專利名稱：一種以粗蒽為原料的液膜結(jié)晶制備精蒽方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煤化工煤焦油深加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以粗蒽為原料的液膜結(jié)晶制備精蒽方法。
背景技術(shù)：
粗蒽是煤化工行業(yè)煤焦油深加工的重要產(chǎn)品之一，主要成分是蒽30 40wt%，菲20 30wt%和咔唑15 20wt%，產(chǎn)率一般是煤焦油的15 20wt%。我國焦炭產(chǎn)量自1993年以來一直穩(wěn)居世界首位，高溫煤焦油的產(chǎn)量約800 1400萬t/a。雖然國內(nèi)的粗蒽產(chǎn)量巨大，但我國精蒽的年產(chǎn)量卻僅占世界精蒽總產(chǎn)量的1. 5 %，咔唑和菲大部分依賴進(jìn)口。粗蒽中的蒽、咔唑、菲是重要的化工資源，世界上90%以上的蒽來自焦化副產(chǎn)物粗蒽；而咔唑、菲則幾乎100%來自焦油加工產(chǎn)品。蒽、咔唑、菲是染料、顏料、醫(yī)藥、農(nóng)藥和導(dǎo)光導(dǎo)電特種材料等的重要原料，其市場需求日益增長。蒽、咔唑和菲都是高沸點、高熔點化合物，在分離過程中易形成一系列雙(或多)組分低共熔物系(蒽-咔唑、蒽-菲、咔唑-菲，以及蒽-咔唑-菲等)和固體溶液，其分離難度較大，給精蒽、精咔唑和精菲的生產(chǎn)帶來很大困難。目前，國內(nèi)不少廠家的粗蒽僅作為初級化工原料出售，或直接回爐燒掉，不僅造成極大浪費，還帶來嚴(yán)重環(huán)境污染。因此，以粗蒽為原料分離提取高附加值的精蒽具有 重要的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。以粗蒽為原料生產(chǎn)精蒽，主要有溶劑洗滌法、蒸餾法、溶劑-蒸餾法、升華法、萃取精餾法等。目前工業(yè)化生產(chǎn)的只有溶劑法和蒸餾法?，F(xiàn)有方法的主要優(yōu)缺點如下(I)溶劑法比較成熟，對設(shè)備要求低，但操作步驟冗長，溶劑消耗較大，產(chǎn)品質(zhì)量和收率是一對矛盾，產(chǎn)品質(zhì)量高則收率偏低，而且產(chǎn)生的廢液量大且難處理。目前國內(nèi)多采用溶劑法，但該法被淘汰的趨勢日益迫切。(2)蒸餾法處理量大，產(chǎn)品質(zhì)量較好(精蒽含量>95wt%、咔唑90 95wt%)，但由于蒽、菲易升華的特點而易導(dǎo)致蒸餾及其相關(guān)設(shè)備的堵塞，從而嚴(yán)重影響連續(xù)化生產(chǎn)的運行。此外，蒽、咔唑和菲都是高沸點化合物，在分離過程中易形成低共熔物系和固體溶液，因此蒸餾法存在設(shè)備一次性投資較大，操作溫度較高，生產(chǎn)成本偏高，控制要求嚴(yán)格以及技術(shù)要求較高等弊端。目前國外多采用蒸餾法，該工藝適合大規(guī)模生產(chǎn)。(3)升華法生產(chǎn)時間長，物料易碳化，產(chǎn)量低，難以滿足大規(guī)模生產(chǎn)需要。(4)共沸、萃取精餾能夠緩解設(shè)備的臟堵等技術(shù)難題，產(chǎn)品質(zhì)量好；但仍然存在生產(chǎn)工藝流程長，需要引入合適的共沸劑和萃取劑以及共沸劑、萃取劑的再生難題，技術(shù)和控制要求高，生產(chǎn)成本較高等弊端，目前未見工業(yè)化生產(chǎn)的共沸、萃取精餾法制備精蒽的報道。(5)超臨界萃取法產(chǎn)品的質(zhì)量較高，產(chǎn)生的“三廢”少，但蒽在常見的超臨界流體中的溶解度較小，而且該方法需要幾十個甚至上百個大氣壓，對設(shè)備的要求高，不適合大規(guī)?；a(chǎn)，目前也未見工業(yè)化的報道。(6)區(qū)域熔融法產(chǎn)品質(zhì)量高，污染小，但由于蒽、咔唑、菲都是高熔點化合物，因而操作能耗較高，再加上分離過程中易形成低共熔物系和固體溶液，需要多步結(jié)晶操作，生產(chǎn)效率較低，也不大適合規(guī)模化生產(chǎn)。