年产1200吨NPM工艺设计+文献综述(6)
对硝基苯甲醚作为重要的有机中间体,近年以来由于我国纺织、染料、制药等工业的发展,以及国内外市场需求的增加,从而有着巨大的市场前景。国内对硝基苯甲醚的生产目前最常用的方法是对硝基氯苯催化甲氧基化。这里主要介绍以对硝基氯苯、甲醇和氢氧化钠为原料合成对硝基苯甲醚的相转移催化剂法。
1.2设计依据与原则
对硝基苯甲醚可用于合成蓝色盐VB、枣红色基GP、色酚AS等染料和医药产品等，是重要的染料和医药中间体。它的质量优、劣取决于对硝基苯甲醚的质量。对硝基苯甲醚的制备主要有以下几种方法：对硝基氯苯加压下甲氧基化、对硝基氯苯常压下甲氧基化、利用相转移催化剂对对硝基氯苯进行甲氧基化。由于前两种方法操作较繁琐，产品产量和质量不高，而相转移催化法不需要特殊的仪器设备，也不需要价格昂贵的无水溶剂或非质子溶剂，且反应条件温和、操作简单、副反应少，近年来，相转移催化法制取醚类化合物，已有很多文献报导。醚类合成的相转移催化剂，多采用季铵盐、季磷盐、冠醚以及线状聚氧乙烯化合物。但季铵盐的乳化作用明显，给产物的分离、纯化会带来一定的困难；冠醚类价格昂贵，且有毒性，应用亦受到一定限制。所以近年来一直是个热点研究。
相转移催化反应的基本原理，是利用催化剂的分子结构中既有可溶于水相，又可溶于有机相的官能团。对于亲和取代反应，在少量水存在时，催化剂可先与水相中的亲核试剂反应形成离子对，使原来不溶于有机相的亲核试剂易入有机相中参与反应。
2 设计方案论证
2.1 原料路线的选择
对硝基苯甲醚是可以用力合成医药，有机染料和颜料等的重要原料，历来的合成路线主要有3种：对硝基苯酚与氯甲烷反应法、苯甲醚硝化法和对硝基氯苯和甲醇钠反应法。前两种方法因为合成路线长，分离过程复杂，且原料供应紧张，不适宜工业化生产，目前我国都采用对硝基氯苯法，在大量甲醇存在下和固体氢氧化钠在加压釜中反应约10h-13h合成NPM。但该工艺存在着一些问题，比如说甲醇消耗量大，反应时间长，反应收率低，副产物生产量大，环境污染严重等问题。根据上述工艺缺点，采用相转移催化法合成NPM，以克服现行工艺中反应条件苛刻，水解副产物多，废水量大等缺点，所以采用相转移催化法能创造更多的社会、经济和环境的效益[3]。
通过对不同工艺路线的研究和对比，确定了本设计用对硝基氯苯、甲醇和氢氧化钠为原料，用TEBAC作相转移催化剂，在常压下合成对硝基苯甲醚的工艺路线。
2.2 生产方法的可行
本工艺应用对硝基氯苯与甲醇，氢氧化钠反应，以TEBAC为相转移催化剂制得对硝基苯甲醚。反应如下：
反应温度80℃ ，反应时间2h的条件下成了对硝基甲醚。对硝基氯苯的转化率为0.9355％ ，对硝基苯甲醚的收率88.95％ ，纯度为98.8％ 。此工艺操作简单，副反应少，季铵盐的催化效果好。季铵盐作为催化剂虽然不太稳定，但却是相转移催化剂中研究的最早、应用较广的一类相转移催化剂。同时，随着氢氧化钠用量增加，转化率增高。因此本反应选则了35%的NaOH溶液。
本工艺反应条件温和，在常压下，反应时间短，转化率和收率均高，是一条可行的新的工艺路线和方法。本反应需要进行1次结晶，洗涤1次，借此保证产品的纯度。
2.3 生产规模确定
工业化日产量：4000 Kg
平均工作日：300天
工业化年产量：1200吨/年
2.4 技术可行性
本设计采用三相催化合成对硝基苯甲醚的方法。反应机理为相转移反应机理。为选择最佳生产条件，通过变化不同的对硝基氯苯与甲醇的配比，氢氧化钠的浓度，催化剂的种类，催化剂的用量，保温时间来确定最佳操作条件。
下一篇：抗菌剂PHMG制备及改性研究