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对苯二酚(HQ)的制备方法

[db:作者] / 2023-01-11 00:00

对苯二酚(HQ)

  

[结构式]

  

  

[物化性质]别名氢醌、几奴尼、1,4-苯二酚、1,4-二羟基苯、鸡纳酚。是无色或白色针状结晶,相对密度1.358(20℃),熔点172℃,沸点286.2℃,闪点165℃,自燃温度515.5℃。在温度稍低于其熔点时,能升华而不分解。易溶于热水、乙醇、乙醚,难溶于苯。水溶液在空气中因氧化而变成褐色,碱性溶液更易氧化。

  

[制备方法]

  

(1)苯胺氧化法

  


  

  

此方法是将苯胺加到10℃以下的硫酸中,然后再加入用水和MnO2调成的锰粉浆,反应生成苯醌;再经汽提塔蒸馏出苯醌,进入还原锅经铁粉还原成对苯二酚;再经过滤、蒸发浓缩、结晶、干燥得到成品。此方法的缺点是有硫酸锰、硫铵、铁泥三废,因反应料液中含有稀硫酸腐蚀,大部分设备需使用不锈钢来防腐蚀。

  

(2)苯酚和丙酮法

  

苯酚和丙酮用浓盐酸催化法反应生成双酚A,然后催化分解为异丙基苯酚和苯酚,对异丙基苯酚氧化生成对苯二酚和丙酮。
反应式如下:

  

  


  

  

该法没有副产物,双酚A分解生成的苯酚返回制取双酚A。对异丙基苯酚氧化生成丙酮也返回制取双酚A。该工艺路线比较合理和理想,比经典的苯胺二氧化锰氧化法优越,没有三废,反应生成的中间体都可以循环使用,收率高,因此该法经济效益好。

  

(3)苯和丙烯法

  

  

此方法是用苯和丙烯进行烷基化反应,生成两种异丙苯异构物,分离出对位异丙苯;间位异丙苯可转位成对位异丙苯,然后对位异丙苯氧化成二异丙苯过氧化物,再经酸性催化剂分解为对苯二酚和丙酮。

  

(4)苯酚催化氧化法

  

①苯酚催化氧化制对苯醌在0.5L高压釜内,加入一定量的苯酚、溶剂和催化剂。将高压釜的盖合上,插入热电偶,开动搅拌,调节温度控制仪,控制一定的温度,通入一定量的氧气使之达到一定压力,关闭进气阀门,然后开始加热,恒温一定时间后,冷却至室温。缓缓放气,将高压釜盖取下,减压抽取混合物,用少量溶剂将高压釜洗涤2~3次,合并溶液,过滤催化剂(催化剂可回收、再生),得对苯醌溶液。

  

②对苯醌还原成对苯二酚将上述对苯醌溶液进行水蒸气蒸馏,待馏出液不带黄色为止。在馏出液中加入15%苯酚量的氢醌(可与结晶母液套用)、2%的硫酸亚铁、理论量的2.5倍的铁粉,在搅拌下维持温度50~60℃,反应1h。反应结束后,趁热过滤,用少量热水洗涤滤渣,在滤液中加入少量草酸、硫酸亚铁后,进行减压浓缩,回收溶剂,冷却、结晶析出氢醌,产品为白色结晶。

  

(5)苯酚双氧水氧化法

  

该法是以苯酚和双氧水为主要原料,以无机盐(硫酸亚铁、亚铁氰化钾)、无机磷酸、有机酸、甲酸、三氟乙酸、三氯乙酸等作为催化剂反应而得对苯二酚。此法消除了污染,联产邻苯二酚经分离后,可进一步加工利用。

  

(6)有机电解法

  

用电解法制备对苯二酚可用不同的原料,电解得到对苯二酚。

  

①以苯为原料的工艺。

  

  

②以硝基苯为原料的工艺以硝基苯为原料的电解,分二段进行。首先硝基苯经电解后,生成对氨基苯酚,然后再经过催化水解,生成对苯二酚。

  

  

硝基苯在浓度为75%的酸液中用Pt/C电极,在50~80℃条件下,硝基苯:硫酸为1:5(质量比)时进行电解。然后电解液在硫酸存在下,温度在200~300℃下催化水解。阳极液用8%硫酸,阴极液用30%硫酸,加0.01%表面活性剂乳化,以增加均匀混合的效果,得到氨基酚收率大于90%,电耗2375kW·h。如果水解在MeHSO4存在下,240℃时水解3h,对苯二酚最高收率可达99%。

  

③以苯酚为原料的工艺该工艺中,苯酚在苯中阳极氧化成醌的电流效率为80%,阴极还原电流效率几乎为100%。此法的特点是,电流效率高达95%;电压低,电流密度高,产品的生成速度与电流密度成正比。

  

④对苯二醌为原料的工艺采用电化学方法,以纯铅作阴极在固定床电化学反应器内进行对苯二醌阴极还原制备对苯二酚。工艺条件为:电解液为1mol/L硫酸溶液,电解液流速0.30m/s,反应器厚度30mm,电流10A,对苯二醌质量浓度0.04。

  

(7)超临界连续GAS法

  

Wubbolts F.E.等以丙酮为溶剂,利用连续GAS过程(T=310℃,p=8.0MPa,w=0.12,v=5mL/min)制备了对苯二酚颗粒。在该条件下,颗粒呈棒状与棱柱形。

  

Serge R.Bitemo等建立了一套连续的气体抗溶剂实验装置,以对苯二酚-丙酮-二氧化碳为研究物系,实验温度和压力分别控制在310℃和8.0MPa,喷嘴孔径为50μm,溶液浓度分别为110g/L和5g/L,溶液流速分别为200mL/min和1200mL/min,抗溶剂流量为6mL/min。结果发现,实验在不同溶液流量条件下制备的对苯二酚颗粒的形貌只有两种:棒状(小流量:200mL/min)和棱柱形(大流量:1200mL/min)。

  

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