(7)乳化液膜法產(chǎn)品質(zhì)量較高，生產(chǎn)操作條件溫和(操作溫度低于100°C )、生產(chǎn)周期短，但乳化液膜的穩(wěn)定性以及乳化劑的破乳等技術(shù)難題還有待進(jìn)一步完善，目前也未見該法的工業(yè)化生產(chǎn)報道。(8)硫酸法、鉀熔法等化學(xué)法要消耗大量的酸或堿，產(chǎn)生大量廢水，需對設(shè)備進(jìn)行防腐處理，而且該工藝還需與溶劑結(jié)晶法配合使用，該法目前基本已被淘汰。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服上述技術(shù)缺陷，提供一種操作條件溫和、生產(chǎn)成本低和產(chǎn)品質(zhì)量高的以粗蒽為原料制備精蒽的方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案的具體步驟是步驟一、先將粗蒽、溶劑S、水、乳化劑和液膜改性劑按下述配比進(jìn)行配料，其中粗蒽為5 15wt %，溶劑S為20 40wt %，水為25 73wt %，乳化劑為I IOwt %，液膜改性劑為I 10wt%;再在常壓、80 100°C和1000 2000r/min的轉(zhuǎn)速條件下攪拌O. 5 2h，得到粗蒽的乳化液膜。步驟二、在常壓和1000 2000r/min的轉(zhuǎn)速條件下，將步驟一所制備的乳化液膜以I 10°C /min的速率降溫至40 60°C;再在40 60°C條件下過濾，濾餅用40 60°C的熱水洗滌2 3次。步驟三、將步驟二洗滌后的濾餅在60 100°C下鼓風(fēng)干燥2 4小時，得到含量>95wt%的精蒽。 所述的溶劑S是苯乙酮、環(huán)己酮和硝基苯中的一種，或者苯乙酮、環(huán)己酮和硝基苯中的一種與N，N-二甲基甲酰胺(DMF)的混合物。所述的乳化劑為山梨醇酐單月桂酸酯(Span20)與十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)的混合物，其中Span20與SDBS的質(zhì)量比(I 3) I。所述的液膜改性劑為尿素與NaCl的混合物，其中尿素與NaCl的質(zhì)量比為(I 5) :1。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果(I)本發(fā)明所涉及的以粗蒽為原料的液膜結(jié)晶制備精蒽方法，一步結(jié)晶的精蒽產(chǎn)品中蒽的含量> 95wt%，達(dá)到精蒽I級標(biāo)準(zhǔn)，收率> 60%。而且，該方法操作溫度低于100°C，操作壓力為常壓，具有操作條件溫和、生產(chǎn)成本低、易于實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)的特點。(2)本發(fā)明所涉及的以粗蒽為原料的液膜結(jié)晶制備精蒽方法，所用溶劑毒性低，而沒有使用粗蒽分離精制時常用的吡啶基、喹啉基、糠醛、重質(zhì)芳烴等毒性較大的溶劑，對環(huán)境污染和操作工人的身體危害小。因此，本發(fā)明具有操作條件溫和、生產(chǎn)成本低和產(chǎn)品質(zhì)量高的特點。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，并非對其保護(hù)范圍的限制。為避免重復(fù)，先將本具體實施方式
