楊 華， 董世裕

(廣西田東達(dá)盛化工科技有限公司，廣西 百色 533000 )

引 言

2-乙基蒽醌是一種十分重要的精細(xì)化工產(chǎn)品，用于過氧化氫生產(chǎn)過程中的工作液載體，也用作于染料中間體，感光樹脂的感光劑，光敏聚合引發(fā)劑等領(lǐng)域[1]。

由苯酐、乙苯和三氯化鋁為起始原料制備2-乙基蒽醌是國內(nèi)外常用的生產(chǎn)工藝[2-3]。首先由苯酐、乙苯在三氯化鋁作用下進(jìn)行傅克?；磻?yīng)，生成2-乙基苯甲?；郊姿徜X復(fù)鹽；然后由酸性水溶液水解，得到2-(4′-乙基苯甲酰基)苯甲酸(簡稱“BE酸”)。BE酸在20%發(fā)煙硫酸作用下，通過閉環(huán)反應(yīng)方式生成2-乙基蒽醌。利用2-乙基蒽醌溶于濃硫酸，而不溶于稀硫酸特性，以大量工藝水將前述閉環(huán)液進(jìn)行稀釋，使得2-乙基蒽醌從稀硫酸中析出(酸析過程)。再以甲苯溶解酸析液中的蒽醌，分出的甲苯層經(jīng)過堿洗，除去未反應(yīng)的BE酸和有機(jī)磺酸等雜質(zhì)后，經(jīng)甲苯蒸餾回收和粗品精制，得到成品2-乙基蒽醌。

在上述工藝步驟中，粗蒽醌甲苯溶液的堿洗單元，擔(dān)負(fù)了把閉環(huán)反應(yīng)中未參與反應(yīng)的BE酸、閉環(huán)反應(yīng)中生成的有機(jī)磺酸中和為水溶性的有機(jī)磺酸鈉鹽，使其溶解于堿水層得以從甲苯層中分離除去。其反應(yīng)式為式(1)、式(2)。

由于粗蒽醌甲苯溶液的堿洗過程相對比較容易進(jìn)行，在實際生產(chǎn)中通常未能得到足夠重視，易于產(chǎn)生下述工藝問題：

1) 堿洗過程不完全，微量硫酸帶入到后續(xù)的甲苯脫除崗位，引起系統(tǒng)管線、設(shè)備的酸性腐蝕。

2) 堿液中和效率不高，粗品蒽醌的硫含量較高，使得最終蒽醌產(chǎn)品硫含量超標(biāo)，產(chǎn)品質(zhì)量受到影響。

3) 堿洗效率不高，有機(jī)磺酸反應(yīng)不完全，使得后續(xù)的蒽醌粗品精制收率下降。

4) 堿洗過程產(chǎn)生的堿洗廢水含鹽量和COD值高，難以進(jìn)行良好的廢水治理。

針對上述堿洗過程所遇到的問題，我們有針對性地開展了相關(guān)實驗研究工作，在改善堿洗效率，降低蒽醌粗品中硫含量，提升蒽醌產(chǎn)品質(zhì)量等方面有了明顯改善。

1 試劑與儀器

氫氧化鈉(分析純，成都金山化學(xué)試劑有限公司)，甲苯(分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司)，BE酸閉環(huán)反應(yīng)液(實驗室自行制備)；蒽醌含量測定：LC5090液相色譜儀(浙江福立分析儀器股份有限公司)；硫含量測定：KY-200微庫侖分析儀(江蘇科苑電子儀器有限公司)。

2 實驗步驟

按已確定的工藝條件，在實驗室中制得BE酸的閉環(huán)反應(yīng)液，以定量工藝水進(jìn)行酸析后用甲苯溶解；再經(jīng)分液漏斗靜置分層，除去酸性廢水，得到可供堿洗實驗的蒽醌粗品甲苯混合溶液。

將蒽醌粗品甲苯混合溶液加入帶有機(jī)械攪拌的三口燒瓶(座于恒溫水浴)，分別調(diào)整堿液加入量，堿洗溫度，攪拌轉(zhuǎn)速等參數(shù)，研究對于堿洗效果的影響。

