均苯四甲酸二酐的生产方法 本发明涉及一种均苯四甲酸二酐的生产方法,属有机化工领域。
均苯四甲酸二酐,英文缩写为PMDA,是作为耐高温绝缘材料-聚酰亚胺的主要合成单体,广泛应用于航天、航空、机电和电子等领域,同时,也是重要的环氧树脂和聚脂树脂的固化剂及粉末涂料的助剂。目前,精制均苯四甲酸二酐采用热气流携带法。该方法仅局限于以均四甲苯为原料,并且单耗高;产品纯度低,仅为96%,装置只能生产均苯四甲酸二酐,催化剂载体单一。
本发明提供单耗低、产品纯度高、收率高的一种新的均苯四甲酸二酐生产方法。
本发明的具体生产方法是:
将均四甲苯或5-异丙基偏三甲苯为原料,经过汽化器在180℃~200℃的温度下汽化,与空气按0.0023~0.35∶1的体积比混合,进入装填有催化剂的列管式反应器中进行氧化反应,期间催化剂在450℃下用空气活化8-10小时,反应器与熔盐槽相连,加热反应或携带出反应放出的热量,生成高温反应气,经过换热器进入第一、二、三捕集器,进行分级捕集,并凝华成均苯四甲酸二酐的固体粗产品,尾汽进入水洗塔,将有机酸类吸收后,经水洗塔上部排放。
将一、二、三捕集器得到的粗均酐产品按粗酐∶水∶活性碳=1∶4~6∶0.05~0.08重量比配比放入反应釜中,水解脱色,加热至85~95℃,搅拌一小时,进行热过滤,滤液放入冷却池,结晶,滤饼掺入煤中烧掉,滤液冷至室温离心甩干,得到含水量15-30%的均苯四甲酸。
精制方法:将含水均苯四甲酸放入小舟中,小舟再放入脱水釜、减压真空脱水、放空取出小舟,小舟中放入硅胶,再放入升华釜中,真空升华、放空,从升华釜中取出纯度>98.5%地均苯四甲酸二酐。
本发明所采用的催化剂由载体和活性物质构成。其中载体可以是α-Al2O3,也可采用SiC球形载体或环状载体。球形载体大小为φ4-6mm,环形载体大小可以是内径ID=4mm、外径OD=6mm、长度L=6mm或内径ID=4mm、外径OD=7mm、长度L=7mm。催化剂活性物质可以是两种(A和B),A种由NH4VO3、TiCl4、Na3PO4、(NH4)2MOO3、H2C2O4、H2O组合物构成,其重量比例为:1∶0.04~0.05∶0.30~0.40∶0.04~0.1∶2~2.5∶5~5.5;B种由NH4VO3、TiCl4、(NH4)H2PO4、KOH、CSNO3、SiN、H2C2O4、H2O组合物构成,其克分子比例为:=1∶0.20~0.35∶0.05~0.2∶0.05~0.1∶0.04∶0.08∶2.0~3.0∶35~40。
催化剂生产工艺:将按比例组成的活性物质配制成喷涂液,其方法是将蒸馏水和草酸放入釜中,搅拌升温至80-90℃,当草酸全部溶解后,溶液冷至50-70℃,慢慢加入偏钒酸铵,在温度75-85℃下,继续搅拌至偏钒酸铵全部溶解。加入磷酸三钠、钼酸铵或磷酸氢二铵、氢氧化钾、硝酸铯、氮化硅。冷至30-40℃,搅拌下慢慢加入四氯化钛,即配制成喷涂溶液。将载体放入转鼓内,升温至230-300℃,在转动下用喷枪均匀喷涂到载体上,活性物质增重5-10%。放入高温炉中,以100℃/小时的速度升温至450℃,恒温4小时,继续升温至500-580℃,恒温8-10小时,自然冷却至100℃,即可出炉,催化剂待用。
本发明所提供的均苯四甲酸二酐的生产方法单耗低、产品纯度高、收率高,该生产方法中的所用催化剂具有较高的选择性,热稳定性和机械强度,可显著地提高催化剂负荷,提高均酐收率,延长了使用寿命。
具体实施例:
1、以均四甲苯为原料:
采用B种催化剂生产装置为150升,空速:4000升/升·小时、催化剂负荷70克/升·小时、反应热点温度430-450℃、熔盐温度380-385℃,均四甲苯投料量1750千克(均四甲苯含量>95%),精酐产品:948.2千克,即单耗为1.85吨均四甲苯/吨。
2、以均四甲苯为原料:
采用A种催化剂生产装置为466升,空速:3800-4200升/升·小时,催化剂负荷65克/升·小时,反应热点温度4 30-450℃,熔盐温度375-380℃,均四甲苯投量料:1357.25千克(均四甲苯含量>95%),精酐:712.6千克,即单耗为1.91吨均四甲苯/吨。
3、采用5-异丙基偏三甲苯为原料:
采用A种催化剂生产装置为100升、空速:7000-8000升/升·小时,催化剂负荷70克/升·小时,热点温度:435-440℃,5-异丙基偏三甲苯165千克(含量>65%),精均酐产品60.5千克,即精酐率:36.7%。