所述的粗蒽的主要化學(xué)成分統(tǒng)一描述如下蒽為30 40wt%，菲為20 30wt%，咔唑為15 20wt%。實施例中不再贅述。實施例1一種以粗蒽為原料的液膜結(jié)晶制備精蒽方法。該方法的具體步驟是步驟一、先將粗蒽、溶劑S、水、乳化劑和液膜改性劑按下述配比進(jìn)行配料，其中粗蒽為5 IOwt %，溶劑S為20 30wt %，水為52 73wt %，乳化劑為I 4wt %，液膜改性劑為I 4wt% ;再在常壓、80 90°C和1000 1500r/min的轉(zhuǎn)速條件下攪拌O. 5 lh，得到粗蒽的乳化液膜。步驟二、在常壓和1000 1500r/min的轉(zhuǎn)速條件下，將步驟一所制備的乳化液膜以I 4°C /min的速率降溫至40 50°C ;再在40 50°C條件下過濾，濾餅用40 50°C的熱水洗滌2 3次。步驟三、將步驟二洗滌后的濾餅在60 100°C下鼓風(fēng)干燥2 4小時，得到含量>95wt%的精蒽。本實施例中溶劑S是苯乙酮；乳化劑為山梨醇酐單月桂酸酯(Span20)與十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)的混合物，其中Span20與SDBS的質(zhì)量比(I 2) I ;液膜改性劑為尿素與NaCl的混合物，其中尿素與NaCl的質(zhì)量比為(I 2) I。實施例2 一種以粗蒽為原料的液膜結(jié)晶制備精蒽方法。該方法的具體步驟是步驟一、先將粗蒽、溶劑S、水、乳化劑和液膜改性劑按下述配比進(jìn)行配料，其中粗蒽為8 12wt %，溶劑S為25 35wt %，水為37 57wt %，乳化劑為5 8wt %，液膜改性劑為5 8wt% ;再在常壓、85 95°C和1300 1800r/min的轉(zhuǎn)速條件下攪拌I 1. 5h，得到粗蒽的乳化液膜。步驟二、在常壓和1300 1800r/min的轉(zhuǎn)速條件下，將步驟一所制備的乳化液膜以5 8°C /min的速率降溫至45 55°C ;再在45 55°C條件下過濾，濾餅用45 55°C的熱水洗滌2 3次。步驟三、將步驟二洗滌后的濾餅在60 100°C下鼓風(fēng)干燥2 4小時，得到含量>95wt%的精蒽。本實施例中溶劑S是環(huán)己酮；乳化劑為山梨醇酐單月桂酸酯(Span20)與十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)的混合物，其中Span20與SDBS的質(zhì)量比(1. 5 2. 5) I ;液膜改性劑為尿素與NaCl的混合物，其中尿素與NaCl的質(zhì)量比為(2 4) I。實施例3一種以粗蒽為原料的液膜結(jié)晶制備精蒽方法。該方法的具體步驟是步驟一、先將粗蒽、溶劑S、水、乳化劑和液膜改性劑按下述配比進(jìn)行配料，其中粗蒽為10 15wt%，溶劑S為30 40wt%，水為25 46wt%，乳化劑為7 10wt%df膜改性劑為 IOwt% ;再在常壓、90 100°C和1500 2000r/min的轉(zhuǎn)速條件下攪拌1.5 2h，得到粗蒽的乳化液膜。步驟二、在常壓和1500 2000r/min的轉(zhuǎn)速條件下，將步驟一所制備的乳化液膜以7 10°C /min的速率降溫至50 60°C;再在50 60°C條件下過濾，濾餅用50 60°C的熱水洗滌2 3次。步驟三、將步驟二洗滌后的濾餅在60 100°C下鼓風(fēng)干燥2 4小時，得到含量>95wt%的精蒽。本實施例中溶劑S是硝基苯；乳化劑為山梨醇酐單月桂酸酯(Span20)與十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)的混合物，其中Span20與SDBS的質(zhì)量比(2 3) I ;液膜改性劑為尿素與NaCl的混合物，其中尿素與NaCl的質(zhì)量比為(3 5) I。實施例4一種以粗蒽為原料的液膜結(jié)晶制備精蒽方法。除溶劑S是苯乙酮和N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)按質(zhì)量比為(I 5) :1的混合物外，其余同實施例1。實施例5一種以粗蒽為原料的液膜結(jié)晶制備精蒽方法。除溶劑S是環(huán)己酮和N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)按質(zhì)量比為(I 5) I的混合物外，其余同實施例2。實施例6一種以粗蒽為原料的液膜結(jié)晶制備精蒽方法。除溶劑S是硝基苯和N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)按質(zhì)量比為(I 5) I的混合物外，其余同實施例3。

