[发明专利]用于催化加氢制备对苯二酚的方法及其使用的催化剂及制备方法有效

专利信息
申请号: 201310730807.6 申请日: 2013-12-19
公开(公告)号: CN103691485A 公开(公告)日: 2014-04-02
发明(设计)人: 李彬;张天永;姜爽;王晓 申请(专利权)人: 天津大学
主分类号: B01J31/22 分类号: B01J31/22;C07F15/03;C07C39/08;C07C37/07
代理公司: 天津市北洋有限责任专利代理事务所 12201 代理人: 王丽
地址: 300072 天*** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 用于 催化 加氢 制备 苯二酚 方法 及其 使用 催化剂
【说明书】:

技术领域

本发明属于有机金属化合物的制备方法。特别提出了一种具有不饱和配位结构的铁配合物催化剂及其制备方法,以及该催化剂在温和条件下(25℃,氢气压力1大气压)催化苯醌加氢还原制备对苯二酚的方法。

背景技术

对苯二酚又称为氢醌,是一种重要的精细化工原料。在医药、农药、染料和橡胶等行业有重要应用,可以用于生产显影剂、蒽醌和偶氮染料、橡胶防老剂和阻聚剂、食品及涂料稳定剂和抗氧化剂等。

对苯二酚的合成方法较多,其中主要有苯胺氧化法、对二异丙苯过氧化法、苯酚过氧化氢羟基化法、双酚A法及电化学法等。其中,苯胺氧化法是对苯二酚最早且重要的生产方法,我国大部分厂家仍沿用此法。该法的工艺包括苯胺在硫酸介质中经二氧化锰等氧化剂氧化成对苯醌(本发明中简称为苯醌),再在水中用铁粉将对苯醌还原为对苯二酚,以苯胺计对苯二酚收率85%左右。该法较为成熟,但在苯醌还原过程中产生大量铁泥废渣,废水排放多,环境污染严重。目前多用锌粉代替铁粉,但仍然产生大量废渣和废水,难于净化处理,并且锌粉比铁粉要贵。

近年来有代表性的对苯二酚制备方法的改进技术如下:

中国专利CN102603489A(2012年07月25日)和CN102603489A(2012年07月25日),介绍采用炼钢废水处理过程产生的副产物硫代硫酸铵还原苯醌制备对苯二酚,收率可达91.1%,该方法产生的大量含硫废水难于治理。中国专利CN102718633A(2012年10月10日)介绍了在钯/炭催化剂下,于0.01-0.1MPa,控制反应温度在30-60°C,反应时间2-4小时,加氢还原苯醌制备对苯二酚的纯度可以达到99%以上,其中未明确说明对苯二酚收率。钯/炭催化剂较贵,且容易催化剂中毒而失活。“Neftekhimiya”1988年第28卷3期379-384页介绍了在贵金属Pt催化下加氢还原苯醌制备对苯二酚,金属Pt催化剂较贵。“Kinetika i Kataliz”1991年第32卷3期763-765页和“Synthesis Letter”第1999年第10期1663-1666页均提出了以非均相镍基催化剂催化加氢还原苯醌的方法,虽然镍基催化剂比钯、铂便宜,但还原压力、温度较高,收率较低。催化苯醌加氢还原的催化剂实例较少,目前没有铁基均相催化剂用于催化苯醌加氢还原的报道。中国专利CN102276423A(2011年12月14日)提出了一种以对苯二胺为原料,在稀硫酸中经直接水解制备对苯二酚,平均收率大于95%,该方法在高温(200-280℃)、高压下进行,耗能较高,操作复杂,且产生大量含硫、含氮废水,处理困难,稀硫酸在高温、高压下腐蚀设备严重,对苯二胺在反应液中的浓度低,生产效率较低。“Synthetic Communications”2006年第36卷16期2293-2297页,介绍了苯醌在在叠氮化钠还原下,反应5-12h,对苯二酚收率在70%-95%之间,叠氮化钠操作危险,价格较贵。“化学学报”1990年第48卷6期577-581页和“Synthetic Communications”1987年第17卷3期329-332页,介绍了采用碘化亚钐还原苯醌制备对苯二酚的反应,收率达到93%,碘化亚钐来源稀少,价格较贵。

另外,中国专利CN1145280A(1997年3月19日)、CN101759530A(2010年6月30日)、CN102627530A(2012年8月8日)和CN103240129A(2013年8月14日)均提出了以过氧化氢为氧化剂,经直接催化羟基化苯酚或苯,制备对苯二酚的技术。但该方法同时会生成对苯二酚、邻苯二酚和间苯二酚异构体混合物,必须分离才能够得到对苯二酚,不易分离,收率较低。

分析其中经苯醌还原制备对苯二酚的方法,催化加氢还原应该是原子利用率最高,且环保的方式。采用Pd、Pt等贵金属催化剂虽然催化活性高,但是由于其储量有限,催化剂成本高,且催化剂大多易失活。镍基催化剂反应条件多为高温、高压,活性较低。叠氮化钠、硫代硫酸钠等还原剂也存在安全性及来源特殊性、三废排放较多等问题。

发明内容

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