專利名稱：一種用于液相氧化法制備芴酮的裝置及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及芴酮的制備，具體涉及一種用于液相氧化法制備芴酮的裝置及其制備方法。
背景技術(shù)：
芴酮，別名次聯(lián)苯甲酮，分子量為180.21，呈黃色斜方結(jié)晶體，熔點84'C,沸點341.5'C， 是一種重要的精細(xì)化工原料。早在30 50年代，國外對荷酮在染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥等方面已有 研究，主要是以芴酮為原料，合成含芴結(jié)構(gòu)的單體或衍生物，用于改性或合成性能獨特的高分 子材料(如含芴結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹脂、聚酯、聚碳酸酯和聚酰亞胺)，目前被廣泛應(yīng)用于航空航天 等高科技領(lǐng)域，合成電子攝影的非銀系感光材料，醫(yī)藥和農(nóng)藥的中間體(如制造交感神經(jīng)抑制 劑，止痙孿劑，抗癌抗結(jié)核藥物和農(nóng)藥的殺蟲劑、植物生長助劑等)，染料中間體，洗滌劑， 荷酮本身還可以作為多種化合物如丙烯腈的光引發(fā)劑等。
制備芴酮的主要原料是煉焦工業(yè)中提取的芴，制備方法包括氣相氧化法和液相氧化法，液 相氧化法以非極性化合物為催化劑，用氧氣氧化芴制取芴酮，具有反應(yīng)溫和，成本低廉，芴酮 產(chǎn)率高，反應(yīng)過程容易控制，反應(yīng)裝置簡單和一次性投資低等優(yōu)點。液相氧化法包括如公告號 為CN100343217,公告日為2007年10月17日，名稱芴氧化制9-芴酮的方法的中國發(fā)明專利 (以下簡稱為對比文件1)，就公開了先讓芴與二甲基亞砜溶劑和氫氧化鈉催化劑在溶解釜中 混合溶解，然后放入有夾套保溫的塔式填料反應(yīng)器，從反應(yīng)器的底部通入氧氣作為氧化劑，在 50 100'C溫度條件下進行芴氧化反應(yīng)后制得芴酮；還包括如公告號CN100422128，公告曰為 2008年10月1日，名稱芴類化合物氧化制備9-芴酮類化合物的方法的中國發(fā)明專利(以下簡 稱為對比文件2)，也公開了在裝有回流冷凝管和攪拌器的三角燒瓶反應(yīng)器中讓芴與四氫呋喃 溶劑和氫氧化鉀催化劑混合，用空氣作為氧化劑，常溫下進行芴氧化反應(yīng)后制得芴酮。對比文 件1的芴氧化反應(yīng)雖然較好，但芴氧化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)時釋放出大量熱量，如不及時帶走， 會嚴(yán)錢響反應(yīng)的進行；其采用夾魏7賴口7K帶走熱量，如y物7jC溫與物禾鵬存^^驢，由于 aS物l^疑固點較高，勢必導(dǎo)致塔壁結(jié)料，嚴(yán)重時會導(dǎo)致謝荅，ffiS應(yīng)無法進行，需要停產(chǎn)清除；另 夕卜該方法將物料溶解與SS在不同設(shè)備中進行，在增加設(shè)備的同時，也增加了物料的輸送問題，使該
方 資^ 大，因此該法:r^化投資^l^和:Qik化效^M氏。對比文件2的芴氧化反應(yīng)中
在溶劑的氧氣溶解度有限，氧化反應(yīng)效率較低；同時溶劑與催化劑用量較大，原料損耗較大，
因此生產(chǎn)成本與能耗增加，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種工藝設(shè)計合理，工藝流程控制容易，設(shè)備投 資少，自動化程度高，工業(yè)化效率高的用液相氧化法制備芴酮的裝置，該裝置使氧氣與 物料接觸和分布較好，控制芴氧化反應(yīng)容易，芴氧化反應(yīng)充分，避免器內(nèi)結(jié)料和堵塞現(xiàn) 象。本發(fā)明還提供了用該裝置制備芴酮的的方法，用該方法制備芴酮，節(jié)約了原料成本， 提高了芴收率，降低了能耗，減少了廢氣排放。