本发明属于现代煤化工领域,涉及一种煤焦油中蒽油馏分高效分离及高值化应用,尤其涉及一种富蒽抽提液选择加氢制9,10-二氢蒽和咔唑的方法。
背景技术:
1、煤焦油是焦煤热加工的产品之一,是一类由具有2-5个苯环缩合的芳香族化合物组成的混合物。从室温加热到400℃对煤焦油进行蒸馏可以得到一系列具有不同工业用途的液体馏分。蒽油是煤焦油260-400℃主要馏分,占煤焦油总量的20~25%,是焦油蒸馏过程中最有价值部分,在化学生产、药物研究等方面比沥青更具价值。蒽油是蒽、咔唑、菲的主要来源。
2、蒽和咔唑都是煤焦油蒽馏分中的高附加值产品,蒽是一种固态多环芳烃,由三个稠苯环组成,蒽及其衍生物被广泛用作染料、药物和抗氧化剂的起始材料以及聚合物制造的单体。蒽加氢产物9,10-二氢蒽在现代化工有着许多重要应用,以9,10-二氢蒽为中间体可以制备治疗心血管疾病的脉络宁二氢蒽,基于9,10二氢蒽还可以制备一类有机光电材料。此外,9,10-二氢蒽还可以作为一种良好的供氢溶剂。咔唑基聚合物材料具有独特的电学、电化学和光学性质,并且通过不同的合成策略可以微调物理化学性质,从而为大量电子应用带来高性能材料。随着如此广泛的应用,蒽和咔唑的需求量逐年增加,特别是咔唑。尽管咔唑现在可以化学合成,但由于成本和废物问题,目前生产中使用的超过90wt%的咔唑仍然是通过从蒽油中分离纯化获得的。随着精细化工的进展和有机合成技术的进步,蒽、咔唑的需求量也在增加。
3、精蒽提纯主要有区域熔融法、乳化液膜法、超临界流体萃取法、溶剂法、蒸馏法、溶剂结晶法等多种方法。区域熔融法、乳化液膜法、超临界流体萃取法是蒽、菲、咔唑分离的最新方法。然而,区域熔融法操作复杂,乳化膜分离技术不稳定,超临界流体萃取法对设备要求较高,且蒽、菲、咔唑在常见的超临界co2流体中溶解性较差,对粗蒽的分离效果不明显。因此,这三种新兴方法目前多处在实验阶段,值得进一步研究与推广。
4、中国专利cn1121103a报道了一种采用混合溶剂萃取沉淀法直接从煤焦油中提取高纯度的蒽、菲、咔唑。即利用蒽、菲、咔唑在混合溶剂中的溶解度不同以及在混合溶剂中析出的先后顺序来达到精制的目的。由于蒽、咔唑结构、性质类似,在常规溶剂中分配系数相差不大,使蒽、咔唑分离难度增加,影响分离效率。
5、中国专利201410415342.x以溶剂法提纯精蒽后的咔唑蒽渣或以提纯精咔唑后的半精咔唑为原料,通过亲脂、亲脂-亲水、亲水等混合溶剂的调节提取到精制咔唑,但是此类方法存在生产规模小、溶剂用量大的缺点。
6、中国专利cn100548983c是一种精馏-溶剂法工艺,由于菲的升华,会使塔顶冷凝器和真空系统堵塞精馏操作无法进行。
7、中国专利cn107162867a将蒽油经过精馏工序得到的蒽油馏分和咔唑油馏分二次结晶得到精蒽和咔唑,但精馏操作存在设备复杂、能耗和成本高等问题。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种将粗蒽中蒽、菲、咔唑简洁、高效分离的方法,经过二甲苯两次提纯富集蒽和咔唑,在固定床反应器中,采用金属硫化物催化剂使富蒽抽提液中的高附加值蒽高选择性加氢为9,10-二氢蒽,之后通过离心、干燥实现蒽、咔唑简洁有效地分离应用,解决了传统蒽、菲和咔唑分离提纯过程中工艺流程复杂、难分离、环境污染严重等问题。
2、本发明的技术方案:
