北方伟业计量集团有限公司
0引言
N,N-二乙基-3-乙酰氨基苯胺,分子量206,CAS号:6375-46-8。英文名:3-(N,N-Diethylamino)acetanilide,带黄光或者红光的白色粉末固体,是生产分散紫93的关键中间体。分散紫93,学名N-[2-[(2-溴-4,6-二硝基苯基)偶氮]-5-(二乙氨基)苯基]乙酰胺,业内称之为93#紫,主要用于合成纤维与混纺等面料的染色。
目前,世界上以上拼色染料主要产于我国,其中所用的分散紫93约占三分之一。一直以来,人们用溴乙烷为原料合成分散紫93中间体N,N-二乙基间氨基乙酰苯胺。但近年来,随着溴资源的紧张,溴的价格一路上涨导致以溴乙烷为原料生产分散紫93成本大大增加,严重制约下游产品分散紫93以及用分散紫93拼色染料的生产乃至印染行业的发展。为了降低成本,提高市场竞争力,亟待寻求一种新的原料来代替溴乙烷生产中间体。通过对反应过程理论分析,决定选用氯乙烷代替溴乙烷进行中间体N,N-二乙基-3-乙酰氨基乙酰苯胺的合成。
1实验部分
1.1实验原料
间氨基乙酰苯胺:工业品,含量≥98.0%,本公司生产。氢氧化钠:工业品,含量≥98.5%,外购。氯乙烷:工业品,钢瓶装液化气体,含量≥99.0%,外购。氮气:工业品,钢瓶装。
1.2实验仪器
衬锆压力釜:2.0升,大连通达反应釜厂生产,由控制与显示系统(温度转速),压力表,阀门,管线组成。天平,托盘秤,扳手等。真空泵。
1.3反应原理
图1为本实验的化学反应方程式。2投料与反应2.1实验装置本合成实验装置示意图见图2。
2.2部分实验条件固定选择
2.2.1实验过程
按照图2中实验装置示意图搭配装置。反应釜为内衬锆压力反应釜。装置搭好之后,先向反应釜中加500g水和153.06g(1.00摩尔)已配制好的的间氨基乙酰苯胺溶液,然后盖紧釜盖,备用。将图2中氯乙烷钢瓶换成氮气钢瓶,准备通氮气进行试压试漏,检查反应体系的密封性。开启进气阀通入氮气进行试漏,氮气加压到1MPa,保压1h,若压力降不下降,则表明系统气密性量良好。试漏完成后,缓慢打开进料阀放空氮气,将事先配好的氢氧化钠溶液(由81.2g氢氧化钠与118.8g水配成)通过进料口加入到反应釜中。关闭进料阀,打开进气阀,用氮气再置换反应釜3次。关闭进料阀和进气阀,降氮气气瓶更换成氯乙烷气瓶,从加料口用真空泵抽净反应釜内的气体,达到最高真空时关闭阀门,使反应釜内形成负压(-0.090~-0.095MPa之间),保证氯乙烷气体进入反应釜内。保压0.5h,若真空没有变化,说明体系没有泄漏点。检查反应釜搅拌无异常,慢慢旋开氯乙烷钢瓶阀门,通入氯乙烷气体,保证反应过程为正压反应。反应釜内压力会随着氯乙烷的流入而变动,当达到0.20~0.30MPa之间,关闭氯乙烷钢瓶阀门与反应釜的进气阀,开启加热系统进行加热。
随着体系温度上升,反应釜压力也会上升,当接近0.9MPa左右停止加热。随时观察体系温度进行调节,保证温度控制在目标范围之内。反应釜内压力慢慢下降到0.20~0.30MPa,开启氯乙烷进气阀门进行充气,在目标温度范围内保证最高压力不超过1.0MPa。同样的过程反复操作,反复用氯乙烷进行充压。随着反应的进行,氯乙烷消耗逐渐增加,系统最后达到最高压力会逐渐下降,直到一定时间内没有压力降为止,停止反应。
2.2.2反应压力的确定
氯乙烷钢瓶的最高压力1MPa,氯乙烷加入到反应釜后,系统压力不仅会随着反应温度变化而变化,也会随着反应进行过程中氯乙烷的消耗而不断变化。这时需要及时补充氯乙烷提升体系压力,确保反应进行。但反应釜的最高工作压力是1.5MPa,因此反应过程中最高压力不超过1.0Mpa,用氯乙烷来给系统进行充压,直到一定时间内压力不再下降视为反应结束。
2.2.3物料配比确定
由图1反应方程式可知,理论上氯乙烷与间氨基乙酰苯胺的摩尔比为1∶1,为了确保反应向正反应方向进行,决定提高反应过程中氯乙烷浓度,也就是提升压力来进行反应。过量的氯乙烷可以进行回收。所以决定两者物料的摩尔比提升至2∶1,也就是氯乙烷过量一倍(初始阶段)。理论上可以缩短反应时间,也尽可能提高原料间氨基乙酰苯胺的转化率。
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