽之前先分离反应溶剂的步骤(2‑1);
(2‑1)所述分离方法包括:将经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物在蒸馏塔中进行蒸馏,得到含有反应溶剂的馏出物以及含有蒽和含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物的塔底产物。
114.根据权利要求68所述的方法,其中,经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物还含有反应溶剂;
所述步骤(2)还包括:在熔融结晶分离蒽和蒸馏分离2‑烷基蒽之前先分离反应溶剂的步骤(2‑1);
(2‑1)所述分离方法包括:将经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物在蒸馏塔中进行蒸馏,得到含有反应溶剂的馏出物以及含有蒽和含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物的塔底产物。
115.根据权利要求72所述的方法,其中,经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物还含有反应溶剂;
所述步骤(2)还包括:在熔融结晶分离蒽和蒸馏分离2‑烷基蒽之前先分离反应溶剂的步骤(2‑1);
(2‑1)所述分离方法包括:将经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物在蒸馏塔中进行蒸馏,得到含有反应溶剂的馏出物以及含有蒽和含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物的塔底产物。
116.根据权利要求76所述的方法,其中,经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物还含有反应溶剂;
所述步骤(2)还包括:在熔融结晶分离蒽和蒸馏分离2‑烷基蒽之前先分离反应溶剂的步骤(2‑1);
(2‑1)所述分离方法包括:将经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物在蒸馏塔中进行蒸馏,得到含有反应溶剂的馏出物以及含有蒽和含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物的塔底产物。
117.根据权利要求79所述的方法,其中,经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物还含有反应溶剂;
所述步骤(2)还包括:在熔融结晶分离蒽和蒸馏分离2‑烷基蒽之前先分离反应溶剂的步骤(2‑1);
(2‑1)所述分离方法包括:将经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物在蒸馏塔中进行蒸馏,得到含有反应溶剂的馏出物以及含有蒽和含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物的塔底产物。
118.根据权利要求81所述的方法,其中,经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物还含有反应溶剂;
所述步骤(2)还包括:在熔融结晶分离蒽和蒸馏分离2‑烷基蒽之前先分离反应溶剂的步骤(2‑1);
(2‑1)所述分离方法包括:将经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物在蒸馏塔中进行蒸馏,得到含有反应溶剂的馏出物以及含有蒽和含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物的塔底产物。
119.根据权利要求83所述的方法,其中,经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物还含有反应溶剂;
所述步骤(2)还包括:在熔融结晶分离蒽和蒸馏分离2‑烷基蒽之前先分离反应溶剂的步骤(2‑1);