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為 一種用于液相氧化法制備芴酮的裝 置，包括反應(yīng)器，所述反應(yīng)器上設(shè)置有攪拌器，還包括靜態(tài)靜態(tài)混合器，所述靜態(tài)混合 器內(nèi)的容積小于所述反應(yīng)器內(nèi)的容積，所述反應(yīng)器的上部設(shè)置有投料口和溶劑流入管， 所述反應(yīng)器的底部設(shè)置有出料管，所述反應(yīng)器的下部外置有水浴，所述靜態(tài)混合器外置 有夾套，所述反應(yīng)器與所述靜態(tài)混合器之間設(shè)置有物料循環(huán)設(shè)備，在所述靜態(tài)混合器前 的所述物料循環(huán)設(shè)備上設(shè)置有氧氣輸入管，所述水浴和所述夾套上設(shè)置有熱水循環(huán)設(shè) 備。靜態(tài)混合器內(nèi)容積要遠(yuǎn)小于反應(yīng)器內(nèi)容積，靜態(tài)混合器內(nèi)可以為中空，也可以有混 合芯如分布板、聚結(jié)膜等。
所述物料循環(huán)設(shè)備包括物料輸出管、物料輸入管和循環(huán)泵，所述物料輸出管與所述 反應(yīng)器的底部和所述靜態(tài)混合器的底部連接，所述物料輸入管與所述反應(yīng)器的上部與所 述靜態(tài)混合器的上部連接，所述循環(huán)泵設(shè)置在所述物料輸出管上，所述氧氣輸入管設(shè)置 在所述物料輸出管上。該物料循環(huán)設(shè)備能較好地保證物料在反應(yīng)器與靜態(tài)混合器之間循 環(huán)進行芴氧化反應(yīng)，并且也使氧氣與物料在靜態(tài)混合器得到較好接觸和分布。
所述氧氣輸入管設(shè)置在所述循環(huán)泵與所述靜態(tài)混合器的底部之間的所述物料輸出 管上，這樣使氧氣與物料在靜態(tài)混合器混合，混合效果較好。
所述熱水循環(huán)設(shè)備包括水槽、熱水輸出管、熱水輸入管和熱水泵，所述熱水輸出管 與所述水槽的下部、所述水浴的下部和所述夾套的下部連接，所述熱水輸入管與所述水 槽的上部、所述水浴的上部和所述夾套的上部連接，所述熱水泵設(shè)置在所述熱水輸出管 上。該熱水循環(huán)設(shè)備利于循環(huán)水溫度的控制和反應(yīng)熱的吸收和帶走，使芴氧化反應(yīng)控制 在較佳的溫度下進行，也避免反應(yīng)器內(nèi)的結(jié)料現(xiàn)象。
所述水槽上設(shè)置有蒸汽輸入管、補充水輸入管、溢流管和溫控表。蒸汽輸入管用于 提高水溫，補充水輸入管是補充常溫的水和降低水溫，溢流管是把吸收芴氧化反應(yīng)熱導(dǎo) 致較高溫度的水用補充常溫的水后降溫后水槽水量增多可以溢出，溫控表是控制水槽內(nèi) 的水溫保持在較適狀態(tài)，水溫低時通蒸汽加溫，水溫高時補常溫水降溫。
所述反應(yīng)器上設(shè)置有真空輸入管；用于制備前較方便吸入溶劑。
利用上述裝置制備荷酮的方法，包括下述步驟
1)將溶劑和催化劑從溶劑流入管輸入到反應(yīng)器中，再將芴原料從投料口投入到反 應(yīng)器中，所述芴原料與所述溶劑的重量比為l: 0.7 1.0，所述芴原料與所述催化劑的重量比為l: 0.01 0.1;這使氧化相同重量的芴原料所用溶劑較少；芴用量與催化劑的用 量的比率一般在1: 0.01 0.015就可以達(dá)到很好的催化效果。
2) 開啟熱水循環(huán)設(shè)備讓水浴和夾套內(nèi)的熱水循環(huán)，水浴和夾套內(nèi)的熱水的溫度控 制在65 95'C; 65 95"C條件下使芴氧化反應(yīng)較充分和溫和，易控制，也避免了反應(yīng)溫 度過高難以控制和所需的能耗過大。
3) 開啟物料循環(huán)設(shè)備讓芴原料、溶劑和催化劑組成的物料在反應(yīng)器與靜態(tài)混合器 之間循環(huán)，同時從氧氣輸入管以0.4 0.6L/ min . kg芴的量輸入氧氣到靜態(tài)混合器中與 物料混合；氧氣用量雖較少，但氧氣與物料接觸和分布較好，氧氣利用率較高。
4) 開啟攪拌器讓芴循環(huán)氧化反應(yīng)2.5 5小時，反應(yīng)完畢從出料管出料，冷卻結(jié)晶、 固液分離得到芴酮。
