对苯醌还原制备对苯二酚的工艺研究

摘要

对苯二酚作为一种重要的精细化工原料,广泛应用于医药、农药、染料、橡胶、化肥、水处理和液晶聚合物等领域。苯胺氧化法是国内对苯二酚的主要生产方法,该法生产的产品在国际上具有一定的市场,但现有工艺存在原料消耗高、三废处理量大、环境污染严重等问题,限制了其生产的发展。为解决对苯醌还原过程中铁粉利用率低、铁泥固渣量大的问题,本文研究了电场强化铁粉还原和催化氢化还原对苯醌两种工艺。
　　为提高铁粉利用率,在酸性体系中加入电场强化铁粉还原,并探讨了其还原机理。结果表明,与现有工艺相比,电场强化法可使铁粉利用率由28.57％提高到75.19％。经工艺优化,当n(H2SO4)∶n(Fe)=1∶3,采用逐步加入H2SO4的方式,电解电压为3.0V,电解时间为2h时,铁粉利用率达到75％,对苯二酚收率达95％。
　　在催化氢化还原对苯醌的过程中,实验首先对比研究了Pd/C催化剂和骨架镍催化剂在对苯醌还原体系中的加氢活性。结果表明:Pd/C催化剂还原对苯醌活性太强,易造成对苯醌的过度还原,而骨架镍催化剂在还原对苯醌体系中催化活性温和,反应易于控制。因此,在对苯醌加氢还原体系中,选择以骨架镍作为加氢催化剂。
　　以骨架镍作加氢催化剂,考察了加氢压力、催化剂用量、反应温度、反应时间、溶剂用量对加氢过程的影响,结果表明:当m(骨架镍催化剂)∶m(对苯醌溶液)=1∶70、反应压力为2.00MPa、反应温度为100℃、反应时间为2h、m(对苯醌)∶m(溶剂水)=1∶50时,对苯二酚收率达到97％以上,产物的选择性达到100％。在该工艺条件下,骨架镍催化剂循环使用8次,对苯二酚收率均在97％左右。因此,在还原对苯醌体系中,骨架镍催化剂具有良好的稳定性。
　　电场强化铁粉还原和催化氢化还原对苯醌两种工艺在工艺流程、原料消耗和环境保护三个方面比现有工艺均有明显改善,是技术可行的工艺,有利于工业化生产。