3、一种富蒽抽提液选择加氢制9,10-二氢蒽和咔唑的方法,步骤如下:
4、1)将粗蒽与二甲苯混配,加热搅拌后热过滤得到滤饼1和滤液1,之后滤饼1和二甲苯混配,加热搅拌后热过滤得到滤饼2和滤液2,滤液1和滤液2为菲富集溶液,滤饼2为蒽-咔唑富集物;
5、2)将步骤1)中的蒽-咔唑富集物加入到十氢萘中,120℃温度条件下溶解得到富蒽抽提液,之后120℃温度条件下进料进行加氢反应,使蒽全部转化生成加氢产物,咔唑几乎不加氢,之后通过离心、干燥对蒽加氢产物和精制咔唑进行分离。
6、所述的粗蒽中含有40wt.%的蒽、30wt.%的菲、20wt.%的咔唑,其余为不可避免地杂质。
7、步骤1)中粗蒽和二甲苯混配条件:粗蒽和二甲苯质量比为1:2.5,溶解温度为120℃,过滤温度为45℃。
8、步骤1)中滤饼1和二甲苯混配条件:滤饼1和二甲苯质量比为1:2.5,溶解温度为120℃,过滤温度为45℃。
9、所述蒽-咔唑富集物中含有<1wt.%的菲、50wt.%的蒽、30wt.%的咔唑,蒽的回收率为75%,咔唑回收率为85%。
10、步骤2)中加氢反应的温度为140~240℃,体积空速为3.6~8.4h-1,反应压力为3~7mpa。
11、步骤2)中催化剂为经过硫化之后γ-al2o3负载金属ni、mo催化剂;其中,γ-al2o3负载金属ni、mo催化剂中ni、mo的负载量为10%,ni、mo的摩尔比为1:3。
12、本发明的有益效果:
13、(1)本发明采用先进的反应耦合分离技术,从富蒽抽提液中提取咔唑,不仅适用于传统染料农药等领域,也满足光电新材料等高端领域的应用要求,使市场向新兴的高端领域延伸。
14、(2)本发明对蒽高选择性加氢产物主要是对环境友好的9,10-二氢蒽。9,10-二氢蒽可以用于生产染料原料蒽醌,价格低廉,更具市场竞争力,可以完全取代苯酐缩合工艺,对企业生产发展形成有力支撑。
15、(3)本发明采用反应耦合分离技术制备的9,10-二氢蒽与咔唑,产品易通过离心、干燥分离,从而简洁高效的提取高附加值产品咔唑。
16、(4)本发明操作工艺简单,价格低廉,对设备腐蚀性小,加氢反应避免采用高能耗精馏工艺,具有节能减排、环境友好的特点。
1.一种富蒽抽提液选择加氢制9,10-二氢蒽和咔唑的方法,其特征在于,步骤如下:
2.根据权利要求1所述的富蒽抽提液选择加氢制9,10-二氢蒽和咔唑的方法,其特征在于,步骤1)中粗蒽和二甲苯混配条件:粗蒽和二甲苯质量比为1:2.5,溶解温度为120℃,过滤温度为45℃。
3.根据权利要求1所述的富蒽抽提液选择加氢制9,10-二氢蒽和咔唑的方法,其特征在于,步骤1)中滤饼1和二甲苯混配条件:滤饼1和二甲苯质量比为1:2.5,溶解温度为120℃,过滤温度为45℃。
4.根据权利要求1所述的富蒽抽提液选择加氢制9,10-二氢蒽和咔唑的方法,其特征在于,步骤2)中加氢反应的温度为140~240℃,体积空速为3.6~8.4h-1,反应压力为3~7mpa。
5.根据权利要求1所述的富蒽抽提液选择加氢制9,10-二氢蒽和咔唑的方法,其特征在于,步骤2)中催化剂为经过硫化之后γ-al2o3负载金属ni、mo催化剂。
6.根据权利要求5所述的富蒽抽提液选择加氢制9,10-二氢蒽和咔唑的方法,其特征在于,γ-al2o3负载金属ni、mo催化剂中ni、mo的负载量为10%,ni、mo的摩尔比为1:3。