5-硝基間苯二甲酸的合成與產(chǎn)業(yè)化探討

陳軍輝

（江西阿爾法高科藥業(yè)有限公司，江西萍鄉(xiāng)337013）

5-硝基間苯二甲酸是有機(jī)化工生產(chǎn)中重要中間體，將5-硝基間苯二甲酸有機(jī)合成從實(shí)驗(yàn)室經(jīng)不斷優(yōu)化探索5-硝基間苯二甲酸的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)工藝具有重要意義。本文就從實(shí)驗(yàn)室合成5-硝基間苯二甲酸法中，探索了5-硝基間苯二甲酸工業(yè)化的工藝。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料試劑和儀器

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

稱取0.1 mol間二苯甲酸于三口燒瓶中，逐滴加入0.4 mol發(fā)煙硝酸，于磁力攪拌水浴55℃條件下反應(yīng)3 h，于60℃保溫3 h，加入100mL冰水混合物，反應(yīng)液有固體析出，真空抽濾，用冰水洗滌6次，重結(jié)晶，過濾、烘干得產(chǎn)物5-硝基間苯二甲酸19.124 g，產(chǎn)率90.6%。

1.3 分析方法

Euro Vector EA3000全自動(dòng)元素分析儀分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 合成產(chǎn)物元素分析與結(jié)構(gòu)表征

由間二苯甲酸合成5-硝基間苯二甲酸產(chǎn)物元素經(jīng)Euro Vector EA3000全自動(dòng)元素分析儀分析結(jié)果如表1所示。

表1 合成產(chǎn)物元素分析結(jié)果

目標(biāo)產(chǎn)物C、H、O、N的理論值分別是45.51%、2.39%、6.63%、45.47%，通過全自動(dòng)元素分析儀所測(cè)產(chǎn)物實(shí)際值分別是45.12%、2.42%、6.68%、45.78%；實(shí)際值與理論值相近，基本符合目標(biāo)產(chǎn)物（C8H5NO2）的C、H、N、O比值。

2.2 5-硝基間苯二甲酸工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)計(jì)

2.2.1 生產(chǎn)工藝流程圖

設(shè)計(jì)由間二苯甲酸制備5-硝基間苯二甲酸生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

圖1 5-硝基間苯二甲酸生產(chǎn)工藝流程如圖

2.2.2 主要生產(chǎn)設(shè)備

硝酸釜、濃酸釜、稀酸釜（均為8 000 L），離心機(jī)（300 kg），冷凝液受槽（800 L），硝酸貯罐（40 m3），真空干燥機(jī)CT-C-II（360 kg），過濾儲(chǔ)罐（5 000 L），中和池（5 000 L），真空水泵（6.66 m3/min），冷凍機(jī)組（22 kW），各種設(shè)備電機(jī)。

2.2.3 生產(chǎn)工藝條件

（1）清洗硝化釜、干燥，每4批清洗1次，一次用水3 t；（2）往硝化釜中投入間苯二甲酸、硝酸，開動(dòng)攪拌；（3）打開循環(huán)水，升溫至70℃；（4）停止加熱，反應(yīng)開始，反應(yīng)放熱升溫至78～80℃，保溫3 h；（5）打開蒸汽閥門，同時(shí)打開真空閥開始蒸餾，升溫至90℃，無液體蒸出后保持20 min，冷凝回收濃硝酸轉(zhuǎn)濃酸釜備用，冷凝尾氣經(jīng)“水+堿液”二級(jí)吸收塔吸收后外排廢氣較少，主要為NO、NO2等，吸收液循環(huán)使用，一周排放一次，一次排水量2 m3；（6）往硝化釜中加入母液受槽V1107B的液體，第一次加入水3 t；（7）同時(shí)打開蒸汽，保溫50℃下20 min；（8）關(guān)閉蒸汽閥，打開夾套循環(huán)水，降溫至35～40℃；（9）排空夾套循環(huán)水，打開冰水閥，進(jìn)一步降溫至15℃以下，反應(yīng)產(chǎn)物冷卻結(jié)晶；（10）將硝化釜的物料放至離心機(jī)；（11）打開離心機(jī)，離心。將離心母液排至母液受槽V1107A；（12）用1.5 t水洗滌沉淀2次，將離心母液排至母液受槽V1107B，該部分離心母液回用至步驟6，每4批次排放一次，排放廢液經(jīng)沉降后固體成分作為回收料，廢水排至污水處理池；（13）再用0.75 t水洗滌沉淀1次，離心母液排至污水處理池；（14）將離心固體份送真空干燥，干燥溫度80～100℃，烘干廢氣主要為水蒸氣、粉塵及少量NOX，烘干廢氣經(jīng)真空泵抽出，通入真空泵水箱，該部分水循環(huán)使用，一周排放一次，一次排水量1 m3。