所述溶劑為二甲基亞砜，也可以為其它溶劑。催化劑可以是氫氧化鈉或氫氧化鉀等。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于 一種用于液相氧化法制備芴酮的裝置，包括 反應(yīng)器，反應(yīng)器上設(shè)置有攪拌器，還包括靜態(tài)混合器，靜態(tài)混合器內(nèi)的容積小于反應(yīng)器 內(nèi)的容積，反應(yīng)器的上部設(shè)置有投料口和溶劑流入管，反應(yīng)器的底部設(shè)置有出料管，反 應(yīng)器的下部外置有水浴，靜態(tài)混合器外置有夾套，反應(yīng)器與靜態(tài)混合器之間設(shè)置有物料 循環(huán)設(shè)備，在靜態(tài)混合器前的物料循環(huán)設(shè)備上設(shè)置有氧氣輸入管，水浴和夾套上設(shè)置有 熱水循環(huán)設(shè)備；這樣芴原料、溶劑和催化劑組成的物料在反應(yīng)器中混合，而在靜態(tài)混合 器中氧氣分布到物料中，靜態(tài)混合器內(nèi)的容積較小，靜態(tài)混合器的高度混合作用使氧氣 與物料接觸和分布面增大，氧氣利用率提高，利于較好進行芴氧化反應(yīng)，通過物料循環(huán) 設(shè)備使物料在反應(yīng)器與靜態(tài)混合器不斷循環(huán)，使芴氧化反應(yīng)充分，由于物料的流動，反 應(yīng)器的管壁也不會造成結(jié)料現(xiàn)象，解決了需停產(chǎn)清除的麻煩；熱水循環(huán)設(shè)備能使芴氧化 反應(yīng)在較好的控制溫度下進行，又使芴氧化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量被熱水循環(huán)所吸收和帶走， 避免了反應(yīng)器內(nèi)外溫差過大產(chǎn)生的結(jié)料現(xiàn)象。因此本發(fā)明的裝置具有使氧氣與物料接觸 和分布較好，控制芴氧化反應(yīng)容易，芴氧化反應(yīng)充分，避免器內(nèi)結(jié)料和堵塞現(xiàn)象等優(yōu)點，
該裝置是一種工藝設(shè)計合理，工藝流程控制容易，設(shè)備投資少，自動化程度高，m化
效率高的用液相氧化法制備芴酮的裝置。本發(fā)明的方法中氧化相同重量的芴時溶劑和氧 氣的用量較少，既節(jié)約了原料成本，又降低了能耗，而氧氣利用率較高，提高了芴收率， 可以達(dá)99%以上，降低了生產(chǎn)過程中的廢氣排放，保護了環(huán)境。因此本發(fā)明的方法具有 節(jié)約了原料成本，提高了芴收率，降低了能耗，減少了廢氣排放的優(yōu)點。


圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖視圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)描述。實施例1
如圖1所示的一種用于液相氧化法制備芴酮的裝置,包括反應(yīng)器1、靜態(tài)混合器2、 物料循環(huán)設(shè)備3和熱水循環(huán)設(shè)備4，靜態(tài)混合器2內(nèi)的容積約是反應(yīng)器1內(nèi)的容積的1/10 左右，反應(yīng)器1上設(shè)置有攪拌器5，反應(yīng)器l的上部設(shè)置有投料口 11、溶劑流入管12、 真空輸入管13和溫度計15，反應(yīng)器1的底部設(shè)置有出料管14，反應(yīng)器1的下部外面設(shè) 置有水浴6，靜態(tài)混合器2的外面設(shè)置有夾套7，物料循環(huán)設(shè)備3包括物料輸出管31、 物料輸入管32和循環(huán)泵33，物料輸出管31與反應(yīng)器1的底部和靜態(tài)混合器2的底部連 接，物料輸入管32與反應(yīng)器1的上部和靜態(tài)混合器2的上部連接，循環(huán)泵33設(shè)置在物 料輸出管31上，循環(huán)泵33與靜態(tài)混合器2的底部之間的物料輸出管31上設(shè)置有氧氣 輸入管8，熱水循環(huán)設(shè)備4包括水槽9、熱水輸出管41、熱水輸入管42和熱水泵43， 熱水輸出管41與水槽9的下部、水浴6的下部和夾套7的下部連接，熱水輸入管42與 水槽9的上部、水浴6的上部和夾套7的上部連接，熱水泵43設(shè)置在熱水輸出管41上， 在水槽9上設(shè)置有蒸汽輸入管91、補充水輸入管92、溢流管93和溫控表94;上述所有 管和口上一般都設(shè)有控制閾門。
