染料中间体的制造技术对染料产品的精细化至关重要。由于市场竞争、环境保护等方面的要求,我国染料中间体在增加品种、扩大产量的同时,对中间体生产技术进行了改进,并引进许多国外先进技术。
现对我国染料中间体的主要单元反应、部分重要的中间体技术进展和研究方
向简介如下。
1.硝化
传统硝化采用混酸硝化。为了提高收率、增加硝化剂的利用率、减少副产
物、减少环境污染,开发出多种硝化方式。
(1)绝热硝化
绝热硝化是将过量的芳烃与混酸进行绝热反应,硝化后的废酸利用反应热于
真空下闪蒸浓缩,返回反应系统再利用。该法尽管反应温度高,但因酸浓度低,
故二硝等副产物少,产品质量高,因不需要冷却系统,能耗仅为传统方法的10???
16,原材料消耗、投资及成本均比传统方法低。
国内吉化公司采用苯绝热硝化制各硝基苯,国内曾报道开发氯苯绝热硝化方
法,反应温度为100-110℃,氯苯与硝酸摩尔比为1.1,反应时间
2.5h,硝酸转化率99.5%,对硝基氯苯含量58%左右,但未见工业化
报道。
(2)气相硝化
为了减少混酸硝化方法带来的腐蚀与污染,避免使用液体硫酸催化剂的硝化
方法,以特殊的沸石催化剂,采用NO2、N2O3或N2O4为硝化剂,可对
苯、甲苯、氯苯进行气相连续硝化。气相硝化时,能有效地抑制酚类副产物生
成,并减少二硝化副产物。气相硝化法因能彻底解决混酸硝化法的缺点,而具有
良好的工业应用前景,但目前尚处于研究阶段,未见工业化报道,我国许多科研
院所也进行大量的研究。
(3)定向硝化
近年来国内外硝化研究重点课题是芳烃硝化产物位置选择性的问题,即调节
异构体比例技术(定向硝化),芳烃采用传统硝化法硝化时,异构体都在一定的
范围内,很难大幅度改变,如氯苯硝化对邻比为,甲苯硝化,对邻比为0.6,
而由于各种异构体市场需求不同,需要寻求一种能根据需要调节异构体比例的硝
化技术,国内在该领域有大量的报道。如采用硝酸与磺酸离子交换树脂对甲苯或
氯苯进行硝化,硝基甲苯对邻比为1.54,硝基氯苯对邻比可达2-3。另外
还有许多文献提出采用乙酰硝酸酯、固体酸及在沸石作催化剂择形催化硝化等方
法来调节异构提比例。
除上述硝化方法以外,溶剂法硝化、共沸硝化等多种新型硝化方法也在生产
应用和研究开发之中。
2.磺化
近年来工业上广泛应用的SO3磺化技术,不仅提高了磺化剂的利用率,用
硫量是发烟硫酸的1/3,产品磺酸中废酸含量少,中和时耗碱低,原料成本大
大下降,三废减少近2/3,并且具有反应周期短、收率高、能耗低、流程简单
等优点。
SO3磺化技术关键在于,一是控制反应温度,使反应缓和进行,及时导出
反应热,避免过磺化:二是提高SO3的稳定性,使其在常温下减少聚合程度,
保持液体状态,便于贮运和使用,通常采用加入稳定剂的方式,抑制其聚合,如
硼酸盐、BF3-金属氧化物的化合物、五氯化锑、五氮化锑等都可以作为稳定
剂。
我国目前已经能够制造出稳定的液态SO3,并对多种染料中间体的磺化工
艺进行改进,效果良好。如上海染料化工厂用SO3磺化生产间硝基苯磺酸。吉
化公司采用SO3磺化对硝基氯苯制备对硝基苯黄酸,在反应结束时将磺化过程
中所生成的砜通过吸滤器过滤掉,收率比发烟硫酸工艺提高近5%,达到
99.4%,产品质量好于原工艺,减少50%的废酸生成,而且设备、投资、
能耗均大大降低。同时吉化公司的H酸生产中磺化工序也采用SO3磺化技术。
南京化工厂则采用SO3磺化法制备间苯二酚,大大减少对环境污染,改善操作
环境。
目前SO3磺化技术正在普及推广,如J酸、周位酸、Y酸、DSD酸、吐
氏酸等染料中间体品种SO3磺化技术正在研究与开发之中。