2.3 稀酸回收

（1）將母液受槽V1107A液體轉(zhuǎn)移至稀酸釜，并加入硝酸鎂；（2）減壓蒸餾（70℃、0.6～0.8 MPa），同時(shí)打開塔頂冷凝器的循環(huán)水回收硝酸，冷凝尾氣與冷凝回收硝酸共用一套吸收塔，經(jīng)吸收塔吸收后外排廢氣較少，主要為NO、NO2等；（3）濃縮結(jié)束后，回收硝酸回用于硝化反應(yīng)，釜內(nèi)剩余硝酸鎂減壓蒸餾脫水(120℃，0.08 MPa)，直至濃度到70%～76%，返到第2步，進(jìn)行下一步母液的濃縮[1]。如圖2所示。

圖2 稀酸回收流程圖

2.4 工藝運(yùn)行指標(biāo)

本論生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)與江西XX醫(yī)藥原料有限公司生產(chǎn)公司生產(chǎn)工藝基本一致，筆者通過與此公司和溝通與合作可知，此工藝合成產(chǎn)品5-硝基間苯二甲酸含量可達(dá)98%以上，稀酸回收利用率大于80%，廢水處理可達(dá)GB21904-2008《化學(xué)合成類制藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，由此可知此生產(chǎn)工藝可用于工業(yè)化生產(chǎn)5-硝基間苯二甲酸[2]。

2.5 工藝環(huán)保思考

5-硝基間苯二甲酸生產(chǎn)的反應(yīng)工藝不復(fù)雜，但是其生產(chǎn)中將會(huì)產(chǎn)生較多有機(jī)污染物，隨著各行業(yè)環(huán)保觀念的不斷深入，企業(yè)應(yīng)對(duì)生產(chǎn)中“三廢”處理設(shè)施進(jìn)行定期維護(hù)，減少污染物的產(chǎn)生，達(dá)到環(huán)保的目的。生產(chǎn)廢氣中氮氧化物含量較高，如果因設(shè)備養(yǎng)護(hù)不當(dāng)將會(huì)發(fā)生尾氣泄漏，對(duì)環(huán)境造成很大污染[3]。廢水中苯胺類、全鹽量、氨氮含量較高，企業(yè)污水處理站在長(zhǎng)期運(yùn)行中難免處理效率有所降低，企業(yè)應(yīng)該配備專門的技術(shù)人員對(duì)污水處理進(jìn)行定期維護(hù)，使外排廢水污染物濃度符合國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)還能在總量上有所減少，降低整體環(huán)境壓力。

3 結(jié)論

對(duì)5-硝基間苯二甲酸進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室合成，并對(duì)其工業(yè)化生產(chǎn)工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過與企業(yè)合作可知此工藝設(shè)計(jì)適合工業(yè)化生產(chǎn)。企業(yè)在生產(chǎn)中也應(yīng)該秉持環(huán)保觀念，使企業(yè)成為環(huán)境友好型企業(yè)。

[1]張闖.以5-硝基間苯二甲酸構(gòu)筑的稀土配合物的合成、結(jié)構(gòu)和熒光性質(zhì)的研究[D].南寧:廣西民族大學(xué),2013.

[2]王曉玲.5-硝基間苯二甲酸稀土配合物的制備、結(jié)構(gòu)和熱力學(xué)性質(zhì)[D].西安:西北大學(xué),2010.

[3]王會(huì)麗.5-硝基-1,3-間苯二甲酸二甲酯的制備[J].化學(xué)與生物工程,2009,26(10):33-35,55.