(2‑1)所述分离方法包括:将经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物在蒸馏塔中进行蒸馏,得到含有反应溶剂的馏出物以及含有蒽和含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物的塔底产物。
120.根据权利要求90所述的方法,其中,经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物还含有反应溶剂;
所述步骤(2)还包括:在熔融结晶分离蒽和蒸馏分离2‑烷基蒽之前先分离反应溶剂的步骤(2‑1);
(2‑1)所述分离方法包括:将经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物在蒸馏塔中进行蒸馏,得到含有反应溶剂的馏出物以及含有蒽和含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物的塔底产物。
121.根据权利要求102所述的方法,其中,经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物还含有反应溶剂;
所述步骤(2)还包括:在熔融结晶分离蒽和蒸馏分离2‑烷基蒽之前先分离反应溶剂的步骤(2‑1);
(2‑1)所述分离方法包括:将经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物在蒸馏塔中进行蒸馏,得到含有反应溶剂的馏出物以及含有蒽和含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物的塔底产物。
122.根据权利要求108所述的方法,其中,步骤(2‑1)中,蒸馏的条件包括:蒸馏塔底温度为100‑300℃,蒸馏塔顶压力为常压。
123.根据权利要求122所述的方法,其中,蒸馏塔底温度为150‑200℃。
124.根据权利要求109‑121中任意一项所述的方法,其中,步骤(2‑1)中,蒸馏的条件包括:蒸馏塔底温度为100‑300℃,蒸馏塔顶压力为常压。
125.根据权利要求124所述的方法,其中,蒸馏塔底温度为150‑200℃。
126.根据权利要求1所述的方法,其中,步骤(3)中,所述催化剂选自ⅡA族、ⅣB族、ⅤB族、ⅥB族、ⅦB族、Ⅷ族金属的含氧化合物和镧系金属的含氧化合物中的一种或多种。
127.根据权利要求126所述的方法,其中,所述催化剂选自Ca、Ba、Ti、Zr、V、Cr、Mo、W、Mn、Ru、Co、Ni、La和Ce的含氧化合物中的一种或多种。
128.根据权利要求127所述的方法,其中,所述催化剂选自氢氧化钙、氢氧化钡、偏钛酸、二氧化锆、硝酸氧锆、偏钒酸钠、铬酸钾、三氧化二铬、钼酸钠、钼酸铵、三氧化钼、钨酸钠、三氧化二锰、二氧化锰、二氧化钌、三氧化二钴、氧化镍、三氧化二镍、硝酸镧、三氧化二镧和二氧化铈中的一种或多种。
129.根据权利要求1所述的方法,其中,所述接触的方式为:将含有2‑烷基蒽、催化剂和氧化反应溶剂的原料液与氧化剂接触进行氧化反应。
130.根据权利要求1、126‑129中任意一项所述的方法,其中,氧化剂与催化剂的摩尔比为0.01:1‑100:1。
131.根据权利要求130所述的方法,其中,氧化剂与催化剂的摩尔比为0.1:1‑30:1。
132.根据权利要求1、126‑129中任意一项所述的方法,其中,所述过氧化氢以过氧化氢水溶液的形式使用;氧化剂与2‑烷基蒽的摩尔比为0.01:1‑100:1。
133.根据权利要求132所述的方法,其中,氧化剂与2‑烷基蒽的摩尔比为1:1‑50:1。
134.根据权利要求1、126‑129中任意一项所述的方法,其中,氧化反应的条件包括:反应温度为10‑200℃;反应压力为0‑1MPa;反应时间为0.01‑48h。
135.根据权利要求134所述的方法,其中,氧化反应的条件包括:反应温度为20‑120℃;
反应压力为0‑0.5MPa;反应时间为0.5‑24h。
136.根据权利要求1、126‑129中任意一项所述的方法,其中,氧化反应溶剂为20℃时介电常数大于2.8的溶剂;其中,烷基取代基的个数为1‑2,每个烷基取代基各自独立地为C1‑C4的烷基;
以2‑烷基蒽以及氧化反应溶剂的总重量为基准,2‑烷基蒽的总含量为0.1‑80重量%。
