DBM生产过程中副产物氯化钠的煅烧提纯研究

付敏 ，孙逸玫 ，胡云虎 ，黄先胜 ，魏长廷 ，李平

（1.淮南职业技术学院；2.淮南师范学院 化学与化工系，安徽 淮南 232001；3.安徽佳先功能助剂股份有限公司，安徽 蚌埠 233000）

1 概述

二苯甲酰基甲烷(DBM)具有β-二酮结构，无毒无味，广泛用于PVC塑料和ABS树脂中。DBM合成的工艺路线为采用苯甲酸甲酯与苯乙酮为原料，以乙醇/乙醇钠为催化剂，以二甲苯为溶剂进行克莱森酮酯缩合法合成制备①董刚，李敏谊，魏丹等：《4，4-二甲氧基二苯甲酰甲烷的合成》，《应用化工》2010年第11期，第1726-1728页。。随着产量规模的增大，在生产过程中伴生大量氯化钠副产物；由于该反应是在二甲苯溶剂中进行，因此副产物氯化钠固体颗粒表面黏附有一定量的二甲苯，气味很重。每月近百吨含有二甲苯的氯化纳副产物不仅影响环境，也浪费了氯化钠资源，为此，本文研究了二苯甲酰甲烷（DBM）生产过程中副产物氯化钠的提纯过程，该研究成果不仅解决了固体废弃物的污染，而且实现固体废弃资源的回收利用，处理过程中无废气和废水产生，不会形成二次污染。提纯后的工业副产盐达到国家一级工业盐标准②《中华人民共和国国家标准》，《工业盐》GB/T，5462-2003。，可为盐化工以及融雪剂的生产提供原料。

2 实验

2.1 实验仪器和原料

实验仪器：马弗炉、微波炉、天平、过滤设备、封闭电炉、水浴锅、烘箱、722分光光度计等。实验原料：副产物氯化钠（经分析颗粒表面约含11%-12%水分、6%-7%混合二甲苯）。

2.2 实验方法

实验工艺流程为：副产物氯化钠煅烧→溶解→沉淀过滤→浓缩结晶→过滤→干燥→获得提纯的氯化钠③孙逸玫，胡云虎：《二苯甲酰甲烷生产中副产物氯化钠的提纯方法》，ZL201210319005.1。。

由于混合二甲苯中邻二甲苯燃点500℃；间二甲苯燃点527.8℃；氯化钠熔点801℃，根据物理性质数据分析，本提纯方法先把副产物氯化钠在小于801℃条件下煅烧，充分氧化黏附其表面以及细微颗粒间包裹的二甲苯有机物，使其转变为水和二氧化碳。本研究把黏附有二甲苯和DBM的副产物氯化钠的原料装入刚玉容器中（不能用金属容器，避免在煅烧过程中金属离子进入），在450℃-500℃范围内于隧道窑中煅烧20-30min。把煅烧后的原料溶解在水中，用热水加热（或通入蒸汽），保持溶液温度在60℃-80℃之间，静止1h，微量碳黑浮于液面，铁离子充分水解，絮凝沉淀，分离下层沉淀物及液面碳黑，取澄清液。澄清液经蒸发浓缩，降温、结晶、过滤，获得晶体颗粒；过滤后的母液用于溶解下一批原料，循环使用；结晶固体在食盐干燥机上干燥。

3 分析与讨论

3.1 含量分析

在25Kg原料样品中不同点随机选取10个样品，每个样品100g，分别在恒温干燥箱中80℃加热4h，以确保水分充分蒸发，尽量减少二甲苯的蒸发量，再秤取重量，计算得样品的平均含水率为11%-12%。

在充分干燥后的原料样品中随机选取10个样品，每个样品100g，分别在恒温马弗炉中640℃加热煅烧4h，秤取重量，计算样品失重率。失重率=（煅烧前重量-煅烧后重量）/煅烧前重量；平均失重率=所有样品失重率之和/样品数，实验测得样品中有机物含量约为6%-7%。

