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CN106995382A - 一种催化氢化法生产3-甲基-4-氨基苯甲酸的方法 - Google Patents

一种催化氢化法生产3-甲基-4-氨基苯甲酸的方法 Download PDF

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CN106995382A CN201610046158.1A CN201610046158A CN106995382A CN 106995382 A CN106995382 A CN 106995382A CN 201610046158 A CN201610046158 A CN 201610046158A CN 106995382 A CN106995382 A CN 106995382A
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侯卫波
唐国武
韩龙凯
王超
李娟�
王光
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Ji'nan Run Chemical Technology Co Ltd
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    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
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    • C07C227/04Formation of amino groups in compounds containing carboxyl groups
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
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Abstract

本文公开了一种催化加氢法生产3-甲基-4-氨基苯甲酸的方法。将3-甲基-4-硝基苯甲酸溶于水溶液中,加入氢化釜,加入催化剂,通入氢气,氢化反应后,酸化、结晶干燥得3-甲基-4-氨基苯甲酸。本发明原料转化率100%,所得产品为白色粉末,色谱纯度:99%以上,收率可达95%以上。

Description

一种催化氢化法生产3-甲基-4-氨基苯甲酸的方法
技术领域
本发明涉及一种有机酸的生产方法,具体的说是一种催化氢化法生产3-甲基-4-氨基苯甲酸的方法。
背景技术
3-甲基-4-氨基苯甲酸是一类重要的染料,医药中间体,以它为原料,可以开发出许多高附加值下游产品。一系列由其衍生的黄色活性染料,即可作为深黄色染料来使用,也可作为黑色染料中的黄色组分,当前市场需求量较大。3-甲基-4-氨基苯甲酸一般以3-甲基-4-硝基苯甲酸为原料经还原反应得到。文献中涉及3-甲基-4-硝基苯甲酸还原制备3-甲基-4-氨基苯甲酸共有三种途径:即铁粉还原、肼还原和加氢还原三条路线。采用铁粉还原法生产3-甲基-4-氨基苯甲酸,成本较低,生产已较成熟,但劳动条件差,铁泥造成的环境污染严重,一般已不采用。印度学者Gowda 用肼甲酸盐作为还原剂,用铁粉还原也取得了成功,但至今只是在实验室中实验,要进一步在工业大规模生产应用尚有待时日。从产品质量和环保角度考虑,加氢还原是首选路线。
发明内容
本发明针对国内3-甲基-4-氨基苯甲酸的现状,提供了一种催化加氢法生产3-甲基-4-氨基苯甲酸的方法。此方法具有工艺简单、无污染,由3-甲基-4-硝基苯甲酸制备3-甲基-4-氨基苯甲酸附加值高等特点。
本发明是根据催化加氢法研发出的工艺,其特点在于本方法采用催化氢化法,所得产品质量提高,收率增高,成本降低,生产稳定,适合工业化大生产,且本方法采用环境友好的反应介质,可实现催化剂和溶剂的循环利用,无三废排出,减轻了环境压力。
下面具体阐述实现本发明目的的技术方案:
⑴用碱液溶解3-甲基-4-硝基苯甲酸,配置质量百分含量为5-30%的3-甲基-4-硝基苯甲酸溶液;
⑵将溶液加入到氢化反应釜内,加入3-甲基-4-硝基苯甲酸质量0.1-3%的催化剂,通入氢气,压力控制在0.3-1.0Mpa,温度控制在50-100℃,搅拌转速150-200r/min,进行氢化反应反应;
⑶将反应液过滤,滤液加入酸调节ph值为4-5,降温至常温,离心烘干得成品。
本发明所得成品3-甲基-4-氨基苯甲酸,外观呈现白色,长期放置不变色,含量在99%以上,收率95%以上。
本发明提供了一种温度和压力相对较低,且转化率相对较高,可实现催化剂连续套用的方法,可大幅度地降低成本,提高产量,安全性高,适用于工业化大规模生产,且无三废污染,属于环境友好工艺。采用水作为溶剂,来源广泛,成本低,又不会产生污染,安全性高,并且水能和物料在一定条件下完全相溶,有显著的经济效益和社会效益。以贵金属负载作为催化剂,仅仅负载一种金属,减少了金属的使用,降低了成本,催化剂在水中可促进反应的进行,使反应条件温和,所得产品质量好。所用的水和催化剂均可循环利用,大大降低了生产成本,并且无三废污染。