137.根据权利要求136所述的方法,其中,氧化反应溶剂为20℃时介电常数大于2.8至小于或等于50的溶剂;
以2‑烷基蒽以及氧化反应溶剂的总重量为基准,2‑烷基蒽的总含量为5‑50重量%。
138.根据权利要求137所述的方法,其中,氧化反应溶剂为碳数为1‑4的脂肪醇、四氢呋喃、丙酮、N‑烷基取代酰胺和N‑烷基吡咯烷酮中的一种或多种。
139.根据权利要求138所述的方法,其中,所述氧化反应溶剂选自甲醇、叔丁醇、丙酮、N,N‑二甲基甲酰胺、N,N‑二甲基乙酰胺、N,N‑二甲基丙酰胺、N‑甲基吡咯烷酮和N‑乙基吡咯烷酮中的一种或多种。
140.根据权利要求1、126‑129中任意一项所述的方法,其中,氧化反应溶剂为20℃时介电常数为1‑10的溶剂A与20℃时介电常数为大于10至小于或等于50的溶剂B的组合;
所述溶剂A为C6以上的链烷烃、环烷烃以及芳香烃中的一种或多种;其中,所述芳香烃为取代或未取代,取代基为C1‑C4的烷基和卤族元素中的一种或多种;
所述溶剂B为N‑烷基取代酰胺,其中,烷基取代基的个数为1‑2,每个烷基取代基各自独立地为C1‑C4的烷基;
以2‑烷基蒽以及氧化反应溶剂的总重量为基准,2‑烷基蒽的总含量为0.1‑80重量%。
141.根据权利要求140所述的方法,其中,所述溶剂A为C6‑C12的链烷烃、环烷烃以及芳香烃中的一种或多种;
所述溶剂B选自N,N‑二甲基甲酰胺、N,N‑二甲基乙酰胺和N,N‑二甲基丙酰胺中的一种或多种;
以2‑烷基蒽以及氧化反应溶剂的总重量为基准,2‑烷基蒽的总含量为5‑50重量%。
142.根据权利要求141所述的方法,其中,所述芳香烃为苯的一元或多元取代物中的一种或多种;
所述溶剂B为N,N‑二甲基甲酰胺。
143.根据权利要求142所述的方法,其中,所述芳香烃为苯的多元取代物中的一种或多种。
144.根据权利要求143所述的方法,其中,所述溶剂A为苯的多烷基取代物中的一种或多种。
145.根据权利要求144所述的方法,其中,所述溶剂A选自1,3,5‑三甲苯、1,2,3,5‑四甲基苯、1,3,4,5‑四甲基苯、1,3,5,6‑四甲基苯和2,3,5,6‑四甲基苯中的一种或多种。
146.根据权利要求140所述的方法,其中,溶剂A与溶剂B的体积比为0.01‑100。
147.根据权利要求146所述的方法,其中,溶剂A与溶剂B的体积比为0.05‑10。
148.根据权利要求141‑145中任意一项所述的方法,其中,溶剂A与溶剂B的体积比为
0.01‑100。
149.根据权利要求148所述的方法,其中,溶剂A与溶剂B的体积比为0.05‑10。
说明书 :
由含有烷基蒽的产物中分离2‑烷基蒽并催化氧化制备2‑烷基
蒽醌的方法
技术领域
背景技术
国内外生产过氧化氢的工艺技术主要是蒽醌法。该工艺中的2‑烷基蒽醌作为工艺过程的
“载体”,直接影响着过氧化氢的品质和产量。苯酐法是生产2‑烷基蒽醌的主要方法,但该工
艺存在严重的污染问题。生产1吨2‑乙基蒽醌,需要投入1.76吨无水AlCl3和4.2吨发烟H2SO4
(20%),且两者回收难度大。因此,从环境保护及清洁化生产角度考虑,开发2‑烷基蒽醌的
绿色化生产工艺是十分重要的。
主要是剩余的蒽及系列烷基蒽产物,其中蒽占42重量%,2‑烷基蒽占47重量%,其余为蒽双
取代产物和其他副产物。
例中,以BmimPF6作为溶剂,并加入适量AlCl3,催化蒽与叔丁基氯在70℃下发生烷基化反应,
产物2,6‑叔丁基蒽的产率为90%。
TpCu(NCMe),80℃反应2h后,蒽转化率为95%,蒽醌选择性为98%。
的反应效果。2‑戊基蒽转化率为94%,2‑戊基蒽醌选择性高达97%。
发明内容
产物‑分离制备2‑烷基蒽,2‑烷基蒽再经氧化反应制备2‑烷基蒽醌的整体工艺。
氧化物、碱土金属的氢氧化物、过渡金属的含氧化合物以及镧系金属的含氧化合物中的一
种或多种。
法中通过熔融结晶‑蒸馏耦合分离技术,可显著降低蒽‑烷基蒽产物分离过程的操作难度,
提高了中间目标产物2‑烷基蒽的纯度和总收率。
转化。
物收率。
附图说明
具体实施方式
个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个
新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
