苯酞合成微通道反应工艺研究

陈 祥，李 新，张雷亮，李 晟，宗彦苹，闫培良

(滕州市悟通香料有限责任公司，山东 滕州 277521)

苯酞合成微通道反应工艺研究

陈 祥，李 新，张雷亮，李 晟，宗彦苹，闫培良

(滕州市悟通香料有限责任公司，山东 滕州 277521)

对以苯酐为起始原料在微通道反应器上加氢合成苯酞进行研究，探讨苯酞合成的最佳反应条件。

合成； 苯酞；微通道反应器；最佳反应条件

苯酞全名是邻羟基甲基苯甲酸内酯，在化工生产中是重要的化学品中间体，主要用于医药中间体，特别是在农药，染料方面都具有广泛的应用。

苯酞的合成方法有邻苯二甲酰亚胺法和苯酐法。邻苯二甲酰亚胺法是邻苯二甲酰亚胺和NaOH碱液反应制得苯酐，苯酐法分为化学还原法和催化加氢法。化学还原法是以锌-盐酸等为还原剂将苯酐还原成苯酞，相对于苯酞的其他合成方法苯酐催化加氢法产品收率最高。

微通道反应近年来以反应速度快，温度易控，空间要求性不高等优点备受人们喜爱, 微通道反应也可以叫管式反应，或者是流动合成，只是管道的内径大小的区别。因为反应快，可控，也可以在线分离加鉴定，目前研究较多。

微通道反应技术由于其在化学工业中的成功应用而引起越来越广泛地关注。它包括化工单元所需要的混合器、换热器、反应器、控制器等，微反应器有极大的比表面积，由此带来的根本优势是极大的换热效率和混合效率。换句话说，可以精确控制反应温度和反应物料按精确配比瞬时混合，这些都是提高收率、选择性、安全性，以及提高产品质量的关键因素。

微通道反应设备由于其内部的微结构使得微反应器设备具有极大的比表面积，可达搅拌釜比表面积的几百倍甚至上千倍。微反应器有着极好的传热和传质能力，可以实现物料的瞬间均匀混合和高效的传热，因此许多在常规反应器中无法实现的反应都可以微反应器中实现。

本论文讨论以自制加氢催化剂和苯酐等在微通道反应设备上加氢合成苯酞来研究该反应的最佳反应条件。

1 实验部分

1.1 实验前准备

自制加氢催化剂，无水乙醇，苯酐，盐酸。

1.2 实验步骤

(1)将微通道反应器及配套设备连接好并清洗微通道及配套设备。

(2)将苯酐，无水乙醇，自制加氢催化剂混合搅拌均匀。

(3)将物料体系pH值调整成为6。

(4)开启程序设定反应温度为140℃，体系循环升温至140℃，微通道物料流量设置12mL/min。

(5)T=120℃开启物料泵开始进料。

(6)打开氢气减压阀通过气体流量计然后进入微通道。

(7)备压阀备压0.1MPa物料经过微通道反应体系。

(8)微通道反应器出口接受物料。

(9)反应完毕使用无水乙醇清洗微通道三次。

(10)微通道体系降温至20℃以下。

(11)关闭微通道反应体系。

(12)有机相混合抽滤加入2000 mL三口瓶。

(13)搭建蒸馏装置，搅拌升温开始脱溶剂。

(14)T=80℃时减压

(15)降温至5℃以下抽滤即可得到粗品。

(16)重结晶得到白色结晶苯酞。

2 结果和讨论

2.1 苯酞合成反应的影响因素

2.1.1 催化剂配比对加氢反应的收率影响

催化剂配比越低即催化剂含量越高，反应收率越高。反应收率和催化剂配比的关系曲线如图1所示。

图1 催化剂配比对加氢反应的收率影响

通过反应收率和催化剂配比的关系曲线图所示，催化剂配比选取1∶60最为合适。

2.1.2 反应温度对加氢反应收率影响

反应温度越高，反应活性越高，但反应温度越高，选择性越不好，经过大量实验数据筛选得出温度在140℃时, 反应收率越髙。

2.1.3 反应过程中的酸碱度对加氢反应收率影响

多次实验对比说明反应pH值=6时催化活性最高。

2.2 正交实验设计

正交试验设计是研究多因素多水平的又一种设计方法，它是根据正交性从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验，这些有代表性的点具备了“均匀分散，齐整可比”的特点，正交试验设计是分析因式设计的主要方法。是一种高效率、快速、经济的实验设计方法。为了更好的摸索反应条件，采用正交实验设计安排反应实验从而摸索出最佳反应条件，采用L9(33)正交表，选用3水平3因素，见表1。

表1 正交实验表

从上表实验数据可以得出：

K1=248.3/267.75/271.48 (催化剂配比)

K2=259.55/252.07/275.91 (反应温度)

K3=272.66/267.38/247.49 (反应体系酸碱度)

k1=82.767/89.25/90.493

k2=86.517/84.023/91.97

k3=90.887/89.127/82.497

极差 ：R1=7.726(催化剂配比)；R2=7.947(反应温度)；R3=8.39(反应体系酸碱度)。

有实验数据可以得出：

(1)反应过程中的酸碱度对加氢反应收率影响最大，是影响反应主要因素.

(2)最优组合排列是催化剂配比1∶55，温度选取为140℃，反应过程中酸碱度选取为pH值=6。

3 结论

经过对镍基催化剂和苯酐等在微通道反应设备上加氢来合成苯酞的实验分析，得出最佳反应条件为催化剂配比1∶55，温度选取为140℃， 反应过程中酸碱度选取为pH值=6。

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(本文文献格式：陈 祥，李 新，张雷亮，等.苯酞合成微通道反应工艺研究[J].山东化工,2017,46(3):45,97.)

2016-12-15

陈 祥(1977—)，男，山东滕州人，本科，企业管理专业，工程师，现从事化工及行政管理工作。

TQ245.2+4

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1008-021X(2017)03-0045-01