叔丁基苯酚清潔生產(chǎn)工藝開發(fā)

1、叔丁基苯酚清潔生產(chǎn)工藝開發(fā)叔丁基苯酚是非常重要的精細(xì)化工產(chǎn)品, 主要包括對(duì)叔丁基苯酚 (4-TBP) 、鄰叔丁基苯酚 (2-TBP) 及其他衍生物。其中4-TBP 在樹脂、熒光增白劑、抗氧劑、香料、農(nóng)藥及醫(yī)藥等方面應(yīng)用極為廣泛。2-TBP 也廣泛應(yīng)用于香料、受阻酚類抗氧劑、阻燃劑、高效阻聚劑及醫(yī)藥等化工產(chǎn)品的合成。目前國內(nèi)叔丁基苯酚的供給主要依靠進(jìn)口, 市場需求量大 , 產(chǎn)品供不應(yīng)求。我國叔丁基苯酚的生產(chǎn)工藝主要以硫酸催化法和樹脂催化法為主, 該類老工藝或者能耗物耗大、對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重且存在嚴(yán)重的三廢處理等問題, 或者催化劑不穩(wěn)定、難以滿足工業(yè)化生產(chǎn)需求。 與美國、日本等叔丁基苯酚的生產(chǎn)大國相比

2、,我國叔丁基苯酚的生產(chǎn)技術(shù)水平及生產(chǎn)能力還有待提升?，F(xiàn)階段國內(nèi)在叔丁基苯酚工藝的研究方面主要集中于新型高效綠色催化劑的研發(fā)。本論文以Fe3+改性的活性黏土為催化劑, 以苯酚和叔丁醇為原料 , 分別對(duì) 4-TBP、2-TBP 的合成工藝進(jìn)行不同層次的探索與優(yōu)化 , 以期開發(fā)一類高效、 成本低廉的 4-TBP/2-TBP 工業(yè)化清潔生產(chǎn)工藝 , 具體研究內(nèi)容和結(jié)論如下 :(1) 建立可靠的原料苯酚以及各產(chǎn)物的分析檢測方法 , 為優(yōu)化合成工藝奠定基礎(chǔ)。(2) 系統(tǒng)優(yōu)化 4-TBP 的合成工藝 , 確定較佳的 4-TBP 合成工藝條件。確定以負(fù)載三氯化鐵的活性黏土為催化劑 , 較佳的工藝參數(shù)為 : 原

3、料苯酚與叔丁醇的摩爾比為 6:1, 催化劑占總原料質(zhì)量的 1.72%, 反應(yīng)溫度 110, 反應(yīng)時(shí)間 1.5h, 在此反應(yīng)條件下 , 目標(biāo)產(chǎn)物對(duì)叔丁基苯酚收率可達(dá) 72%以上。全因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 , 酚醇摩爾比對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物收率的影響最大 , 且高酚醇摩爾比有利于目標(biāo)產(chǎn)物4-TBP 收率的提高 ( 但設(shè)備產(chǎn)能降低 , 工藝成本升高 ) 。繼而采用叔丁醇分批加料的方式來進(jìn)一步優(yōu)化4-TBP 生產(chǎn)工藝的酚醇比。研究結(jié)果表明 , 采用叔丁醇分批加料的方式可有效降低酚醇摩爾比( 即可提高設(shè)備產(chǎn)能 , 降低工藝成本 ) 。通過工藝優(yōu)化 , 確定采用叔丁醇分批加料合成4-TBP的較佳工藝參數(shù)為 : 原料苯酚與

4、叔丁醇的摩爾比為4:1, 叔丁醇加料時(shí)間 5h,在此反應(yīng)條件下 , 目標(biāo)產(chǎn)物對(duì)叔丁基苯酚收率可達(dá)80%以上。同時(shí)考察了小試實(shí)驗(yàn)放大效果, 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 , 采用叔丁醇分批加料的方式( 原料苯酚與叔丁醇的摩爾比為2:1), 小試實(shí)驗(yàn)經(jīng) 15 倍放大后 ,4-TBP 的收率達(dá)75%以上。催化劑再生工藝簡單 , 循環(huán)利用率高 , 在多次 ( 大于 20 次) 重復(fù)套用后依然能保留原有的催化活性及目標(biāo)產(chǎn)物的高選擇性(收率)。(3) 以苯酚和叔丁醇為原料 , 基于 4-TBP 合成工藝優(yōu)化 , 通過對(duì)活性黏土催化劑的進(jìn)一步改性提高 2-TBP 的選擇性。研究結(jié)果表明 , 采用高溫煅燒的方式可對(duì)合成 2-

5、TBP 的活性黏土催化劑進(jìn)行有效改性 ,2-TBP 的選擇性隨催化劑鍛燒溫度的提高而升高 ( 在一定的催化劑煅燒溫度范圍內(nèi) ), 其中以 400 下煅燒的催化劑 AK-Fe(400) 催化效果最佳 ,2-TBP 的選擇性可達(dá) 46.03%。同時(shí) , 通過十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)對(duì)鈉基活性黏土進(jìn)行有機(jī)化改性也有利于提高 2-TBP 的選擇性 , 鈉基活性黏土經(jīng) CTAB有機(jī)化改性后 , 采用高溫鍛燒的方式對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步改性,2-TBP 的選擇性也隨催化劑煅燒溫度的提高而升高( 在一定的催化劑煅燒溫度范圍內(nèi)), 其中以 500 下煅燒的催化劑NaAK-0(500)-Fe-A 催化效果最佳 ,2-TBP 的選擇性可達(dá) 45.85%。 (4) 基于本