3.2 煅烧温度和时间对失重率的影响

取原料样品100g放入马弗炉中，分别在160℃ 、220℃ 、280℃ 、340℃ 、400℃ 、460℃ 、520℃ 、580℃、640℃、700℃恒温条件下加热煅烧 10、20、30min，实验测得温度、时间与失重率的关系如图1、图2所示。

图1 温度与失重率关系曲线

从图1可知随煅烧温度升高失重率增加，说明吸附在副产物氯化钠颗粒表面的水份和有机物脱除率增加。当温度大于560℃后煅烧失重量基本趋于平稳，表明颗粒表面水分已完全蒸发、有机物基本烧烬。综合分析图1确定最佳煅烧温度范围为560℃-580℃。

图2 煅烧时间与失重率关系曲线

从图2可知随煅烧时间增加失重率增大，特别在160℃-460℃温度区间煅烧失重率随时间变化较明显，当煅烧温度大于580℃后失重率基本不随时间变化，根据工艺条件和经济成本综合考虑，确定煅烧时间20min左右较为合理。

煅烧后的固体样品表观呈粉红色，并有少量碳黑微粒；经化学分析知煅烧后固体呈粉红色的表观主要原因是含有铁氧化物，可能在生产过程中由于反应器或者金属管道腐蚀伴随进入。为进一步提高纯度，下一步采用溶解结晶方法去除红色杂质和碳颗粒。

3.3 水浴温度和时间对脱色率的影响

把在最佳温度和时间条件下煅烧后的样品50g放入烧杯，加入120ml去离子水搅拌溶解，静止后液面漂浮微量碳黑，过滤去除；溶液呈棕黄色，因含微量铁氧化物杂质引起，静止放置24h色素也不宜沉淀分层，可能因为色素和食盐水溶液形成稳定胶体溶液。

为有效分离色素，加速溶液中铁离子水解絮凝，把饱和液体静止放入恒温漕中加热，温度分别为 40℃、50℃、60℃、70℃、80℃，过一段时间后有一层棕红色絮状物沉淀于容器底部，上部溶液呈澄清的透明状。取澄清液用722分光光度计测定吸光度，以蒸馏水吸光度为基准值计算脱色率。脱色率=（溶液吸光度-蒸馏水吸光度）/溶液吸光度。经实验测试脱色率与水浴温度、水浴时间的关系如图3所示。

图3 水浴温度、时间与脱色率关系曲线

由图3知随水浴温度升高脱色率增大，当温度大于60℃后脱色效果明显，但考虑到节约能源因素，本研究选定60℃为最佳温度，如果大于60℃溶液蒸发现象也比较明显。随水浴时间延长脱色率增大，在水浴温度大于60℃条件下1h后脱色率基本稳定，最大脱色率大于98%，因此本研究选定最佳水浴时间为1h。

取上层透明的液体在微波炉中蒸发浓缩、冷却结晶过滤，获得提纯的食盐晶体，干燥后的样品经分析达到国家工业盐一级品标准①董刚，李敏谊，魏丹等：《4，4-二甲氧基二苯甲酰甲烷的合成》，《应用化工》2010年第11期，第1726-1728页。。过滤后的母液循环可利用，用于溶解下一批原料。

4 结论

在二苯甲酰甲烷生产过程中产生大量副产物氯化钠，不仅污染了环境，也浪费大量资源。本研究采用煅烧溶解再结晶方法净化提纯工业副产盐，工艺流程简单，操作方便。实验发现最佳操作工艺参数为在560℃-580℃温度范围内煅烧20min左右，煅烧后的样品溶液在60℃条件下水浴静止1h，溶液稳定脱色率大于98%；过滤后的澄清液经浓缩结晶，过滤干燥，制取提纯工业盐氯化钠固体，其质量可达到国家工业盐一级品标准。