3,5二氨基苯甲酸液相催化加氫工藝研究

孫小勇 厲業敏

摘 要：以3，5-二硝基苯甲酸和氫氣為原料，在催化劑的作用下反應生成3，5-二氨基苯甲酸。本論文研究了液相催化加氫制備3，5-二氨基苯甲酸的反應過程，考察了反應壓力、反應時間、反應溫度、攪拌轉速等相關因素對液相催化加氫反應的影響。

關鍵詞：3，5-二氨基苯甲酸;液相;催化加氫

0 前言

3，5-二氨基苯甲酸是一種重要的染料中間體，同時也是一種重要的醫藥中間體。其合成方法主要有以下幾種：鐵粉還原、電解還原、肼還原、催化加氫。肼的毒性比較大，電解還原耗能高，不適用于工業大生產裝置;鐵粉還原工藝簡單、設備簡單、副反應少，但是會產生大量的鐵泥和廢水，污染嚴重，屬于國家淘汰目錄里的生產工藝。但現在大部分企業仍在使用鐵粉還原工藝生產3，5-二氨基苯甲酸，而隨著國內外對環保的要求越來越高，這些企業面臨的環保壓力也越來越大，承擔的環保風險也越來越大。

催化加氫工藝分為氣相催化加氫和液相催化加氫。氣相催化加氫是指以氣態反應物進行的加氫還原，實際上為氣--固相催化反應。此法僅適用于沸點較低、容易氣化的硝基物的還原。國內目前的硝基還原生產工藝大部分均采用流化床氣相加氫技術。該工藝反應控制的溫度比較高，需要將反應的原料加熱汽化后進流化床反應，因此需要增加一次蒸汽及電能的消耗。另外，由于反應的溫度比較高，反應的副產物也比較多，既影響產品的質量，也增加產品的消耗;為提高反應的轉化率、避免催化劑失活，通常采用較大的氫油體積比，在加氫反應完成后，會富余大量的氫氣，這些富余的氫氣需要經過循環氫壓機增壓后，與原料氫氣混合作為反應的氫氣進料，需要增加大量的電能消耗;流化床一般使用銅系催化劑，催化劑在生產過程中會逐漸失活，所以流化床每生產一段時間后要停車對催化劑進行再生，在再生及投料的轉換過程中，尤其是投料初期及催化劑單程后期，產品中的副產物都比較高，產品質量的波動比較大。

液相催化加氫分為間歇釜式反應工藝和液相無溶劑連續加氫工藝。液相無溶劑連續加氫工藝為利用兩個串聯的反應器，在催化劑的作用下，在合適的溫度和壓力條件下連續生產。該工藝與流化床汽相加氫及反應釜間歇加氫相比有以下優點：

技術先進，與流化床汽相加氫相比，流化床裝置較大，系統設備也比較多，液相無溶劑連續加氫工藝設備少，設備的體積小。反應溫度低，原料不需要汽化，沒有循環氫，可節約大量的能源消耗。與反應釜間歇加氫相比，連續生產降低了操作的勞動強度，而且反應穩定，產品質量穩定，操作更好控制。而且系統的負荷可以在50%～110%之間根據生產情況進行調節，適應性更好。

產品質量好，與流化床反應相比，由于反應溫度控制比較低，反應的副產物更少，產品質量得以提升，而且系統不需要進行再生轉換，避免了再生及投料的轉換過程中引起的產品質量的波動。

液相無溶劑連續加氫技術因為反應的溫度較低，不需要將原料汽化，沒有汽化器、電加熱器。且沒有循環氫氣，不需要氫氣循環增壓機。因此液相無溶劑連續加氫技術，在投資方面與相同產能的流化床氣相加氫相比，投資要少。

操作簡單，安全性好。與流化床氣相加氫相比，由于設備少，而且沒有流化床生產需定期再生的轉換過程，操作更簡單，并且消除了系統轉換過程中安全隱患。

因此研究以3，5-二硝基苯甲酸為原料，經液相連續催化加氫合成3，5-二氨基苯甲酸的工藝具有很好的工程應用價值和市場前景。

1 實驗原料與器材

1.1 原料及產品性質

1.1.1 3.5-二硝基苯甲酸性質

分子式：C7H4N2O6，白色至淡黃色單斜棱形結晶。熔點205～207℃，沸點300～303℃;易溶于醇和冰醋酸，微溶于水、醚、二硫化碳，能溶于強酸和堿;能隨水蒸氣揮發。

1.1.2 3.5-二氨基苯甲酸性質

分子式：C7H8N2O2，針狀固體。熔點228℃（緩慢加熱），240℃（快速加熱）;一般含一個結晶水，在110℃失去結晶水;微溶于水，且久置分解;溶于乙醇和乙醚。

1.2 實驗用設備

1L高壓反應釜一臺（帶控溫顯示），氫氣鋼瓶一只，電子秤一臺（0-10kg），氣相色譜儀一臺，真空泵一臺（抽濾用），燒杯等。

1.3 實驗用原料

3，5-二硝基苯甲酸、水、液堿（30%）、5%Pd/C催化劑（濕品，含水53.4%）。

2 實驗過程

實驗進行了三批，以其中的第二批為例，介紹一下實驗過程：

稱取二硝基苯甲酸80g，加入40g NaOH（濃度30%），加水500mL，3.5g 5% Pd/C催化劑（濕品，含水53.4%）;置換升溫。

3 實驗結果

從該反應條件來看，反應壓力在1.0MPa下，反應溫度在85～100℃之間，反應條件很容易滿足;反應時間在1h左右，反應平穩，反應終點判斷明顯（達終點時壓力明顯上升，溫度下降）。從三批物料的分析結果來看，本反應轉化率較高，主成分含量都在99.5%以上，副反應較少，反應比較理想，可進行下一步工業化生產研究。