[發明專利]一種利用微波和超聲波從工業萘制備精萘的方法

有效

• 申請號: 201210127323.8
• 申請日: 2012-04-27
• 公開（公告）號: CN102643155A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 米杰;鮑衛仁;常麗萍;樊惠玲;上官炬
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C07C15/24
• 分類號: C07C15/24;C07C7/148
• 代理公司: 太原華弈知識產權代理事務所 14108
• 代理人: 李毅

技術領域

本發明涉及一種精萘的制備方法，特別是一種利用微波和超聲波從工業萘制備精萘的方法。

背景技術

精萘是由工業萘進一步提純制得的含萘98.45%以上、結晶點不低于79.3℃的萘產品。精萘用于制造有機顏料中間體、樟腦丸、皮革和木材保護劑等，其中產能最大的品種是2-萘酚和H酸。

工業萘中的雜質主要是與萘沸點較接近的四氫萘、硫茚、二甲酚等，如萘的沸點（218℃）與硫茚的沸點（219.9℃）相差不到?2℃。因此，為了制造純度更高的精萘，就需要利用萘與這些雜質熔點不同的物理性質進行分離，或者利用化學方法來改變它們的化學組成。

當前精萘的生產方法主要有結晶法、加氫精制法、酸洗蒸餾法、升華法等。傳統方法是酸洗法，由于產生廢酸造成環境污染，如今已被結晶法和加氫精制法取代。結晶法萘精制工藝以工藝流程和裝備簡單，工藝方法成熟，能耗較小，產品質量好等優點，被國內外公認為先進的萘精制技術。在諸多的結晶法中，又以瑞士蘇爾壽的立管降膜式結晶法、法國BEFS的箱式結晶法和國內橫管箱式結晶法應用最為廣泛。這三種結晶工藝中，立管降膜式結晶法生產規模大，產品質量高，占地小，但投資大，能耗較高，屬引進技術；BEFS箱式結晶法規模較大，產品質量高，但占地較大，投資較高，亦屬引進技術；ACRE橫管箱式結晶法投資小，生產操作靈活，大中小規模均適宜，萘收率高，且為國內開發的技術，有廣泛的適用性。

溶劑法利用硫茚與萘在某些溶劑中溶解度的差異而加以分離，完成萘的提純過程。需要一種選擇性能良好的溶劑，一般通過兩次萃取即可得到二級精萘。若再提高純度還需進行精餾或白土處理。其缺點是所用溶劑有一定的毒性，設備較龐雜，精制效果不佳。目前國外很少采用此法，國內雖有鄉鎮小廠用此法生產，但因溶劑價格貴，溶劑損耗大，產品成本高，也沒有得到推廣。

催化加氫法是由美國環球石油公司和聯合石油公司開發的聯合精制工藝，是石油化工中常用的方法，也適用于萘的精制，目前在美、英等國建有這種裝置。將萘氣化后，在高溫、常壓下與氫混和并通過催化劑層進行催化加氫，萘中的主要雜質硫茚發生氫解反應，轉化為硫化氫和烴類，其它非萘雜質在加氫過程中也轉化為易分離的氨、水和烴類。但同時也發生萘的副反應，生成四氫萘等副產物。該工藝的特點是產品質量高，含硫低于300ppm，但由于工藝較復雜，基建及操作費用較高，有副產物四氫萘生成，推廣應用較困難。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用微波和超聲波從工業萘制備精萘的方法，以超聲波處理工業萘和氧化劑的混合反應液形成均勻混合體系，再在微波的強化作用下發生化學脫硫反應，之后在超聲波作用下分步結晶，以達到高效脫除工業萘中雜質的效果。

本發明利用微波和超聲波從工業萘制備精萘的方法包括以下步驟：

1）將體積濃度27%～36%的過氧化氫水溶液與有機酸按照5:1～1:1的體積比混合，再加入混合液40～50倍的水稀釋，得到氧化劑混合液；

2）按照氧化劑混合液:工業萘=5:1～10:1的質量比，將工業萘與氧化劑混合液混合，在頻率20kHz、功率300～900w的超聲波作用下升溫至85℃，制備成水包油型分散均勻的乳化液；

3）把乳化液放入微波反應器中，在頻率2450MHz、功率500～950w的微波輻射條件下反應10～30分鐘；

4）反應完畢后，將反應液在步驟2）超聲波條件作用下冷卻結晶，經固液分離得到精萘產品。

其中，使用的有機酸是甲酸或乙酸。

進一步地，為了獲取更好的乳化效果，本發明還可以在步驟2）的超聲波乳化過程中進行機械輔助攪拌，機械攪拌速度2000～10000轉/分鐘。

一般地，步驟2）的超聲波乳化時間需要10～30分鐘，該時間包括了升溫過程和恒溫保持過程。

優選地，本發明步驟4）的冷卻結晶采用分布冷卻，具體為先以20～27℃/小時的降溫速度降至82℃，再以5～10℃/小時的降溫速度降至75℃。

本發明提供的精萘制備方法是一種綜合了物理和化學手段于一體的精萘制備方法，該方法與現有技術比較的有益效果體現在：

1）本發明通過超聲波的強化乳化作用，使工業萘與混合氧化劑形成高度分散均勻的乳化液，增加了工業萘與氧化劑的接觸面積，增大了化學反應的機會。