本发明经过对工艺的改进,采用水- 金属/ 活性炭催化剂体系,虽然负载金属比传统的镍催化剂贵,但经过反复试验,发现催化剂在反应中可循环套用,套用次数可达数十次以上,本发明中催化剂套用后,新加入的催化剂仅为原先量的1/10左右,大大降低,这样从整体上催化剂的使用量远小于单次使用量,成本降低,与传统催化剂价格相当,克服了贵金属作为催化剂成本高的技术难题,且所用的溶剂为水,来源广泛,也可循环套用,不会污染环境,是环境友好型溶剂。
具体实施措施:
下面通过具体实施例对本发明进行进一步的阐述,应该明白的是,下述说明仅是为了解释本发明,并不对其内容进行限制。
下述实施例以本公司连续化生产设备为例,详细阐述本发明的工艺过程,所用主要原料为:3-甲基-4-硝基苯甲酸(工业级,99%)、氢气(工业级,99.9%)、金属/C 催化剂(自制);所用主要设备为:精制釜(5m³);氢化釜(5m³),计量槽(5m³),酸化釜(5m³),过滤器(精密)。
本发明所用的水为去离子水,所用催化剂为负载在活性炭上的金属(自制)。虽该系列催化剂价格稍贵,但由于活性较高,用量较少,已在工业上普遍应用,但在3-甲基-4-硝基苯甲酸生产3-甲基-4-氨基苯甲酸的工艺中却未见报道。
实施例1:
以200公斤3-甲基-4-硝基苯甲酸为例,所用催化剂为自制催化剂,生产过程中使用催化剂的总量为原料的0.1-3%(0.2-6公斤),水总量为原料的8倍(1600公斤),在氢化前,3-甲基-4-硝基苯甲酸、水和催化剂投入釜的顺序如下。
1、把3-甲基-4-硝基苯甲酸200公斤,水1600公斤加入反应釜,通过加入氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸钾等,调节反应液ph值为7-8,气体置换。
2、通入氢气,氢化反应开始,控制反应温度为80±5℃,控制反应压力为0.3-1.0Mpa。
3、反应结束过滤催化剂,滤液通过加入盐酸、硫酸等酸化剂,调节其ph值为4-5,有大量结晶析出,待晶体全部析出后,过滤、滤饼烘干,得到成品3-甲基-4-氨基苯甲酸。
4、按照上述方法制得的产品进行分析,3-甲基-4-硝基苯甲酸的转化率为100%,3-甲基-4-氨基苯甲酸的选择性为99.6%,3-甲基-4氨基苯甲酸含量为99.9%,收率为96.5%。
实施例2:
以200 公斤3甲基-4-硝基苯甲酸生产3-甲基-4-氨基苯甲酸为例,生产过程中使用的催化剂为贵金属催化剂(自制),用量为3-甲基-4-硝基苯甲酸的0.1-3%(0.2-6公斤),水总量为原料的8倍(1600 公斤),在连续生产时,3-甲基-4-硝基苯甲酸、水和催化剂是按照(一)的顺序加入,为考察工艺的稳定性,连续进行五次实验,其结果为表1如下:
反应条件:温度80±5℃,压力0.3-1.0Mpa,ph7-8。
从表上看出,3-甲基-4-硝基苯甲酸转化率为100%,3-甲基-4-氨基苯甲酸的选择性在99.5%以上,成品含量在99.7%以上,收率在97%以上。
实施例3:
以200 公斤3-甲基-4-硝基苯甲酸生产3-甲基-4-氨基苯甲酸为例,生产过程中使用催化剂为贵金属催化剂,用量为3-甲基-4-硝基苯甲酸的0.1-3%(0.2-6公斤),水总量为原料的8倍(1600 公斤),在连续生产时,按照实施例1 的生产工艺进行反应,不同的是催化剂进行循环套用。每一釜反应结束,压滤完催化剂后,将催化剂反吹进反应釜内,补加0.1-0.5公斤的催化剂,经行催化剂的循环套用。催化剂开始套用后,新催化剂的加入量大为减少,仅为原来的5%-25%,大大降低了成本,经大量生产实验,此催化剂可连续套用十次以上。
为了降低催化剂用量,节约成本,现按照实施例2 的方法进行了催化剂套用实验,每次补加新催化剂的量是硝基物的0.1%(即原来催化剂使用量的10%),连续套用五次,结果见表2。
反应条件:温度80±5℃,压力0.3-0.6Mpa,ph7-8。
从表上看出,3-甲基-4-硝基苯甲酸转化率为100%,3-甲基-4-氨基苯甲酸的选择性在99.5%以上,成品含量在99.7%以上,收率在97%以上,与不套用的结果基本一致,但催化剂的用量和生产成本却可以大幅度下降。
施例4:
以200公斤3-甲基-4-硝基苯甲酸为例,所用催化剂为贵金属催化剂,生产过程中使用催化剂的总量为原料的0.1-3%(0.2-6公斤),水总量为原料的8倍(1600公斤),在氢化前,3-甲基-4-硝基苯甲酸、水和催化剂投入釜的顺序如下。
1、把3-甲基-4-硝基苯甲酸200公斤,水1600公斤加入反应釜,通过加入氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钠等,调节反应液ph值为7-8,气体置换。
2、通入氢气,氢化反应开始,控制反应温度为80±5℃,控制反应压力为0.3-1.0Mpa。
3、反应结束,过滤回收催化剂,回收的催化剂循环使用。
4、滤液通过加入盐酸、硫酸等酸化剂,调节其ph值为4-5,有大量结晶析出,待晶体全部析出后,过滤、滤饼烘干,得到成品3-甲基-4-氨基苯甲酸。
5、结晶后过滤出的滤液,经减压蒸馏浓缩,进一步析出结晶,在浓缩之前加入无机类抗氧化剂,以防止溶液中的3-甲基-4-氨基苯甲酸氧化。浓缩的水和蒸馏出的水,加入氢化釜,进行循环套用,避免环境污染和资源浪费。
6、按照上述方法制得的产品进行分析,3-甲基-4-硝基苯甲酸的转化率为100%,3-甲基-4氨基苯甲酸的选择性为99.6%,3-甲基-4氨基苯甲酸含量为99.9%,收率为96.5%。
随着上述生产步骤的重复进行,催化剂和水进行着大量的套用和重复利用的工作,避免了环境污染和资源浪费。