氧化物、碱土金属的氢氧化物、过渡金属的含氧化合物以及镧系金属的含氧化合物中的一
种或多种。
骤(1)获得的反应产物中含蒽环结构的物质包括剩余的蒽、2‑烷基蒽及其他系列烷基蒽产
物。本领域技术人员公知的是,由于反应方法不同,若原料蒽不能完全转化,则反应产物中
还含有剩余的蒽。若烷基蒽非单一物质,则烷基蒽也可以为混合物。所以,由原料蒽制备含
有烷基蒽的反应产物通常含有蒽、2‑烷基蒽及其他系列烷基蒽产物。
烷基化试剂接触进行烷基化反应。
化剂和烷基化反应溶剂的原料液与烷基化试剂接触进行烷基化反应。
原子的烯烃、醇、卤代烃以及醚类等物质中的一种或多种,优选为含有4‑6个碳原子的烯烃、
醇、卤代烃以及醚类等物质中的一种或多种,更优选为含有4‑6个碳原子的单烯烃。
溶剂为C6以上,优选为C6‑C12的链烷烃、环烷烃以及芳香烃中的一种或多种。其中,所述芳香
烃为取代或未取代,优选为苯的一元或多元取代物中的一种或多种;更优选为苯的多元取
代物中的一种或多种,取代基为C1‑C4的烷基和卤族元素中的一种或多种。进一步优选,所述
烷基化反应溶剂为苯的多烷基取代物中的一种或多种。最优选,所述烷基化反应溶剂选自
1,3,5‑三甲苯、1,2,3,5‑四甲基苯、1,3,4,5‑四甲基苯、1,3,5,6‑四甲基苯和2,3,5,6‑四甲
基苯中的一种或多种。烷基化反应溶剂的用量只要保证蒽能够充分溶解,以达到提供良好
的反应介质的作用即可。优选情况下,以蒽和烷基化反应溶剂的总重量为基准,蒽的含量为
5‑60重量%,优选为8‑50重量%。
好的进行,先将蒽和催化剂以及烷基化反应溶剂配置成蒽‑催化剂‑烷基化反应溶剂的原料
液,而后再加入烷基化试剂进行烷基化反应。优选地,蒽‑催化剂‑烷基化反应溶剂的原料液
的配制温度为100‑250℃,更优选为120‑200℃。
优选为0.05‑0.5MPa。
任何形式和种类的酸催化剂,例如,所述催化剂选自液体酸中的一种或多种,优选为甲磺酸
和/或对甲苯磺酸;所述催化剂的用量亦可以参考本领域的常规用量,以含有蒽、烷基化反
应溶剂和催化剂的原料液的总重量为基准,催化剂的含量可以为0.01‑50重量%,优选为
0.5‑30重量%。
化剂。
独采用减压蒸馏技术来分离高凝固点的蒽,操作难度大,一旦管路保温出现问题,极易发生
堵塞现象,严重影响工艺的连续稳定运行。另外,蒽极易升华,升华温度难以控制,管路发生
堵塞的机会显著增加。因此,单纯采用减压蒸馏技术来实现蒽‑烷基蒽产物的分离是不切实
际的。
显降低,比如低碳数烷基蒽类产物(1<蒽的烷基侧链碳数j1<8)的熔点范围在130‑150℃,高
碳数烷基蒽类产物(7<蒽的烷基侧链碳数j2<18)的熔点范围在150‑190℃,均明显低于蒽的
熔点215℃,烷基蒽与蒽之间存在较大的熔点差异。为此,本发明的发明人提出先采用熔融
结晶技术,将熔点最高且最难实现分离操作的蒽通过结晶的方式分离除去,而后针对高沸
点的烷基蒽混合物,根据沸点差异,采用一步或多步减压蒸馏技术实现进一步分离。
发汗,并分离发汗液和蒽晶体;
包括中间熔融罐和熔融结晶器。在蒸馏塔内加热熔融的含有蒽和系列烷基蒽产物的熔融产
物送入中间熔融罐后,再引入熔融结晶器。其中用来实现熔融结晶过程的设备为熔融结晶
器,该结晶过程可以是层状结晶或者悬浮结晶,操作方式可以是间歇操作或者连续操作,对
此本发明并不限定,但更优选为间歇操作的层状结晶方式。通过向熔融结晶器内引入换热
介质,来实现器内温度的升高和降低。当加热熔融的物料进入熔融结晶器后,通过冷却介质
降温,使得高熔点的蒽结晶析出,进而实现蒽与系列烷基蒽产物的分离。
时间,即晶体生长时间可以控制为1‑5h,优选为1.5‑4h。
的加入量为熔融混合物质量的0.1‑10重量%,更优选为0.2‑5重量%。
晶体层内的杂质分布不均,含有杂质较多的局部晶体熔点较低,会首先融化并以发汗的形
式脱离晶体,通过控制该过程的发汗速率和发汗程度,可显著提高晶体的纯度和分离精度,
进而实现蒽与烷基蒽产物的彻底分离,降低了后续烷基蒽产物分离提纯的压力。
温度不能使得结晶的蒽晶体融化,因此,升温至停止发汗的温度必须低于蒽晶体的熔融温
度,优选升温至停止发汗的温度为低于或等于210℃,更优选,升温至比冷却结晶温度高5‑
15℃,并低于210℃时停止发汗。在遵循上述发汗停止温度的原则下,发汗结束温度可以为
