精细化工合成中芳香烃氨氧化技术的应用研究

农药、医药、燃料等物品制造过程中, 一个重要的原料为精细化工产品, 合成精细化工产品时, 芳香腈氰基的作用重大, 通过其化学活泼性特性, 经一系列反应后, 合成精细化工产品。近年来, 国内外市场中不断的提升对精细化工产品的需求, 由此促使芳香烃氨氧化技术在精细化工合成中的应用更为广泛, 并具有十分广阔的发展前景。

1 芳香烃氨氧化技术

在氨氧化方面, 与烯烃相比, 芳香烃相对容易, 而且具备比较广泛的使用范围, 合成精细化学产品时, 重要中间体即为制成的芳香腈。芳香腈经水解反应后, 芳香族酰胺及芳香族羧酸为合成物质, 加氢后, 芳香胺制成。最早, Allied公司的工作人员研究出芳香烃氨氧化, 随后, 各个公司改进了催化剂的相关条件, 比如活性组分、反应条件等, 促进苯二甲腈合成过程中的率提升[1]。此外, 多氯苯基础腈合成时, 也采用氨氧化技术。制造芳香腈时, 日本为首先实现使用氨氧化技术制造的国家, 随后, 日本在该领域取得了良好的研究进展。此后, 芳香腈制造时, 最为经济、常用的方法即为芳香烃氨氧化技术。

2 精细化工合成中芳香烃氨氧化技术的应用

(1) 苯甲腈 (BN) BN的用途比较多, 属于苯代三聚氰二胺的原料, 在油漆、印刷油墨等物品的制成中, 溶剂可选择为BN, 原因为其沸点比较高。1964年, 日本公司建成了首个生产BN的装置, 1981年又建成BN生产装置, 可生产3000t/a。生产BN过程中, 采用Mn-W-O系活性组分的催化剂, 或V-Ti-O活性组分的催化剂时, 得率比较高, 可达到79%左右。我国在生产BN时, 均以流化床反应器为生产装置。

(2) 邻苯二甲腈 (OPN) 合成OPN时, 与传统合成路线相比, 应用氨氧化工艺后, 可降低合成的难度, 并提升合成的经济性, 由此, 吸引了众多研究者的目光。OPN氨氧化技术中, 关键在于开发高效的催化剂, 此项工作具有较大的难度[2]。目前, 已知的催化剂活性组分主要4种, 分别为V-P-0系、Bi-SbMo-Cr-O系、Mn-W-O系、V-Cr-O系, 但在实际生产过程中, 实现工业化的仅为后两个系的催化剂, 生产装置已经简称的分别为1200t/a、6000t/a。

(3) 间苯二甲腈 (IPN) 在芳香腈中, 拥有最为广泛的用途、最大需求量的品种即为IPN。IPN属于四氯间苯二加氢, 经氯化反应制成, 为农用杀菌剂、防霉剂, 效果良好、毒性低, 且具有广谱性, 使用后残留比较少, 同时, 塑料、涂料等产品制造过程中, 原料之一也为IPN。1969年, 美国公司成功开发了四氯间苯二甲腈技术, 由此, 提升了各个国家对IPN的需求, 同时, 相关的开发研究的步伐也加快, 促使其工业化速度提升[3]。1972年, 日本的两家公司先后建立了IPN的生产装置, 随后, 德国、意大利等国家也相继的建成。生产IPN时, 唯一的方法即为采用氨氧化技术, 催化剂使用新型的NC-Ⅲ, 收率可超过78%。

(4) 邻氯苯甲腈 (OCN) 2-氰基-4-硝基苯胺为分散染料合成时的重要中间体, 制造该中间体时, 即应用OCN。目前, 已经存在比较多的关于邻氯甲苯氨氧化技术生产OCN及其催化剂生产专利。工业化生产OCN时, 流化床反应器为主要采用的生产装置, V-Cr-O系、V-P-O系为比较常用的催化剂。近年来, 提高了分散染料中间体的出口量, 我国生产OCN的生产技术水平得到了较快的发展, 生产能力比较高, 但在收率方面并不理想。

(5) 对氯苯甲腈 (TCN) 农药、医药、合成染料制造过程中, 主要的原料为TCN。吡咯并吡咯二酮合成时也采用TCN, 此种物品汽车涂料颜料中的一种, 用于高档汽车中, 具有优异的耐热性能。目前, 生产TCN的国家包含美国、英国等, 我国已经成功的开发出氨氧化催化剂, 一定程度上促进了TCN氨氧化生产工艺的发展。

(6) 2, 6-二氯苯甲腈 (2, 6-DBN) DBN本身属于除草剂中的一种, 性能优良, 而农药、医药等产品制造过程中, DBN又是其中间体。合成DBN时, 原料选择为5, 6-二氯硝基苯, 经一系列的反应后, 比如加氢反应、重排反应等, 制成DBN。生产2, 6-DBN时, 如采用氨氧化技术, 可缩短工艺流程, 提高DBN的收率, 而且处理三废时, 方法比较简单, 获得的DBN具有良好的质量, 优点众多。2, 6-DBN在生产时, 所采用的催化剂包含V-P-O系、V-Mo-Cr-P-O系两种。

(7) 3-氰基吡啶 (3-CPN) 碱水解3-CPN, 同时对水解深度进行严格控制时, 烟酸及烟酰胺可分别得到。这两种物质均属于B组维生素, 在食品、饲料生产时, 发挥添加剂的作用, 在医药及燃料生产时, 发挥中间体作用, 需求量也比较大。

3 结语

芳香烃氨氧化技术应用后, 精细化工产品的合成效率可提升, 并提高产品质量, 随着该项技术的进步, 其在精细化工合成中的应用将会更为广泛。

摘要：在精细化工合成中, 芳香烃氨氧化技术的应用非常广泛, 制造芳香腈时, 主要采用此种技术。在本文中, 首先介绍了芳香烃氨氧化技术, 在此基础上, 阐述了该项技术在精细化工合成中的应用, 为以后国内外相关的研究及应用提供参考。

关键词：精细化工合成,芳香烃,氨氧化技术

参考文献

[1] 孙龙, 傅仰河, 徐来, 等.光催化氧化芳香醇制芳香醛的研究进展[J].广东化工, 2015, (12) :85-87+96.

[2] 魏梦怡, 祁超, 杨建平, 等.V-Ti-O-Mo催化剂气-固相催化氨氧化合成2-氰基吡啶的研究[J].高校化学工程学报, 2016, (04) :893-899.

[3] 王华.浅谈精细化工品合成的化学应用[J].化工设计通讯, 2016, (03) :135.