本發明涉及一種合成喹啉酸工藝中產生廢水的回收利用方法,具體涉及一種回收利用氯酸鈉氧化合成喹啉酸廢水的工藝,屬于有機化學領域。
背景技術:
喹啉酸,別名2,3-吡啶二羧酸。用作抑制葡萄糖合成,也是銅離子測定試劑。喹啉酸屬煙酸類化合物,是一種重要的農藥、醫藥及壓敏色素中間體,主要用于合成含吡啶或喹啉環的咪唑啉酮類除草劑(如滅草煙、滅草喹等),也可以用于合成抗生素。以2,3-吡啶二羧酸為原料的除草劑,由于其產品具有優良的使用性能及安全性,近年來國際上受到更多的重視,2006年在美國的市場占有率已達85%,而在我國大部分地區也開始得到推廣應用,且有快速取代傳統產品的趨勢。在醫藥產品領域,2,3-吡啶二羧酸大量用于合成喹啉酸系列藥品,如用于生產第四代喹喏酮類新藥莫西沙星等。
喹啉酸現在市場上主要制備方法:喹啉氧化法和合成法。其中,喹啉氧化法包括氯酸鈉氧化法、臭氧氧化法和電解氧化法。
文獻一(陸青青王成云沈永嘉,吡啶二甲酸的合成與應用)公開了采用一鍋法合成喹啉酸的方法,即將水、五水硫酸銅、喹啉、濃硫酸和氯酸鈉依次加入反應釜后加熱反應,產率56.4%,該工藝沒有催化劑引發,造成引發時間過長,且一鍋法很容易沖料。文獻二(段湘生聶萍,喹啉酸的合成研究)公開了采用催化氧化法合成喹啉酸的方法,喹啉在硫酸銅和稀硫酸中催化絡合成喹啉酸銅,而后與氫氧化鈉反應得到喹啉酸鈉,從而酸化得到喹啉酸,產率78.1%,含量98.3%,該工藝沒有回收銅鹽,造成二次三廢污染不可取。文獻三(盛潔君張未星,2,3-吡啶二羧酸的合成)利用原料硫酸銅、喹啉、硫酸和氯酸鈉合成喹啉酸,由于采用氧化母液引發反應,很不穩定,且硫酸銅沒有進行回收套用,成本較大。文獻四(黃成坤喹啉臭氧化-合成煙酸)公開了在冰醋酸、乙酸乙酯和水中利用臭氧氧化制備喹啉的工藝,產率66%,其缺陷是收率太低,成本太高。文獻五(蘇育志朱長櫻,喹啉酸的電合成)公開了一種利用陽極氧化制備喹啉的方法,產率91.4%,雖然產率較高,但設備投資較大,含重金屬鉛的廢水不好處理。
技術實現要素:
本發明的目的在于提供一種回收利用氯酸鈉氧化合成喹啉酸廢水的工藝,該工藝的反應總收率可達82%以上,含量在99%以上。
其反應方程式如下:
實現本發明目的的技術解決方案是:
一種回收利用氯酸鈉氧化合成喹啉酸廢水的工藝,包括如下步驟:
(1)向反應釜內加水,開啟攪拌,加硫酸銅,回收液(質量比水:有機物為1000:4~8),以及少量催化劑三鹵化鋁;緩慢升溫到45~60℃,保溫完畢,依次緩慢加喹啉、氯酸鈉,升溫到90~100℃,關蒸汽,等待引發反應;從反應引發開始至反應完畢,控制在98~103℃保溫8~10小時,保溫完畢用循環水降溫到30~40℃,抽濾,濾餅為氧化物;
(2)堿解釜內加水和液堿,開啟攪拌,夾套通循環水;加畢開啟真空泵抽真空,控制溫度在35~45℃,緩慢加氧化物料,加料完畢,升溫,控制在90~95℃保溫6~8小時,保溫完畢壓濾;壓完后繼續空氣壓,壓干后出濾餅至脫色釜,濾液套用;(3)在酸化釜,開啟攪拌緩慢滴加硫酸,調ph=1~3,用循環水降溫到20~45℃,然后離心,濾餅用水洗滌后得到的濕品,干燥。
進一步的,反應步驟(1)中,喹啉:氯酸鈉:硫酸銅的摩爾比為1:3.5:1.05~1.10。
進一步的,反應步驟(1)中,所述的回收液是指氯酸鈉氧化法合成喹啉酸產生的廢水。
與現有技術相比,本發明可回收利用氯酸鈉氧化合成喹啉酸產生的廢水,工藝簡單,綠色環保,反應總收率可達82%以上,含量在99%以上。
具體實施方式
以下結合實施例,對本發明作進一步具體描述,但并不局限于此;
實施例1:
1、氧化
5000l反應釜內加回收液1500l(回收液的添加量可根據反應釜的容積調節)和600kg水,開啟攪拌,硫酸銅190kg、300kg硫酸完畢,再加三氯化鋁0.5kg,緩慢升溫到55~60℃保溫1小時,保溫畢,加喹啉300kg、氯酸鈉800kg,升溫到98~100℃,并在98~105℃保溫8小時,用循環水降溫到30~40℃,抽濾,濾餅為氧化物,濾液經儲槽收集后排放到收集池,循環套用。
2、堿解
反應釜內加水,開啟攪拌和夾套通循環水,加700kg水和液堿1600kg,加畢開啟真空泵,加氧化物料(控制溫℃在35~45℃),加畢,升溫,控制在90~95℃保溫6小時,保溫畢,加水1500kg洗滌,壓到堿解空釜作下批投料。壓完后繼續壓濾,壓干后出濾餅裝袋稱重,套用。
3、酸化
壓濾結束后在酸化釜內,滴加硫酸,調ph=1,用循環水降溫到30~35℃,然后離心,濾餅用150立升水洗滌,得到濕品,干燥,包裝,得到成品315.9kg,含量99.1%,收率82.3%。濾液套用到氧化反應。
實施例2
1、氧化
5000l反應釜內加回收液1500l和600kg水,開啟攪拌,濕銅泥240kg、400kg硫酸完畢,再加三氯化鋁0.5kg,緩慢升溫到55~60℃保溫1小時,保溫畢,加喹啉300kg、氯酸鈉800kg,升溫到95~98℃,并在95~103℃保溫8小時,用循環水降溫到30~40℃,抽濾,濾餅為氧化物,濾液轉儲槽回收套用。
2、堿解
反應釜內加水,開啟攪拌和夾套通循環水,加700kg水和液堿1600kg,加畢開啟真空泵,加氧化物料(控制溫℃在35~45℃),加畢,升溫,控制在90~95℃保溫6小時,保溫畢,加水1500kg洗滌,壓到堿解空釜作下批投料。壓完后繼續空壓,壓干后出濾餅裝袋稱重,套用。
3、酸化
壓濾結束后在酸化釜內,滴加硫酸,調ph=1,用循環水降溫到30~35℃,然后離心,濾餅用150立升水洗滌,得到濕品,干燥,包裝,得到成品314.8kg,含量99.2%,收率82.1%。濾液套用到氧化反應。