淺析氧體加酸溫度對萘系染料中間體產品的影響

蒙紅平

(重慶化工職業學院，重慶　400020)

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淺析氧體加酸溫度對萘系染料中間體產品的影響

蒙紅平

(重慶化工職業學院，重慶400020)

6-硝基-1,2-重氮氧基萘-4-磺酸(簡稱6-硝)屬萘系染料中間體，是2-萘酚的深加工產品。以1,2-重氮氧基萘-4-磺酸(簡稱1,2,4-酸氧體)為原料與混酸(硝酸與硫酸混合配比)進行硝化反應制得6-硝基-1,2-重氮氧基萘-4-磺酸溶液，再經過離析加水，隨著硝化料的加入使體系形成弱酸環境，通過降溫使6-硝基-1,2,4-酸氧體晶體析出。實際生產中為得到更好的晶體，從加混酸的溫度上入手，經過反復實驗找出在加混酸過程中合理的反應溫度對產品的影響。

6-硝；氧體；溫度影響

6-硝基-1.2-重氮氧基萘-4-磺酸(簡稱6-硝)是重要的染料中間體，是2-萘酚的深加工產品，6-硝基-1,2-重氮氧基萘-4-磺酸為黃色結晶。加熱到302 ℃時開始分解，燃燒時有急劇分解現象。極易溶于水，其飽和水溶液可在水中重結晶。加硫酸也能析出結晶。主要用于制造酸性媒介黑A，酸性媒介黑T等染料。[1]

1　實驗藥品的物化性質

1.1硫酸

硫酸俗稱98酸，硫酸的分子式為H2SO4分子量為98.07。濃硫酸是一種無色、無臭、透明的油狀液體，20 ℃時的密度為1.83 g/cm，結晶溫度為0.7 ℃。

硫酸的化學性很活潑，幾乎能與所有金屬及其氧化物、氫氧化物反應生成硫酸鹽，還能和其他無機酸的鹽類作用。硫酸在溶于水和稀釋時入出大量的熱，溶解熱為92 kJ·mol-1。稀釋時應將硫酸慢慢注入水中，并不斷攪拌，切勿將水注入酸

中。以防酸液表面局部過熱面發生爆炸噴酸事故。嘗試低于78%的硫酸與金屬反應放出氫氣。硫酸具有強烈的腐蝕性、氧化性、吸水性，能與多種金屬和非金屬發生作用。市售的工業硫酸為無色至微黃色，甚至紅棕色。生產上習慣將含硫酸在78%以下的硫酸水溶液稱硫酸，將90%～100%濃度范圍的硫酸水溶液稱濃硫酸。

1.2硝酸

HNO3分子量63.01。

純硝酸為無色發煙液體。一般商品帶有微黃色，發煙硝酸是紅褐色液體。硝酸具有刺激性，且不穩定，遇光或熱分解放出二氧化氮。比重1.5027(25 ℃)。沸點83 ℃，冰點-42 ℃。硝酸溶于水可以任何比例混合，溶解時放熱。硝酸水溶液具有導電性。濃硝酸是強氧化劑，能使鋁鈍化，不至腐蝕。濃硝酸和有機物、木等相混能引起燃燒，含有蛋白質的物質遇硝酸，即生成一種鮮明的黃蛋白酸黃色物質。硝酸具有酸類的同性。

1.31.2-重氮氧基萘-4-磺酸(1.2.4-酸氧體)

1.2-重氮氧基萘-4-磺酸(簡稱：氧體):

分子式：C10H6N2O4S；

分子量250.23；

性狀：黃色針狀結晶或糊狀物，微溶于水，溶于堿。其鈉鹽熔點168 ℃。易燃，加熱到100 ℃左右可能爆炸；

用途：本品為染料中間體，用以合成酸性媒介染料、偶氮染料、重鉻染料和硝基重氮氧化物等。

2　實　驗

2.1主要試劑

濃硫酸(工業級)；混酸(H2SO4、HNO3，工業級)，生產制備；1.2.4-酸氧體(工業級)，生產制備。

2.2主要儀器設備

YOO230真空泵；JYT-5托盤天平，江蘇金壇中大儀器廠；DJ-1電機攪拌，電爐(1000 W)；溫度計(100 ℃)；漏斗；三口瓶(1000 mL); 量筒(1000、250、100 mL)；滴液漏斗(100 mL); 燒杯(3000 mL)。

2.3實驗原理[2]

2.3.1硝化反應原理

2.3.2離析原理

結晶原理：溶質從溶液中析出的過程，可分為晶核生成(成核)和晶體生長兩個階段，兩個階段的推動力都是溶液的過飽和度。結晶的方法：按產生過飽和度的手段分以下三種：

冷卻結晶：將溶液冷卻，使之成為過飽和。

蒸發結晶：除去部分溶劑使溶液成為過飽和。

真空結晶：將溶液在真空下閃急蒸發，溶液在濃縮和冷卻雙重作用達到過飽和。

此外，還有鹽析結晶等其他方法。

3　6-硝基-1,2重氮氧基萘-4-磺酸的研制

本實驗結合生產工藝條件在實驗中通過改變加混酸的溫度進行實驗，從而找出比較合理的方法來合成6-硝基-1,2,4-酸氧體。不僅在理論上可行，還考慮到現實的實驗試劑和條件，從而選出最佳的實驗方案。圖1是實驗流程圖[3]。

圖1　實驗流程圖

3.1溫度對硝化反應加酸的影響實驗

3.1.1硝化操作步驟及實驗現象

(1) 向3個三口瓶中分別準確量取225 mL濃硫酸加入，啟動攪拌;

(2) 加氧體:準確稱取180 g氧體緩慢加入，注意控制物料內的溫度在45～50 ℃之間，攪拌至氧體完全溶解，此時溶液變為綠色;