由于詳細(xì)說明和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，對本發(fā)明進(jìn)行各種修改和改進(jìn)對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將是明顯的。因此，應(yīng)對本發(fā)明的實質(zhì)和范圍進(jìn)行廣義的解釋，并且本發(fā)明的范圍后附權(quán)利要求而不是上文的說明書限定。
權(quán)利要求
1.一種以粗蒽為原料的液膜結(jié)晶制備精蒽方法，其特征在于按以下步驟完成 步驟一、先將粗蒽、溶劑S、水、乳化劑和液膜改性劑按下述配比進(jìn)行配料，其中粗蒽為5 15wt%，溶劑S為20 40wt%，水為25 73wt%，乳化劑為I IOwt %，液膜改性劑為I IOwt% ;再在常壓、80 100°C和1000 2000r/min的轉(zhuǎn)速條件下攪拌O. 5 2h，得到粗蒽的乳化液膜； 步驟二、在常壓和1000 2000r/min的轉(zhuǎn)速條件下，將步驟一所制備的乳化液膜以I 10°C /min的速率降溫至40 60°C ;再在40 60°C條件下過濾，濾餅用40 60°C的熱水洗漆2 3次； 步驟三、將步驟二洗滌后的濾餅在60 100°C下鼓風(fēng)干燥2 4小時，得到含量>95wt%的精蒽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以粗蒽為原料的液膜結(jié)晶制備精蒽方法，其特征在于所述的溶劑S是苯乙酮、環(huán)己酮和硝基苯中的一種，或者苯乙酮、環(huán)己酮和硝基苯中的一種與N，N-二甲基甲酰胺(DMF)的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以粗蒽為原料的液膜結(jié)晶制備精蒽方法，其特征在于所述的乳化劑為山梨醇酐單月桂酸酯(Span20)與十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)的混合物，其中Span20與SDBS的質(zhì)量比(I 3) I。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以粗蒽為原料的液膜結(jié)晶制備精蒽方法，其特征在于所述的液膜改性劑為尿素與NaCl的混合物，其中尿素與NaCl的質(zhì)量比為(I 5) I。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以粗蒽為原料的液膜結(jié)晶制備精蒽方法。其技術(shù)方案是先按粗蒽為5～15wt％、溶劑S為20～40wt％、水為25～73wt％、乳化劑為1～10wt％和液膜改性劑為1～10wt％進(jìn)行配料，并在常壓、80～100℃和1000～2000r/min的轉(zhuǎn)速條件下攪拌0.5～2h；再在常壓和1000～2000r/min的轉(zhuǎn)速條件下，以1～10℃/min的速率降溫至40～60℃；最后在40～60℃條件下過濾，濾餅用40～60℃的熱水洗滌2～3次后在60～100℃下鼓風(fēng)干燥2～4小時，得到含量＞95wt％的精蒽。本發(fā)明具有操作條件溫和、生產(chǎn)成本低和產(chǎn)品質(zhì)量高的特點。
文檔編號C07C7/14GK103030520SQ20131001919
公開日2013年4月10日 申請日期2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月9日
發(fā)明者張春桃, 劉幫禹, 姜偉奇, 王海蓉 申請人:武漢科技大學(xué)