190‑210℃,更优选为195‑205℃。为了进一步提高晶体蒽的纯度,还可以控制发汗量,使得
发汗量为晶体质量的5‑40重量%,更优选为10‑30重量%。
进行升温熔融和冷却结晶。
步蒸馏从含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物中分离2‑烷基蒽。
2‑烷基蒽。步骤(2‑3)中,当含有2‑烷基蒽的系列烷基蒽产物为三种物质以上的混合物,而
2‑烷基蒽的沸点处于混合物中沸点最高的物质和沸点最低的物质之间;则进行多步蒸馏。
蒽的馏出物进行第二蒸馏,得到含有轻组分Cj3‑蒽的馏出物,以及含有目标产物Ci‑蒽的塔
底产物;
侧链总碳数j3为1<j3<i的整数的烷基蒽产物;
理论板数为30‑75,塔顶回流比为1‑7。进一步优选地,蒸馏塔顶压力为0.5‑2KPa,塔底温度
为260‑320℃,理论板数为40‑75,塔顶回流比为1‑3。在此操作条件下,塔底产物主要是Cj2‑
蒽产物(烷基侧链总碳数j2为i<j2<41的整数),塔顶馏出物为Cj1‑蒽产物(烷基侧链总碳
数j1为1<j1<i+1的整数)。
理论板数为30‑75,塔顶回流比为1‑7。进一步优选地,蒸馏塔顶压力为0.5‑2KPa,塔底温度
为220‑305℃,理论板数为40‑75,塔顶回流比为1‑5。在此操作条件下,塔底产物为目标产物
Ci‑蒽(2‑烷基蒽,烷基侧链总碳数为4‑7),塔顶馏出物为Cj3‑蒽的产物(烷基侧链总碳数j3
为1<j3<i的整数)。
分包括C6‑蒽至C20‑蒽。将C2‑蒽至C5‑蒽的混合物经第二蒸馏,塔顶得到的轻组分包括C2‑
蒽至C4‑蒽的混合物,而塔底得到目标产物C5‑蒽。
塔底产物进行第四蒸馏,得到含有目标产物Ci‑蒽的馏出物,以及含有重组分Cm3‑蒽的塔底
产物;
数m3为i<m3<41的整数的烷基蒽产物;
理论板数为30‑75,塔顶回流比为1‑7。进一步优选地,蒸馏塔顶压力为0.5‑2KPa,塔底温度
为260‑320℃,理论板数为40‑75,塔顶回流比为1‑3。在此操作条件下,塔底产物主要是Cm2‑
蒽产物(烷基侧链总碳数m2为i‑1<m2<41的整数),塔顶馏出物为Cm1‑蒽产物(烷基侧链总
碳数m1为1<m<i的整数)。
理论板数为30‑75,塔顶回流比为1‑7。进一步优选地,蒸馏塔顶压力为0.5‑2KPa,塔底温度
为220‑305℃,理论板数为40‑75,塔顶回流比为1‑5。在此操作条件下,塔顶馏出物为目标产
物Ci‑蒽(2‑烷基蒽,烷基侧链总碳数为4‑7),塔底产物为Cm3‑蒽的产物(烷基侧链总碳数m3
为i<m3<41的整数)。
分包括C5‑蒽至C20‑蒽。将C5‑蒽至C20‑蒽的混合物经第四蒸馏,塔顶得到目标产物C5‑蒽,
塔底得到的重组分包括C6‑蒽至C20‑蒽。
当选择。
称之为轻组分。因此,经步骤(1)获得的含有烷基蒽的反应产物还含有反应溶剂。在熔融结
晶分离蒽和蒸馏分离2‑烷基蒽之前,还包括分离反应溶剂的步骤(2‑1)。所述分离溶剂的方
法可以采用本领域常规的分离方法除去。优选情况下,从进一步提高分离效率以及操作简
便的角度考虑,采用常压蒸馏的方法分离含有烷基蒽产物的混合液中的反应溶剂。根据本
发明的一种具体实施方式,所述(2‑1)所述分离方法包括:将经步骤(1)获得的含有烷基蒽
的反应产物在蒸馏塔中进行蒸馏,得到含有反应溶剂的馏出物以及含有蒽和含有2‑烷基蒽
的系列烷基蒽产物的塔底产物。此外,可以将分离的反应溶剂按照反应的要求循环使用或
者收集处理。此外,其他副产物的分离方法也可以在对蒽‑烷基蒽分离之前进行分离,可通
过常规的分离方法除去,例如蒸馏。
反应制备2‑烷基蒽醌。具体来说,步骤(3)中,由经步骤(2)获得的2‑烷基蒽制备2‑烷基蒽醌
的方法包括:在氧化条件下以及在氧化反应溶剂和催化剂的存在下,将经步骤(2)获得的2‑
烷基蒽与氧化剂接触进行氧化反应,所述氧化剂为过氧化氢,所述催化剂选自碱土金属的
氧化物、碱土金属的氢氧化物、过渡金属的含氧化合物以及镧系金属的含氧化合物中的一
种或多种。
组合使用,可有效实现2‑烷基蒽的转化,且所述2‑烷基蒽催化氧化体系简单高效,催化剂分
离回收难度低,且不存在腐蚀性,降低了设备投资及氧化废液后处理成本。