實施例2
用實施例1的裝置制備芴酮的方法，開啟真空輸入管13將40kg 二甲基亞砜和0.55kg 催化劑(氫氧化鈉或氫氧化鉀等)從溶劑流入管12輸入到反應(yīng)器1內(nèi)后，關(guān)閉真空輸 入管13，再將50kg工業(yè)芴從投料口 11投入到反應(yīng)器1內(nèi)，使芴與二甲基亞砜和催化劑 溶解混和為物料，開啟熱水循環(huán)設(shè)備4，從蒸汽輸入管91輸入蒸汽，讓水槽9內(nèi)的水溫 為50 75'C左右，溫度由水槽9上的溫控表94控制，水溫過高時要從補充水輸入管92 輸入常溫水以降溫，然后利用熱水泵43讓熱水在水槽9一熱水輸出管41一水浴6及夾 套7—熱水輸入管42—水槽9之間循環(huán)，開啟物料循環(huán)設(shè)備3，同時從氧氣輸入管8中 以2 mS/hr流量輸入工業(yè)氧氣，讓氧氣與物料在靜態(tài)混合器2接觸和分布，并利用循環(huán) 泵33讓物料夾帶氧氣在反應(yīng)器l一物料輸出管31—靜態(tài)混合器2—物料輸入管32—反 應(yīng)器l之間循環(huán)，開動攪拌器5進行芴循環(huán)氧化反應(yīng)3小時，反應(yīng)時水浴和夾套內(nèi)的熱 水溫度應(yīng)控制在65 95'C范圍內(nèi)，反應(yīng)完畢從出料管出料，冷卻結(jié)晶、固液分離得到芴 酮，芴轉(zhuǎn)化為芴酮的收率99.5%以上。
實施例3
與實施例2基本相同，所不同的只是工業(yè)芴用量為250kg， 二甲基亞砜用量為200kg， 催化劑用量為2.5kg，工業(yè)氧氣的流量為6 m3/hr，芴循環(huán)氧化反應(yīng)時間為4小時，芴轉(zhuǎn) 化為芴酮的收率99.7%以上。
實施例2和實施例3中芴用量與二甲基亞砜用量的比也可以為1: 0.9、 1: 1.0或l: 0.7等；芴用量與催化劑用量的比也可以為1: 0.013或l: 0.015等，以及l(fā): 0.03、 1: 0.05、 h 0.08KG 1: 0.1等；新循 氧化反應(yīng)時間也可以為5小時或2.5小時等，在此不一一列舉。
實施例2和實施例3中的二甲基亞砜也可以用其它溶劑替代。 實施例2和實施例3與對比文件1和對比文件2的反應(yīng)參數(shù)對比，得到表1的結(jié)果， 從表l中可以看出實施例2和實施例3的溶劑用量較少，氧氣用量也較少，而芴收率較
高，說明本發(fā)明的裝置和方法較好。
表1:實施例2和實施例3與對比文件1和對比文件2的反應(yīng)參數(shù)對照表
名稱實施例2實施例3對比文件1對比文件2
芴溶劑催 化劑重量比1: 0.8: 0.0111: 0.8: 0.011: l丄0.01251: 4: 0.004
氧 氣 IVmin.Kg荷0.6 (氧氣)0.4 (氧氣)0.8 (氧氣)3 (空氣)
氧化反應(yīng)時 間(小時)3434
荷收率99.5%99.7%96%98 99%
權(quán)利要求
1、一種用于液相氧化法制備芴酮的裝置，包括反應(yīng)器，所述反應(yīng)器上設(shè)置有攪拌器，其特征在于還包括靜態(tài)混合器，所述靜態(tài)混合器內(nèi)的容積小于所述反應(yīng)器內(nèi)的容積，所述反應(yīng)器的上部設(shè)置有投料口和溶劑流入管，所述反應(yīng)器的底部設(shè)置有出料管，所述反應(yīng)器的下部外置有水浴，所述靜態(tài)混合器外置有夾套，所述反應(yīng)器與所述靜態(tài)混合器之間設(shè)置有物料循環(huán)設(shè)備，在所述靜態(tài)混合器前的所述物料循環(huán)設(shè)備上設(shè)置有氧氣輸入管，所述水浴和所述夾套上設(shè)置有熱水循環(huán)設(shè)備。