浅析氧体加酸温度对萘系染料中间体产品的影响

蒙红平

(重庆化工职业学院，重庆　400020)



浅析氧体加酸温度对萘系染料中间体产品的影响

蒙红平

(重庆化工职业学院，重庆400020)

6-硝基-1,2-重氮氧基萘-4-磺酸(简称6-硝)属萘系染料中间体，是2-萘酚的深加工产品。以1,2-重氮氧基萘-4-磺酸(简称1,2,4-酸氧体)为原料与混酸(硝酸与硫酸混合配比)进行硝化反应制得6-硝基-1,2-重氮氧基萘-4-磺酸溶液，再经过离析加水，随着硝化料的加入使体系形成弱酸环境，通过降温使6-硝基-1,2,4-酸氧体晶体析出。实际生产中为得到更好的晶体，从加混酸的温度上入手，经过反复实验找出在加混酸过程中合理的反应温度对产品的影响。

6-硝；氧体；温度影响

6-硝基-1.2-重氮氧基萘-4-磺酸(简称6-硝)是重要的染料中间体，是2-萘酚的深加工产品，6-硝基-1,2-重氮氧基萘-4-磺酸为黄色结晶。加热到302 ℃时开始分解，燃烧时有急剧分解现象。极易溶于水，其饱和水溶液可在水中重结晶。加硫酸也能析出结晶。主要用于制造酸性媒介黑A，酸性媒介黑T等染料。[1]

1　实验药品的物化性质

1.1硫酸

硫酸俗称98酸，硫酸的分子式为H2SO4分子量为98.07。浓硫酸是一种无色、无臭、透明的油状液体，20 ℃时的密度为1.83 g/cm，结晶温度为0.7 ℃。

硫酸的化学性很活泼，几乎能与所有金属及其氧化物、氢氧化物反应生成硫酸盐，还能和其他无机酸的盐类作用。硫酸在溶于水和稀释时入出大量的热，溶解热为92 kJ·mol-1。稀释时应将硫酸慢慢注入水中，并不断搅拌，切勿将水注入酸

中。以防酸液表面局部过热面发生爆炸喷酸事故。尝试低于78%的硫酸与金属反应放出氢气。硫酸具有强烈的腐蚀性、氧化性、吸水性，能与多种金属和非金属发生作用。市售的工业硫酸为无色至微黄色，甚至红棕色。生产上习惯将含硫酸在78%以下的硫酸水溶液称硫酸，将90%～100%浓度范围的硫酸水溶液称浓硫酸。

1.2硝酸

HNO3分子量63.01。

纯硝酸为无色发烟液体。一般商品带有微黄色，发烟硝酸是红褐色液体。硝酸具有刺激性，且不稳定，遇光或热分解放出二氧化氮。比重1.5027(25 ℃)。沸点83 ℃，冰点-42 ℃。硝酸溶于水可以任何比例混合，溶解时放热。硝酸水溶液具有导电性。浓硝酸是强氧化剂，能使铝钝化，不至腐蚀。浓硝酸和有机物、木等相混能引起燃烧，含有蛋白质的物质遇硝酸，即生成一种鲜明的黄蛋白酸黄色物质。硝酸具有酸类的同性。

1.31.2-重氮氧基萘-4-磺酸(1.2.4-酸氧体)

1.2-重氮氧基萘-4-磺酸(简称：氧体):

分子式：C10H6N2O4S；

分子量250.23；

性状：黄色针状结晶或糊状物，微溶于水，溶于碱。其钠盐熔点168 ℃。易燃，加热到100 ℃左右可能爆炸；

用途：本品为染料中间体，用以合成酸性媒介染料、偶氮染料、重铬染料和硝基重氮氧化物等。

2　实　验

2.1主要试剂

浓硫酸(工业级)；混酸(H2SO4、HNO3，工业级)，生产制备；1.2.4-酸氧体(工业级)，生产制备。

2.2主要仪器设备

YOO230真空泵；JYT-5托盘天平，江苏金坛中大仪器厂；DJ-1电机搅拌，电炉(1000 W)；温度计(100 ℃)；漏斗；三口瓶(1000 mL); 量筒(1000、250、100 mL)；滴液漏斗(100 mL); 烧杯(3000 mL)。

2.3实验原理[2]

2.3.1硝化反应原理

2.3.2离析原理

结晶原理：溶质从溶液中析出的过程，可分为晶核生成(成核)和晶体生长两个阶段，两个阶段的推动力都是溶液的过饱和度。结晶的方法：按产生过饱和度的手段分以下三种：

冷却结晶：将溶液冷却，使之成为过饱和。

蒸发结晶：除去部分溶剂使溶液成为过饱和。

真空结晶：将溶液在真空下闪急蒸发，溶液在浓缩和冷却双重作用达到过饱和。

此外，还有盐析结晶等其他方法。

3　6-硝基-1,2重氮氧基萘-4-磺酸的研制

本实验结合生产工艺条件在实验中通过改变加混酸的温度进行实验，从而找出比较合理的方法来合成6-硝基-1,2,4-酸氧体。不仅在理论上可行，还考虑到现实的实验试剂和条件，从而选出最佳的实验方案。图1是实验流程图[3]。

图1　实验流程图

3.1温度对硝化反应加酸的影响实验

3.1.1硝化操作步骤及实验现象

(1) 向3个三口瓶中分别准确量取225 mL浓硫酸加入，启动搅拌;