3 結(jié)果與討論

3.1 堿洗溫度對于蒽醌粗品硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

盡管強(qiáng)堿對于BE酸和有機(jī)磺酸的中和反應(yīng)屬于快速反應(yīng)，但由于物料特性(如粘度、分配系數(shù)等)對于溫度敏感程度不同，影響到堿洗系統(tǒng)的傳質(zhì)、傳熱，進(jìn)而對于蒽醌粗品中的殘余硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)有著明顯區(qū)別，如圖1所示。

圖1 堿洗溫度對于蒽醌粗品中硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響

實驗結(jié)果表明，堿洗溫度過低(約50 ℃)時，物料黏度較大，傳質(zhì)效果不好，造成蒽醌粗品中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于100×10-6，對于最終產(chǎn)品質(zhì)量也有一定影響。當(dāng)堿洗溫度過高(大于90 ℃)時，則對于蒽醌粗品中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)一步降低已沒有更大幫助，但過高的溫度使得體系中甲苯出現(xiàn)汽化傾向，增加了堿洗操作難度，也不宜采用。最佳的堿洗溫度在75 ℃～80 ℃之間為宜。

3.2 堿洗攪拌轉(zhuǎn)速對于蒽醌粗品中硫含量的影響

蒽醌甲苯溶液的堿洗屬于液-液油水兩相傳質(zhì)過程，凡有利于改善兩相間傳質(zhì)效率的因素，都使得堿洗效率得以提升。

我們在不同攪拌轉(zhuǎn)速下測定了堿洗后蒽醌粗品中硫含量的變化關(guān)系，如圖2所示。

圖2 堿洗攪拌轉(zhuǎn)速對于蒽醌粗品中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響

從實驗結(jié)果可以看出，當(dāng)攪拌轉(zhuǎn)速過低時，油水兩相混合效果較差，使得蒽醌粗品中硫含量較高；而當(dāng)攪拌轉(zhuǎn)速維持在160 r/min～320 r/min時，可望得到較好的堿洗脫硫效果。

當(dāng)堿洗攪拌轉(zhuǎn)速超過400 r/min后，可以觀察到堿洗體系發(fā)生輕微的乳化現(xiàn)象，不利于堿洗后的油水兩相分層，也應(yīng)予以避免。

3.3 堿液濃度對于堿洗效率的影響

由于強(qiáng)堿對于有機(jī)磺酸為快速反應(yīng)，因此堿洗中氫氧化鈉的用量略高于理論值即可。

綜合考慮堿洗過程中有機(jī)磺酸的去除率，氫氧化鈉利用率，堿洗過程中的堿性廢水產(chǎn)生量，以及堿洗廢水處理難易程度等因素，以堿洗效率予以表征，則堿洗過程堿濃度與堿洗效率之間的趨勢如圖3所示。

圖3 堿液濃度與堿洗效率之間的趨勢圖

實驗結(jié)果表明，堿洗中使用過高的氫氧化鈉濃度(例如，氫氧化鈉含量大于2%)，雖然有利于有機(jī)磺酸的脫除，但堿洗過程產(chǎn)生的堿洗廢水含鹽量、含有機(jī)物濃度也相應(yīng)增加，增加了堿性廢水處理難度，使得堿洗綜合效率降低，應(yīng)予以避免。

采用0.5%～1.0%的堿液濃度，使得堿洗效率具有最高值，是堿洗工藝優(yōu)選范圍。

4 結(jié)論

良好的堿洗過程，是2-乙基蒽醌生產(chǎn)過程中重要的一環(huán)。根據(jù)我們的研究結(jié)果，優(yōu)化了的堿洗工藝條件如下，堿洗溫度：75 ℃～80 ℃，堿洗攪拌轉(zhuǎn)速為150 r/min～300 r/min，堿洗過程氫氧化鈉溶液濃度為0.5%～1.0%。

改進(jìn)后的堿洗工藝提高了有機(jī)磺酸的去除率，在增加了堿洗效率同時，降低了堿性廢水的處理難度；與原有堿洗工藝相比，具有明顯優(yōu)勢。