氫氣催化制備1-萘胺-8-磺酸的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種氫氣催化制備1-萘胺-8-磺酸的方法，屬于有機合成中的化合物制備方法技術領域。
【背景技術】
[0002]1-萘胺-8-磺酸是一種用于合成偶氮染料的重要化工原料，主要用于制造苯胺染料及其中間體，如苯基周位酸、甲苯基周位酸、氨基C酸、芝加哥酸、海軍灰和硫化暗綠3GW等。1-萘胺-8-磺酸的合成方法主要以精萘為原料，用硫酸低溫磺化，硝酸硝化，碳酸鎂中和，鐵粉還原，再經酸析、過濾而得。
[0003]中國專利文獻CN103288689 A公開了一種1-萘胺8-磺酸的制備方法，主要包括以下步驟:(1)首先將萘在35?45°C下熔解于硫酸中，然后反應2?3小時，得到1-萘磺酸；(2)將上述產物1-萘磺酸與硝酸和硫酸的混合酸反應，生成1-磺酸基8-硝基萘，反應在30?95°〇下進行；(3)將上述產物1-磺酸基8-硝基萘與鐵粉和水蒸氣反應，生成1-萘胺8-磺酸，反應在60?180°C下進行。
[0004]上述方案僅僅只是1-萘胺8-磺酸的一種制備方法路徑，在實際工業生產中仍有許多工藝參數有待細化和完善，否則制備獲得的1-萘胺8-磺酸純度難以滿足市場要求，未經優化工藝參數的方法制備1-萘胺8-磺酸的收率即成本也難以具備競爭力。此外，常規的1-萘胺8-磺酸制備方法都是以鐵粉作為催化劑，鐵粉催化劑消耗量大，產品需要經過分離工序除去雜質鐵離子，制備過程中產生的三廢較多。
【發明內容】
[0005]本發明正是針對現有技術存在的不足，提供一種氫氣催化制備1-萘胺-8-磺酸的方法，能夠通過工業化生產制備出滿足市場要求的1-萘胺-8-磺酸產品，且能夠克服現有技術中鐵粉催化制備方法的不足。
[0006]為解決上述問題，本發明所采取的技術方案如下:
一種氫氣催化制備1-萘胺-8-磺酸的方法，包括還原步驟:將含有1-磺酸基-8-硝基萘的溶液置于還原鍋中，加入鎳粉，打開攪拌，封閉還原鍋并抽真空，然后通入氫氣使壓力保持在1.2?1.3 MPa，加熱混合液使之溫度為100?110°C，持續將混合液由底部抽出并從還原鍋頂部流入，同時持續將氣體由頂部抽出并從還原鍋底部鼓入。
[0007]作為上述技術方案的優選，所述的1-萘胺-8-磺酸的制備方法包括以下步驟: 步驟一、磺化:將105?110質量份的硫酸加入磺化鍋，啟動攪拌，再將100質量份的精萘打碎過篩加入磺化鍋中；開動循環水栗，同時開汽升溫，在80?100分鐘內將料溫勻速升至80?90°C，然后維持30分鐘；維持結束后開始降溫，將料溫降到58°C以下后，再加入105?110質量份的硫酸，加酸溫度控制在55?65°C;再次加酸完成后，停循環水栗，維持3小時，制得橫化物料；
步驟二、硝化:將步驟一制得的磺化物料轉入硝化鍋內，開冷凍鹽水降溫至20?35°C，然后加入濃度為68 ±0.5%的硝酸，加酸溫度控制在20?40°C，在不超過35°C的條件下維持3小時；然后取樣分析硝化物的總酸度和氨基值，酸度控制在45?46%，氨基值控制在? 410g/kg，如不合格，補加硝酸，直至合格出料，制得硝化物料；
步驟三、中和:先用水將白云石粉配成懸浮液，然后向步驟二制得的硝化物料中加白云石懸浮液，中和過量的硫酸及磺酸基上的氫離子，后期用剛果紙試測試終點，剛果紅試紙不變藍即為終點;然后開汽升溫，將料溫升到85?90°C，制得中和物料；
步驟四、還原:打水到還原鍋中，然后加入鎳粉，啟動攪拌，再加入硫酸，同時開汽升溫；料溫升到100°C時，開始計活化時間，活化0.5小時，繼續升溫，在料溫為100?110°C的情況下，向還原鍋中加入步驟三制得的中和物料;加中和物料的時間控制在1.5?2.0小時，料溫不低于100°C;加完中和物料后，打開攪拌，封閉還原鍋并抽真空，然后通入氫氣使壓力保持在1.2?1.3 MPa，持續將混合液由底部抽出并從還原鍋頂部流入，同時持續將氣體由頂部抽出并從還原鍋底部鼓入，在105?110°C的情況下維持4?6小時，并取樣分析還原率和氨基值，還原率控制在96%以上，氨基值控制在90?110 g/t之間，制得還原物料；