(2) 加氧体:准确称取180 g氧体缓慢加入，注意控制物料内的温度在45～50 ℃之间，搅拌至氧体完全溶解，此时溶液变为绿色;

(3) 降温加混酸: 当温度降至(24～27 ℃、27～30 ℃、30～33 ℃)时，开始滴加82.5 mL混酸，控制在1.5 h加完(加混酸速度过快，容易涨锅冒红烟)。此反应是放热反应，注意控制水浴的冷却水的温度，保证物料反应的温度控制在所需温度范围内，此时物料的颜色为棕色(注意搅拌不能停止，以防引起爆炸；温度越高，加酸度越快越易涨锅);

(4)保温:混酸加完后保温4 h，此时物料的体积慢慢开始膨胀且产生了大量的气泡。

3.1.2离析操作步骤及实验现象

(1)向3个烧杯中分别量取1460 mL水加入，启动搅拌；

(2)缓慢加入硝化料，放料的过程中控制温度在45～50 ℃ 内;

(3)降温，分析酸度，待温度降到15 ℃时，烧杯中析出大量的黄色晶体;

(4)抽滤，将产品装在布氏漏斗中用真空泵抽滤(注意：抽滤压力不要过大，以免使滤纸破裂；剪滤纸时要尽量使滤纸和漏斗内边缘一样大以免在抽的过程漏气，抽出产品；有必要时加入2张滤纸。这些都会影响到产品的质量，抽滤时要抽干，以免影响产品质量)，取样标记好后送去检验处检测。

3.2加大温度范围实验

扩大温度范围进行实验，考虑到在生产时，硝化加完氧体后会大量放热，我们将温度范围增大进行了系列实验，缩短了降温至待加混酸的时间，从而提高了生产效率。操作步骤同上，只是改变硝化加混酸的温度范围为25～30 ℃、30～35 ℃、35～40 ℃[4]。

4　结果与分析

4.1温度对硝化反应影响的实验分析

表1　温度控制在24～27 ℃的数据

由表1可知：当实验其它条件一定，硝化加混酸温度控制在24～27 ℃时，实验所得6-硝的平均折百量为135.29 g，8-硝的平均折百量为2.34 g。

表2　温度控制在27～30 ℃的数据

由表2可知：当实验其它条件一定，硝化加混乱酸温度控制在27～30 ℃的数据时，实验所得6-硝的平均折百量为139.50 g，8-硝的平均折百量为2.19 g。

表3　温度控制在30～33 ℃的数据

如表3可知：当实验其它条件一定，硝化加混酸温度控制在30～33 ℃时，实验所得6-硝的平均折百量为143.84 g，8-硝的平均折百量1.94 g。

4.2扩大温度范围进行实验

表4　扩大温度范围的数据

由表4可知：当实验其它条件一定，硝化加混酸温度控制在25～30 ℃时，实验所得6-硝所得平均折百量为143.23 g，8-硝的平均折百量为1.95 g。当实验其它条件一定，硝化加混酸温度控制在30～35 ℃时，实验所得6-硝所得平均折百量为141.86 g，8-硝的平均折百量为2.18 g。当实验其它条件一定，硝化加混酸温度控制在35～40 ℃时，实验所得6-硝所得平均折百量为137.66 g，8-硝的平均折百量为2.42 g。

数据处理及结论：从以上数据可表明对于硝化反应的温度影响了各种物质的生成，温度越低，6-硝的收率提高，结合生产工艺和生产成本，建议加混酸温度范围为30～33 ℃。

5　结　论

通过以上的实验我们能得到结论：硝化反应加混酸的温度过高，物料易涨锅，且得到的产品中，生成 的8-硝等副产物较多，从而降低了6-硝的收率。避免因为温度过高发生剧烈反应引起涨锅、溢料、报废物料来损失，缩短生产时间以提高生产效率；另外从生产效益出发，选择生产的温度范围为30～33 ℃ 的范围内比较合适。

[1]梁诚. 2-萘酚及两种深加工产品合成工艺之改进[J].南化科技信息,1995(4):10-13.

[2]梁诚.2-萘酚及其衍生产品合成工艺进展[J].染料工业，2001,38(5):17-19.

[3]徐丹,董学亮,刘明,等.2-硝基-1-萘酚的合成[J].化学研究,2005(3):40-41.

[4]吴丽, 王乐, 郭增强, 等.两步法合成2-硝基-1-萘酚的研究[J].石油化工应用,2013(10):44-45.

Analysis of the Effect of Oxygen Temperature on the Intermediate Products of Naphthalene Series Dyes

MENGHong-ping

(Department of Chemical Engineering, Chongqing Chemical Industry Vocational College,Chongqing 400020,China)

6-nitro-1，2-diazoxynaphthalene-4-sulfonic acid is a naphthalene dye intermediate, a deep processed product of 2-naphthol. Taking 1,2-Naphthoxydiazo-4-sulfonic acid as raw materials and mixing (the mixed ratio of nitric acid and sulfuric acid) acid nitration reaction of 6-nitro-1,2-diazoxynaphthalene-4-sulfonic acid solution, after segregation of water, with nitrification material adding system, a weak acid environment was formed by cooling the 6-nitro-1,2-diazoxynaphthalene-4-sulfonic acid crystal precipitation. In the practical production, the effect of the reaction temperature on the product was obtained from the temperature of the mixed acid and the temperature of the mixed acid.

C10H5N3O6S; ferrite; temperature influence

蒙红平(1980-)，男，甘肃人，本科，主要研究方向为化工工艺学。

TQ61

A

1001-9677(2016)03-0134-04