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鄰苯二胺為白色結晶固體,可通過鄰硝基苯胺還原制得,主要用于生產苯并咪唑類殺菌劑,如多菌靈,甲基硫菌靈等,其中代表產品是廣譜高效的內吸式多菌靈,可以利用多種農作物,林木和果蔬的細菌病害及果蔬的保鮮與貯藏,另外鄰苯二胺替代物制備制備顯影劑,表面活性劑等。
國內生產鄰苯二甲胺的エ業(yè)化路線主要有鐵粉還原,硫化堿還原以及催化加氫還原等3種方法。前兩條路線雖然生產工藝簡單,但產品收率低,成本偏高,尤其是產生的大量廢水廢渣難以處理,環(huán)境污染相當嚴重,逐步將逐漸克服被淘汰的趨勢。催化加氫制備鄰苯二胺的工藝具有產品質量好,收率高,“三廢”少等優(yōu)點,該エ藝以骨架鎳,鈀/碳等作催化劑,水或醇類作為溶劑,將鄰硝基苯胺通過催化加氫還原為鄰苯二胺。
相關報道,如中國專利申請CN102633653A公開了ー種鄰硝基苯胺催化加氫制備鄰苯二胺的方法,該方法中以醇作溶劑,鎳作催化劑,在1.0-6MPa的氫氣壓カ下,40-80°C的溫度下,還原反應2?10h后,再精餾得到白色鄰苯二胺。中國專利申請CN101906046 A公開了ー種液相連續(xù)化加氫法生產鄰苯二甲胺的方法,該方法中以甲醇作為溶劑,鎳作催化劑,通過ー級釜和ニ級釜串聯(lián)進行連續(xù)化加氫制備鄰苯二胺。中國專利CN102070464A公開了ー種混合二硝基苯鈀催化劑加氫還原生產苯二胺的方法,該專利以鎳硝基苯為原料,醇類作為溶剤,5%的鈀/碳作為催化劑,在反應溫度40-60°C,反應壓力0.25-0.6MPa條件下進行加氫還原反應。美國專利US3230259公開了ー種鄰苯二胺的制備方法,該方法以5%鈀/碳作為催化劑,氫氧化鈉作為助劑,水作為溶剤,在反應溫度70?100°C,反應壓カ15?60磅/英寸2條件下反應5h,鄰苯二胺收率可達95%以上。
在上述公開的專利中,催化加氫制備鄰苯二胺在很大程度上解決了合成硫化堿和鉄粉還原エ藝對環(huán)境污染嚴重的問題,是目前制備鄰苯二胺胺的但是現(xiàn)有催化加氫エ藝中,無論是使用鎳作為催化劑還是使用鈀/碳作為催化劑,都需要加入水或醇類作為溶劑,而溶劑的使用増加了產物的分離和溶劑回收等后處理工序,從而造成設備投資以及有所增加,特別是低沸點,易揮發(fā)的醇類作為溶劑時還大大降低了生產的安全性和清潔性。
本發(fā)明要解決的技術問題主要是現(xiàn)有催化加氫制備鄰苯二胺的エ藝中需加入水或醇類作為溶劑,増加了產物的分離和溶劑回收等后處理工序,利用設備投資,預期增加。
為了解決以上技術問題,本發(fā)明的一種無溶劑連續(xù)化加氫制備鄰苯二胺的方法。其技術方案如下:該加氫反應以鄰硝基苯胺為原料,無需添加水或有機溶劑,在以活性炭為載體的鈀鉬雙金屬催化劑的存在下,通過多級反應釜串聯(lián),在反應溫度為50-150°C,反應壓カ為0. 5-5MPa條件下進行連續(xù)化加氫還原反應,反應液經膜過濾系統(tǒng),含催化劑的濃縮粉末返回一級反應釜,過濾后的鄰苯二胺清液經脫輕,精餾后得到鄰苯二胺成品。
本發(fā)明的反應方程式為:
本發(fā)明所使用的以活性炭為載體的鈀和鉬雙金屬催化劑,優(yōu)選地,其中金屬鈀和金屬鉬的總含量(質量分數(shù))為0.19T5%,金屬鈀與金屬鉬的重量比為0。f 5。該催化劑的特征在于,負載于活性炭上的金屬鈀和金屬鉬的顆粒小,易形成大量的鈀鉬雙金屬原子簇,從而-鉬的雙金屬協(xié)同效應得到增強,從而與普通的鈀/碳催化劑具有較高的活性和選擇性,且催化劑壽命長。
通過氯對活性炭的處理,除去了活性炭中的無機雜質,通過硝酸的氧化處理ー方面引起活性炭中的雜質氧化,形成可溶性鹽而除去,另ー方面,使催化劑載體表面官能化,破壞活性炭表面的還原性基團,避免了貴金屬離子進行直接還原,細長使貴金屬更容易在活性炭表面均勻分布并有效抑制貴金屬粒度的増大。
以粒度為75 μm的椰殼炭作為活性炭載體,其比表面積為1500 m2 / g,灰分為1.5%,稱取50g上述活性炭,向其加入10wt%的鹽酸1000ml,在80°C下加熱煮4h,過濾后用去離子水洗滌至中性,過濾后于110°C烘干。后的活性炭中加入20wt%的硝酸400ml,在60°C下加熱煮4h,過濾后用去離子水洗滌至中性,過濾,于110°C烘干后,將濾餅加入200ml去離子水配制成炭粉末。
稱取1.67克氯化鈀和1.33g六水合氯鉬酸分別注入50ml的20wt%的稀鹽酸中,使上述兩種溶液混合后得到100ml均勻的金屬鹽混合液。將其加入至炭酸鈉中于30°C攪拌2h,同時加入10%的碳酸鈉調節(jié)pH為9.5,繼續(xù)保溫4h后向混合液中通入氣流,通氣的時間為6.5h。過濾后用去離子水反復洗滌催化劑,直至催化劑的pH為中性,過濾后得到鈀鉬雙金屬催化劑102.5g,含量52%。經電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP)檢測催化劑中含鈀1.98%,含鉬0. 99%。