Mg、Ca、Sr、Ba的含氧化合物,所述ⅣB族可以为Ti、Zr的含氧化合物,所述ⅤB族可以为V、Nb、
Ta的含氧化合物,所述ⅥB族可以为Cr、Mo、W的含氧化合物,所述ⅦB族可以为Mn、Re的含氧
化合物,所述Ⅷ族可以为Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt的含氧化合物,所述镧系可以为La、
Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu的含氧化合物。更优选,所述催化剂选自
Ca、Ba、Ti、Zr、V、Cr、Mo、W、Mn、Ru、Co、Ni、La和Ce的含氧化合物中的一种或多种。最优选,所
述催化剂选自氢氧化钙、氢氧化钡、四价钛含氧化物包括偏钛酸、四价锆含氧化物包括二氧
化锆和硝酸氧锆、五价钒含氧化物包括偏钒酸钠、六价铬含氧化物包括铬酸钾和三氧化二
铬、六价钼含氧化物包括钼酸钠、钼酸铵和三氧化钼、六价钨含氧化物包括钨酸钠、三价锰
和四价锰含氧化物包括三氧化二锰和二氧化锰、四价钌含氧化物包括二氧化钌、三价钴含
氧化物包括三氧化二钴、二价镍和三价镍含氧化物包括氧化镍和三氧化二镍、三价镧含氧
化物包括硝酸镧和三氧化二镧、四价铈含氧化物包括二氧化铈中的一种或多种。
0.1:1‑30:1。
将含有2‑烷基蒽和催化剂和氧化反应溶剂的原料液与氧化剂接触进行氧化反应。
1‑50:1。
为0‑0.5MPa。
地,氧化反应溶剂为碳数为1‑4的脂肪醇、四氢呋喃、丙酮、N‑烷基取代酰胺和N‑烷基吡咯烷
酮中的一种或多种。其中,所述碳数为1‑4的脂肪醇可以为一元醇也可以为多元醇。N‑烷基
取代酰胺中,烷基取代基的个数为1‑2,每个烷基取代基各自独立地为C1‑C4的烷基。最优选,
所述氧化反应溶剂选自甲醇、叔丁醇、丙酮、N,N‑二甲基甲酰胺、N,N‑二甲基乙酰胺、N,N‑二
甲基丙酰胺、N‑甲基吡咯烷酮和N‑乙基吡咯烷酮中的一种或多种。所述氧化反应溶剂的用
量只要保证2‑烷基蒽能够充分溶解,以达到提供良好的反应介质的作用即可。优选情况下,
以2‑烷基蒽和氧化反应溶剂的总重量为基准,2‑烷基蒽的含量为0.1‑80重量%,优选为5‑
50重量%。
现,在步骤(3)的氧化反应中,采用20℃时介电常数为1‑10的溶剂A与20℃时介电常数为大
于10至小于或等于50的溶剂B的组合溶剂作为氧化反应溶剂,可针对性地调控溶剂性质,借
助溶剂化作用,强化2‑烷基蒽的溶解及促进氧化反应的发生,提高2‑烷基蒽的转化。
代物中的一种或多种,更优选为苯的多元取代物中的一种或多种,取代基优选为C1‑C4的烷
基和卤族元素中的一种或多种。进一步优选,所述溶剂A为苯的多烷基取代物中的一种或多
种,最优选,所述溶剂A选自1,3,5‑三甲苯、1,2,3,5‑四甲基苯、1,3,4,5‑四甲基苯、1,3,5,
6‑四甲基苯和2,3,5,6‑四甲基苯中的一种或多种。
胺、N,N‑二甲基乙酰胺和N,N‑二甲基丙酰胺中的一种或多种,最优选,所述溶剂B为N,N‑二
甲基甲酰胺。
氧化反应溶剂的总重量为基准,2‑烷基蒽的含量为0.1‑80重量%,优选为5‑50重量%。
醌为目标产物,如存在其他物质包括剩余的2‑烷基蒽、溶剂和生成的副产物,可根据各物质
性质的差异,采用常规的分离方法或组合分离方法分别除去或提纯。
序升温:110℃保持10min后以5℃/min速率升至320℃,保持18min。FID检测器:温度为350
℃,氢气流量:35mL/min,空气流量:350mL/min,尾吹气为氮气,流量:25mL/min。
算各物质的基于摩尔量的分数W,(mol%)。
蒽混合物进行色谱分析。采用高纯2‑烷基蒽和均三甲苯配置外标分析曲线,定量计算蒽及
2‑烷基蒽混合物中2‑烷基蒽的含量,记为W0,g。按照本发明提出的方法,实际分离得到的2‑
烷基蒽的量,记为W1,g。分离过程收率Y计算如下如式3。
计算各物质的基于摩尔量的分数W,(mol%)。
165℃,压力0.3MPa。通过柱塞泵向釜内加入异戊烯151g,进料速率为6.6g/min。当异戊烯进
料完毕后,维持反应条件不变继续反应270min,而后终止反应。同样条件反应10批次,分离
催化剂后,统一收集烷基化反应产物作为烷基蒽分离的原料。
热至220℃,使其处于熔融状态并送入间歇熔融结晶系统,熔融结晶器为列管式结晶器,通