Claims (6)

1.一种催化加氢法制备3-甲基-4-氨基苯甲酸的方法,其特征在于该方法包括如下步骤:
用碱液溶解3-甲基-4-硝基苯甲酸,配置质量百分含量为5-30%的3-甲基-4-硝基苯甲酸溶液;将溶液加入到氢化反应釜内,加入催化剂,通入 氢气,在一定的压力和温度下,进行氢化反应;反应液过滤,滤液经过酸化,结晶干燥得成品。
2.根据权利要求1所述的催化加氢法制备3-甲基-4-氨基苯甲酸的方法,其特征在于步骤⑴所述的碱液为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸钾等溶液。
3.根据权利1要求所述的催化加氢制备3-甲基-4-氨基苯甲酸的方法,其特征在于步骤⑴所述碱的加入量为硝基物当量,水与3-甲基-4-硝基苯甲酸质量比为3-10:1。
4.根据权利1要求所述的催化加氢制备3-甲基-4-氨基苯甲酸的方法,其特征在于步骤⑵所述催化剂为负载有金属的活性炭,所属金属为贵金属,负载量为0.1-3%。
5.根据权利1要求所述的催化加氢制备3-甲基-4-氨基苯甲酸的方法,其特征在于步骤⑵所述催化剂加入量为3-甲基-4-硝基苯甲酸质量的0.1-3%,氢气通入量保持还原釜压力为0.3-1.0Mpa,反应温度为50-100℃,搅拌转速为150-200转。
6.根据权利1要求所述的催化加氢制备3-甲基-4-氨基苯甲酸的方法,其特征在于步骤⑶所述酸化调节ph值为4-5,结晶温度为常温。
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