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種用于液相氧化法制備芴酮的裝置，其特征在于所述物 料循環(huán)設(shè)備包括物料輸出管、物料輸入管和循環(huán)泵，所述物料輸出管與所述反應(yīng)器的底 部和所述靜態(tài)混合器的底部連接，所述物料輸入管與所述反應(yīng)器的上部和所述靜態(tài)混合 器的上部連接，所述循環(huán)泵設(shè)置在所述物料輸出管上，所述氧氣輸入管設(shè)置在所述物料 輸出管上。
3、 如權(quán)利要求2所述的一種用于液相氧化法制備芴酮的裝置，其特征在于所述氧 氣輸入管設(shè)置在所述循環(huán)泵與所述靜態(tài)混合器的底部之間的所述物料輸出管上。
4、 如權(quán)利要求1所述的一種用于液相氧化法制備芴酮的裝置，其特征在于所述熱 水循環(huán)設(shè)備包括水槽、熱水輸出管、熱水輸入管和熱水泵，所述熱水輸出管與所述水槽 的下部、所述水浴的下部和所述夾套的下部連接，所述熱水輸入管與所述水槽的上部、 所述水浴的上部和所述夾套的上部連接，所述熱水泵設(shè)置在所述熱水輸出管上。
5、 如權(quán)利要求4所述的一種用于液相氧化法制備芴酮的裝置，其特征在于所述水 槽上設(shè)置有蒸汽輸入管、補充水輸入管、溢流管和溫控表。
6、 如權(quán)利要求1所述的一種用于液相氧化法制備芴酮的裝置，其特征在于所述反 應(yīng)器上設(shè)置有真空輸入管。
7、 利用權(quán)利要求1所述的的裝置制備芴酮的方法，其特征在于包括下述步驟1) 將溶劑和催化劑從溶劑流入管輸入到反應(yīng)器中，再將芴原料從投料口投入到反 應(yīng)器中，所述芴原料與所述溶劑的重量比為l: 0.7 1.0，所述芴原料與所述催化劑的重 量比為1: 0.01 0.1;2) 開啟熱水循環(huán)設(shè)備讓水浴和夾套內(nèi)的熱水循環(huán)，水浴和夾套內(nèi)的熱水的溫度控 制在65 95°C;3) 開啟物料循環(huán)設(shè)備讓芴原料、溶劑和催化劑組成的物料在反應(yīng)器與靜態(tài)混合器 之間循環(huán)，同時從氧氣輸入管以0.4 0.6L/kg荷.min的量輸入氧氣到靜態(tài)混合器中與 物料混合；4) 開啟攪拌器讓芴循環(huán)氧化反應(yīng)2.5 5小時，反應(yīng)完畢從出料管出料，冷卻結(jié)晶、固液分離得到芴酮。
8、如利用權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述溶劑為二甲基亞砜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于液相氧化法制備芴酮的裝置及其制備方法，包括反應(yīng)器和靜態(tài)混合器，靜態(tài)混合器內(nèi)的容積小于反應(yīng)器內(nèi)的容積，反應(yīng)器的上部設(shè)置有投料口和溶劑流入管，反應(yīng)器的底部設(shè)置有出料管，反應(yīng)器的下部外置有水浴，靜態(tài)混合器外置有夾套，反應(yīng)器與靜態(tài)混合器之間設(shè)置有物料循環(huán)設(shè)備，在靜態(tài)混合器前的物料循環(huán)設(shè)備上設(shè)置有氧氣輸入管，水浴和夾套上設(shè)置有熱水循環(huán)設(shè)備；本發(fā)明的裝置具有使氧氣與物料接觸和分布較好，控制芴氧化反應(yīng)容易，芴氧化反應(yīng)充分，避免器內(nèi)結(jié)料和堵塞現(xiàn)象等優(yōu)點。本發(fā)明的方法中氧化相同重量的芴時溶劑和氧氣的用量較少，具有節(jié)約了原料成本，提高了芴收率，降低了能耗，減少了廢氣排放的優(yōu)點。
文檔編號C07C45/36GK101607878SQ200910100849
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月16日
發(fā)明者琦 姜, 張興耀, 邱孟杰 申請人:邱孟杰