入冷却介质开始降温结晶。降温速率为0.5℃/h,冷却结晶温度为200℃,加入晶种蒽的量为
熔融混合物质量的0.5重量%,晶体生长时间控制在2h。结晶过程结束后,排出未结晶的料
液并送入减压蒸馏系统。对结晶器内的晶体进行缓慢升温发汗操作,升温速率为0.2℃/h,
发汗结束温度为205℃,发汗量为晶体质量的25重量%,发汗液循环并与进入熔融结晶器的
物料进行接触后,一同进行结晶操作。未结晶的烷基蒽混合物送入减压蒸馏系统进行第一
减压蒸馏,塔顶压力为1KPa,塔底温度为300℃,理论板数为65,塔顶回流比为1.5。将塔顶馏
出物进行第二减压蒸馏,塔顶压力为1KPa,塔底温度为240℃,理论板数为70,塔顶回流比为
3。收集塔底产品2‑戊基蒽。
含量为30重量%),进料速率为2g/min。进料结束后,维持条件不变继续反应2h。反应结束
后,将釜内物料转移至20L玻璃搅拌釜内,加入2000ml均三甲苯和3000ml去离子水进行萃取
洗涤,静置后分出上层含2‑戊基蒽醌的均三甲苯相送去蒸馏,获得最终产品2‑戊基蒽醌。下
层水相送去蒸馏,分水后,可重新获得催化剂。
为X2以及2‑戊基蒽醌选择性SCi‑AO如表1所示。
馏塔记为分蒽减压蒸馏系统,塔顶压力为8KPa,蒸馏温度为275℃,理论板数为20,塔顶回流
比为0.7。将该塔底馏出物送入第一减压蒸馏和第二减压蒸馏,条件同实施例1。
量%),进料速率为2g/min。进料结束后,维持条件不变继续反应2h。反应结束后,将釜内物
料转移至20L玻璃搅拌釜内,加入2000ml均三甲苯和3000ml去离子水进行萃取洗涤,静置后
分出上层含2‑戊基蒽醌的均三甲苯相送去蒸馏,获得最终产品2‑戊基蒽醌。
为X2以及2‑戊基蒽醌选择性SCi‑AO如表1所示。
4h。结晶过程结束后,排出未结晶的料液并送入减压蒸馏系统。对结晶器内的晶体进行缓慢
升温发汗操作,升温速率为4℃/h,发汗结束温度为195℃,发汗量为晶体质量的10重量%,
发汗液循环并与进入熔融结晶器的物料进行接触后,一同进行结晶操作。未结晶的烷基蒽
混合物送入减压蒸馏系统进行第一减压蒸馏,塔顶压力为1KPa,塔底温度为300℃,理论板
数为65,塔顶回流比为1.5。将塔顶馏出物进行第二减压蒸馏,塔顶压力为1KPa,塔底温度为
240℃,理论板数为70,塔顶回流比为3。收集塔底产品2‑戊基蒽。
为X2以及2‑戊基蒽醌选择性SCi‑AO如表1所示。
为65,塔顶回流比为1.5。将塔底馏出物进行第四减压蒸馏,塔顶压力为1KPa,塔底温度为
305℃,理论板数为70,塔顶回流比为3。收集塔顶产品2‑戊基蒽。
为X2以及2‑戊基蒽醌选择性SCi‑AO如表1所示。
结晶过程结束后,排出未结晶的料液并送入减压蒸馏系统。对结晶器内的晶体进行缓慢升
温发汗操作,升温速率为2.0℃/h,发汗结束温度为197℃,发汗量为晶体质量的15重量%,
发汗液循环并与进入熔融结晶器的物料进行接触后,一同进行结晶操作。未结晶的烷基蒽
混合物送入减压蒸馏系统进行第一减压蒸馏,塔顶压力为1KPa,塔底温度为300℃,理论板
数为40,塔顶回流比为1.5。将塔顶馏出物进行第二减压蒸馏,塔顶压力为1KPa,塔底温度为
240℃,理论板数为40,塔顶回流比为3。收集塔底产品2‑戊基蒽。
为X2以及2‑戊基蒽醌选择性SCi‑AO如表1所示。
1.5h。结晶过程结束后,排出未结晶的料液并送入减压蒸馏系统。对结晶器内的晶体进行缓
慢升温发汗操作,升温速率为0.6℃/h,发汗结束温度为202℃,发汗量为晶体质量的20重
量%,发汗液循环并与进入熔融结晶器的物料进行接触后,一同进行结晶操作。未结晶的烷
基蒽混合物送入减压蒸馏系统进行第一减压蒸馏,塔顶压力为0.8KPa,塔底温度为280℃,
理论板数为75,塔顶回流比为2。将塔顶馏出物进行第二减压蒸馏,塔顶压力为1.2KPa,塔底
温度为266℃,理论板数为75,塔顶回流比为4。收集塔底产品2‑戊基蒽。
为X2以及2‑戊基蒽醌选择性SCi‑AO如表1所示。
在2.5h。结晶过程结束后,排出未结晶的料液并送入减压蒸馏系统。对结晶器内的晶体进行
缓慢升温发汗操作,升温速率为1℃/h,发汗结束温度为199℃,发汗量为晶体质量的30重
量%,发汗液循环并与进入熔融结晶器的物料进行接触后,一同进行结晶操作。未结晶的烷