步驟五、酸化:將步驟四制得的還原物料過濾除去鎳泥，然后加入酸化鍋中，進料后開汽升溫到90 ± 2°C，進完料后啟動攪拌，攪拌均勻后取樣分析酸化前氨基值，酸化前氨基值控制在85?90 g/L之間，用稀硫酸酸化，pH值控制在4.0?5.0之間，生成1-萘胺-8-磺酸結晶;酸化結束后，開始降溫，將料溫降到60°C，離心出料。
[0008]本發明與現有技術相比較，本發明的實施效果如下:
本發明所述的氫氣催化制備1-萘胺-8-磺酸的方法，能夠通過工業化生產制備出滿足市場要求的1-萘胺-8-磺酸產品，1-萘胺-8-磺酸產品的收率為52?54%，純度為97?98%;且能夠克服現有技術中鐵粉催化制備方法的不足，即金屬催化劑消耗量小，產品無需經過分離工序除去雜質金屬離子，制備過程中產生的三廢少;此外，通過對結晶濾液的進一步酸化處理，還可繼續分離出獲得較高純度和收率的副產物1-萘胺-5-磺酸，對于原料、設備和能耗的綜合利用率尚。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明所述的磺化步驟所涉及的主要化學反應的反應式；
圖2為本發明所述的硝化步驟所涉及的主要化學反應的反應式；
圖3為本發明所述的中和步驟所涉及的主要化學反應的反應式；
圖4為本發明所述的還原步驟所涉及的主要化學反應的反應式；
圖5為本發明所述的1-萘胺-8-磺酸酸化步驟所涉及的主要化學反應的反應式；
圖6為本發明所述的1-萘胺-5-磺酸酸化步驟所涉及的主要化學反應的反應式。
【具體實施方式】
[0010]下面將結合具體的實施例來說明本發明的內容。
[0011]具體實施例1
本實施例所述1-萘胺-8-磺酸的制備方法，包括以下步驟:
(1)磺化:所涉及的主要化學反應的反應式如圖1所示。
[0012]將592kg的硫酸快速加入磺化鍋，啟動攪拌，再將打碎的550 kg精萘過篩加入磺化鍋中。
[0013]開動循環水栗，同時開汽升溫，料溫升至80?90°C，升溫時間控制在90分鐘左右。
[0014]料溫升到后，開始維持30分鐘。
[0015]維持結束后開始降溫，將料溫降到58°C以下。
[0016]溫度降到后，開始加二批592 kg的硫酸，加酸溫度控制在55?65°C。
[0017]二批酸加完后，停循環水栗，開始維持3小時。
[0018](2)硝化:所涉及的主要化學反應的反應式如圖2所示。
[0019]維持結束后，停攪拌，將磺化物料轉入硝化鍋內，取樣分析總酸度，同時開冷凍鹽水降溫至20?35°C，此時開始加硝酸。
[0020]硝酸濃度為68 土 0.5%，加酸溫度控制在20?40°C，不超過35°C維持3小時。
[0021 ]維持結束后，取樣分析硝化物的總酸度和氨基值，酸度控制在45?46%，氨基值控制在2 410 g/kg，如不合格，補加硝酸，直至合格出料。
[0022](3)中和:所涉及的主要化學反應的反應式如圖3所示。
[0023]先將1-萘胺-8-磺酸洗水與白云石粉配成懸浮液，然后中和硝化物料中過量的硫酸及磺酸基上的氫離子。
[0024]將1-萘胺-8-磺酸洗水揚流器中的洗水打入2000升到制備鍋中，啟動攪拌，加白云石粉24?25包，上好人孔蓋，用空壓吹通出料管，待中和使用。
[0025]硝化進完料后，開始加白云石懸浮液進行中和，后期不斷用剛果紙試測試終點，剛果紅試紙不變藍即為終點。
[0026]攪拌10分鐘后復測一次，再從石膏洗水揚液器中打入石膏洗水到中和鍋內，并用剛果紅試紙復測一次，不變藍為終點，同時開汽升溫，將料溫升到85?90°C，關掉蒸汽，上好人孔蓋，準備出料。
[0027]出完料后，再將石膏洗水全部打入中和鍋中，開汽升溫，作石膏洗水用。
[0028](4)還原:所涉及的主要化學反應的反應式如圖4所示。
[0029]從還原洗水揚液器中打入洗水到兩臺還原鍋中，然后各加入鎳粉，啟動攪拌，再加入硫酸，同時開汽升溫。
[0030]料溫升到100°