一種對硝基苯酚的制備方法

宋龍鋒 陳偉興 俞佳愚 和西彬（浙江閏土股份有限公司，浙江 紹興312369）

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑和設(shè)備儀器

氫氧化鈉（工業(yè)品），對硝基氯苯（99%,浙江閏土股份有限公司），鹽酸（30%，工業(yè)品）。

氣相色譜儀（GC-14C，島津公司）；氣質(zhì)聯(lián)動(dòng)儀（7820A+5977B）；恒速攪拌器（上海梅香儀器有限公司），電子節(jié)能控溫儀（ZNHW-Ⅱ，上海予華儀器設(shè)備有限公司）；循環(huán)水真空泵（SHZ-DⅢ，上海予華儀器設(shè)備有限公司），高壓反應(yīng)釜（大連潤昌石化設(shè)備有限公司）。

1.2 反應(yīng)條件探索

1.2.1 反應(yīng)方程式

對硝基氯苯堿性水解成對硝基苯酚鈉，再酸化得到成品對硝基苯酚。

1.2.2 反應(yīng)步驟

在1L 高壓釜中加入200g 對硝基氯苯，在670g 水中加入107gNaOH，全部溶解后，投入1L高壓釜中，擰緊釜蓋，檢查無漏后升溫至157℃后攪拌1h，體系穩(wěn)定后再升溫至167℃反應(yīng)3h；后處理：反應(yīng)物料轉(zhuǎn)入2000ml 燒杯，升溫至80℃，緩慢加入600g+50g 濃硫酸的稀酸溶液，加畢，攪拌0.5h，降溫至45℃左右，再緩慢降溫至30℃以下結(jié)晶析料。

1.3 最佳工藝確定

通過單因素變量控制實(shí)驗(yàn)，逐步確定各物料比例、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、保溫時(shí)間以及后處理方式，來確定最佳反應(yīng)工藝。

1.3.1 考察后處理方式

1.3.1.1 加入水量對反應(yīng)的影響

表1反應(yīng)完畢，加入水量對反應(yīng)的影響

序號1 2 3 4 5水/g 100 300 400 500 600純度/%98．10 98．22 98．45 98．23 98．39收率/%94．69 93．39 92．24 91．01 89．70

實(shí)驗(yàn)反應(yīng)完畢，將反應(yīng)物料轉(zhuǎn)移至2000 燒杯中，考察酸化時(shí)加入水量對于產(chǎn)品純度收率的影響，從表中我們可以看出，隨著水量的增加，純度基本沒什么影響，不過收率持續(xù)下降。測了母液的COD，在10000～15000ppm之間，可以說明隨著用水量的增加，對硝基苯酚的損失越大，即收率越低。所以，以100g水量為宜。

1.3.1.2 酸化酸對反應(yīng)的影響

表2 酸的選擇對反應(yīng)的影響

從表2 中可以看出，采用鹽酸酸化和稀硫酸酸化對于產(chǎn)物沒有什么影響，采用鹽酸酸化原因之一是可以讓母液水中的鹽類單一，方便濃縮處理；另外30%鹽酸是工業(yè)品的，無需再配置，減少操作工序。綜上，酸化酸選擇30%鹽酸為宜。

1.3.2 考察對硝基氯苯最佳用量

在堿濃度不變的前提下，改變對硝基氯苯的量，考察對反應(yīng)純度及收率的影響。

表3 對硝基氯苯用量對反應(yīng)的影響

從表3中可以看出，在堿濃度不變的前提下，改變對硝基氯苯的量，從165g到230g，中控對硝基苯酚鈉的純度逐漸下降，對硝基苯酚的純度增加到200g 后，純度開始下降，收率亦同樣的趨勢。所以，以對硝基苯酚的量200g為宜。

1.3.3 考察堿濃度對反應(yīng)的影響

在對硝基投料量為200g 的前提下，考察堿濃度對反應(yīng)的影響。

表4 堿濃度對反應(yīng)的影響

從表4中可以看出，隨著氫氧化鈉投料量的增加，中控對硝基苯酚鈉、對硝基苯酚的純度以及收率持續(xù)上升，到了115g后，基本保持穩(wěn)定。所以，在對硝基苯酚投料量不變的前提下，氫氧化鈉投料量115g為宜。

1.3.4 考察反應(yīng)溫度對反應(yīng)的影響

從表5中可以看出，反應(yīng)溫度從162℃上升到177℃時(shí)，中控對硝基苯酚鈉、對硝基苯酚以及收率在167～172℃純度最好。所以，反應(yīng)溫度在167～172℃為宜。

表5 反應(yīng)溫度對反應(yīng)的影響

1.3.5 考察反應(yīng)時(shí)間對反應(yīng)的影響

表6 反應(yīng)時(shí)間對反應(yīng)的影響

從表6中可以看出，反應(yīng)時(shí)間為3.5h時(shí)，隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，各項(xiàng)純度和收率基本不再變化。所以，反應(yīng)時(shí)間為3.5h為宜。

1.3.6 探究成品顏色結(jié)晶問題

通過一系列實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對硝基苯酚會(huì)有不同的晶型，即針型和顆粒型，但是降溫結(jié)晶出的晶型即使是同一條件也會(huì)出現(xiàn)不同顏色，而不同晶型產(chǎn)品顏色也會(huì)有差異，即使同一晶型也會(huì)有顏色差異。為了確定產(chǎn)品的穩(wěn)定型，又針對性做出一些實(shí)驗(yàn)。

（1）先將反應(yīng)好的物料轉(zhuǎn)移到1000mL 的燒杯中，升溫至80℃，加入30%的鹽酸至pH=1.5～2 且固體完全溶解，加入1%的活性炭，攪拌半小時(shí)后，趁熱過濾，少許熱水洗滌濾渣，濾液再轉(zhuǎn)移會(huì)燒杯中，冷卻結(jié)晶，發(fā)現(xiàn)即使晶型不同，產(chǎn)品顏色即使不同晶型也基本一樣。

（2）先將反應(yīng)好的物料轉(zhuǎn)移到1000mL 的燒杯中，升溫至80℃，加入30%的鹽酸至pH=1.5～2且固體完全溶解，分別加入1%平平加、1%TX-10-2和SL-808，發(fā)現(xiàn)只有加入SL-808結(jié)晶才穩(wěn)定，為顆粒型，重復(fù)發(fā)現(xiàn)，顏色基本一致。

綜上，為減少實(shí)驗(yàn)工序，加入1%SL-808為宜。

2 結(jié)語

文章通過改變各個(gè)變量，探究最佳工藝條件。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到最佳反應(yīng)條件：在1L高壓釜中加入200g對硝基氯苯，在670g 水中加入115gNaOH，全部溶解后，投入1L 高壓釜中，擰緊釜蓋，檢查無漏后升溫至157℃后攪拌1h，體系穩(wěn)定后再升溫至167℃反應(yīng)3.5h；后處理：反應(yīng)物料轉(zhuǎn)入2000ml 燒杯，升溫至80℃，緩慢加入180～185g30%鹽酸溶液，至pH=1.5～2,加畢加入1%SL-808，攪拌0.5h，降溫至45℃左右攪拌0.5h，再緩慢降溫至30℃以下結(jié)晶析料，抽濾離心得到成品對硝基苯酚，純度99%以上，收率92.5%左右。