基蒽混合物送入减压蒸馏系统进行第一减压蒸馏,塔顶压力为1.2KPa,塔底温度为320℃,
理论板数为65,塔顶回流比为1。将塔顶馏出物进行第二减压蒸馏,塔顶压力为0.8KPa,塔底
温度为228℃,理论板数为70,塔顶回流比为1。收集塔底产品2‑戊基蒽。
为X2以及2‑戊基蒽醌选择性SCi‑AO如表1所示。
反应。步骤(二)中,降温速率为0.5℃/h,冷却结晶温度为200℃,加入晶种蒽的量为熔融混
合物质量的0.5重量%,晶体生长时间控制在2h。结晶过程结束后,排出未结晶的料液并送
入减压蒸馏系统。对结晶器内的晶体进行缓慢升温发汗操作,升温速率为0.2℃/h,发汗结
束温度为205℃,发汗量为晶体质量的25重量%,发汗液循环并与进入熔融结晶器的物料进
行接触后,一同进行结晶操作。未结晶的烷基蒽混合物送入减压蒸馏系统进行第一减压蒸
馏,塔顶压力为1KPa,塔底温度为291℃,理论板数为65,塔顶回流比为1.5。将塔顶馏出物进
行第二减压蒸馏,塔顶压力为1KPa,塔底温度为221℃,理论板数为70,塔顶回流比为3。收集
塔底产品2‑丁基蒽。在步骤(三)中,氧化反应溶剂为300ml 1,3,5‑三甲苯和2700ml N,N‑二
甲基甲酰胺的混合物。催化剂为二氧化锆,79g。双氧水为1453g,反应温度为95℃。
为X2以及2‑丁基蒽醌选择性SCi‑AO如表2所示。
烷基化反应。步骤(二)中,降温速率为0.5℃/h,冷却结晶温度为200℃,加入晶种蒽的量为
熔融混合物质量的0.5重量%,晶体生长时间控制在2h。结晶过程结束后,排出未结晶的料
液并送入减压蒸馏系统。对结晶器内的晶体进行缓慢升温发汗操作,升温速率为0.2℃/h,
发汗结束温度为205℃,发汗量为晶体质量的25重量%,发汗液循环并与进入熔融结晶器的
物料进行接触后,一同进行结晶操作。未结晶的烷基蒽混合物送入减压蒸馏系统进行第一
减压蒸馏,塔顶压力为1KPa,塔底温度为310℃,理论板数为65,塔顶回流比为1.5。将塔顶馏
出物进行第二减压蒸馏,塔顶压力为1KPa,塔底温度为251℃,理论板数为70,塔顶回流比为
3。收集塔底产品2‑己基蒽。步骤(三)中,氧化反应溶剂为300ml 1,3,5‑三甲苯和2700ml N,
N‑二甲基甲酰胺的混合物。催化剂为偏钛酸,224g。双氧水为1298g,反应温度为95℃。
为X2以及2‑己基蒽醌选择性SCi‑AO如表2所示。
110℃,压力0.15MPa。通过柱塞泵向釜内加入异戊烯60g,进料速率为3g/min。当异戊烯进料
完毕后,维持反应条件不变继续反应270min,而后终止反应。同样条件反应10批次,分离催
化剂后,统一收集烷基化反应产物作为烷基蒽分离的原料。
为X2以及2‑戊基蒽醌选择性SCi‑AO如表2所示。
130℃,压力0.2MPa。通过柱塞泵向釜内加入异戊烯18g,进料速率为2g/min。当异戊烯进料
完毕后,维持反应条件不变继续反应270min,而后终止反应。同样条件反应10批次,分离催
化剂后,统一收集烷基化反应产物作为烷基蒽分离的原料。
为X2以及2‑戊基蒽醌选择性SCi‑AO如表2所示。
化剂为六水合硝酸镧,116g。双氧水为607.5g,反应温度为120℃。
为X2以及2‑戊基蒽醌选择性SCi‑AO如表2所示。
催化剂为六水合硝酸镧,262g。双氧水为1370g,反应温度为120℃。
为X2以及2‑戊基蒽醌选择性SCi‑AO如表2所示。
双氧水为1368g,反应温度为95℃。
为X2以及2‑戊基蒽醌选择性SCi‑AO如表2所示。
为X2以及2‑戊基蒽醌选择性SCi‑AO如表2所示。
℃。
为X2以及2‑戊基蒽醌选择性SCi‑AO如表2所示。
为X2以及2‑戊基蒽醌选择性SCi‑AO如表2所示。
为X2以及2‑戊基蒽醌选择性SCi‑AO如表2所示。
的晶体蒽的纯度以及中间产物2‑戊基蒽(2‑丁基蒽、2‑己基蒽)的纯度以及2‑戊基蒽(2‑丁
基蒽、2‑己基蒽)分离过程总收率较现有技术有显著提高,最终得到的2‑烷基蒽醌的总收率
亦得到提高。
选情况下,本发明在2‑烷基蒽的氧化步骤中所开发的组合溶剂体系,可通过调配溶剂性质,
强化2‑烷基蒽的转化,提高2‑烷基蒽醌的选择性。
它的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于
本发明的保护范围。