(3) 降溫加混酸: 當溫度降至(24～27 ℃、27～30 ℃、30～33 ℃)時，開始滴加82.5 mL混酸，控制在1.5 h加完(加混酸速度過快，容易漲鍋冒紅煙)。此反應是放熱反應，注意控制水浴的冷卻水的溫度，保證物料反應的溫度控制在所需溫度范圍內，此時物料的顏色為棕色(注意攪拌不能停止，以防引起爆炸；溫度越高，加酸度越快越易漲鍋);

(4)保溫:混酸加完后保溫4 h，此時物料的體積慢慢開始膨脹且產生了大量的氣泡。

3.1.2離析操作步驟及實驗現象

(1)向3個燒杯中分別量取1460 mL水加入，啟動攪拌；

(2)緩慢加入硝化料，放料的過程中控制溫度在45～50 ℃ 內;

(3)降溫，分析酸度，待溫度降到15 ℃時，燒杯中析出大量的黃色晶體;

(4)抽濾，將產品裝在布氏漏斗中用真空泵抽濾(注意：抽濾壓力不要過大，以免使濾紙破裂；剪濾紙時要盡量使濾紙和漏斗內邊緣一樣大以免在抽的過程漏氣，抽出產品；有必要時加入2張濾紙。這些都會影響到產品的質量，抽濾時要抽干，以免影響產品質量)，取樣標記好后送去檢驗處檢測。

3.2加大溫度范圍實驗

擴大溫度范圍進行實驗，考慮到在生產時，硝化加完氧體后會大量放熱，我們將溫度范圍增大進行了系列實驗，縮短了降溫至待加混酸的時間，從而提高了生產效率。操作步驟同上，只是改變硝化加混酸的溫度范圍為25～30 ℃、30～35 ℃、35～40 ℃[4]。

4　結果與分析

4.1溫度對硝化反應影響的實驗分析

表1　溫度控制在24～27 ℃的數據

由表1可知：當實驗其它條件一定，硝化加混酸溫度控制在24～27 ℃時，實驗所得6-硝的平均折百量為135.29 g，8-硝的平均折百量為2.34 g。

表2　溫度控制在27～30 ℃的數據

由表2可知：當實驗其它條件一定，硝化加混亂酸溫度控制在27～30 ℃的數據時，實驗所得6-硝的平均折百量為139.50 g，8-硝的平均折百量為2.19 g。

表3　溫度控制在30～33 ℃的數據

如表3可知：當實驗其它條件一定，硝化加混酸溫度控制在30～33 ℃時，實驗所得6-硝的平均折百量為143.84 g，8-硝的平均折百量1.94 g。

4.2擴大溫度范圍進行實驗

表4　擴大溫度范圍的數據

由表4可知：當實驗其它條件一定，硝化加混酸溫度控制在25～30 ℃時，實驗所得6-硝所得平均折百量為143.23 g，8-硝的平均折百量為1.95 g。當實驗其它條件一定，硝化加混酸溫度控制在30～35 ℃時，實驗所得6-硝所得平均折百量為141.86 g，8-硝的平均折百量為2.18 g。當實驗其它條件一定，硝化加混酸溫度控制在35～40 ℃時，實驗所得6-硝所得平均折百量為137.66 g，8-硝的平均折百量為2.42 g。

數據處理及結論：從以上數據可表明對于硝化反應的溫度影響了各種物質的生成，溫度越低，6-硝的收率提高，結合生產工藝和生產成本，建議加混酸溫度范圍為30～33 ℃。

5　結　論

通過以上的實驗我們能得到結論：硝化反應加混酸的溫度過高，物料易漲鍋，且得到的產品中，生成 的8-硝等副產物較多，從而降低了6-硝的收率。避免因為溫度過高發生劇烈反應引起漲鍋、溢料、報廢物料來損失，縮短生產時間以提高生產效率；另外從生產效益出發，選擇生產的溫度范圍為30～33 ℃ 的范圍內比較合適。

[1]梁誠. 2-萘酚及兩種深加工產品合成工藝之改進[J].南化科技信息,1995(4):10-13.

[2]梁誠.2-萘酚及其衍生產品合成工藝進展[J].染料工業，2001,38(5):17-19.

[3]徐丹,董學亮,劉明,等.2-硝基-1-萘酚的合成[J].化學研究,2005(3):40-41.

[4]吳麗, 王樂, 郭增強, 等.兩步法合成2-硝基-1-萘酚的研究[J].石油化工應用,2013(10):44-45.

Analysis of the Effect of Oxygen Temperature on the Intermediate Products of Naphthalene Series Dyes

MENGHong-ping

(Department of Chemical Engineering, Chongqing Chemical Industry Vocational College,Chongqing 400020,China)

6-nitro-1，2-diazoxynaphthalene-4-sulfonic acid is a naphthalene dye intermediate, a deep processed product of 2-naphthol. Taking 1,2-Naphthoxydiazo-4-sulfonic acid as raw materials and mixing (the mixed ratio of nitric acid and sulfuric acid) acid nitration reaction of 6-nitro-1,2-diazoxynaphthalene-4-sulfonic acid solution, after segregation of water, with nitrification material adding system, a weak acid environment was formed by cooling the 6-nitro-1,2-diazoxynaphthalene-4-sulfonic acid crystal precipitation. In the practical production, the effect of the reaction temperature on the product was obtained from the temperature of the mixed acid and the temperature of the mixed acid.

C10H5N3O6S; ferrite; temperature influence

蒙紅平(1980-)，男，甘肅人，本科，主要研究方向為化工工藝學。

TQ61

A

1001-9677(2016)03-0134-04