常压合成防老剂4020的工业生产工艺梁克民1,王凤娟1,潘世伟2(1.沈阳工业大学石油化工学院,辽宁辽阳111003;2.沈阳工业大学高等职业技术学院,辽宁辽阳111003)摘要:以小试和中试条件为依据,研究了防老剂4020[N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基对苯二胺]的工业生产新工艺。以对氨基苯酚、甲基异丁基酮、甲酸和苯胺为原料,用三步法在常压下合成了防老剂4020。优化的工艺是用3台反应釜并联,差时1/3个生产周期分别开工,用1台同容积的蒸馏釜与之配套,并在4台釜中都装有冷却蛇管。该工艺设备投资低,生产用时短,产物收率达90.1%。关键词:对氨基苯酚;甲基异丁基酮;甲酸;苯胺;防老剂4020;N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基对苯二胺;常压合成;工业生产中图分类号:TQ33038文献标识码:B文章编号:1000-1255(2003)06-0339-03N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基对苯二胺(防老剂4020)属于对苯二胺类防老剂,它广泛用于轮胎和电缆等橡胶制品中。以往的合成工艺是以4-氨基二苯胺与甲基异丁基酮在高压下经催化加氢缩合制得[1]。这种方法的缺点在于生产过程是在高压下进行,增加了设备投资和操作难度,同时也增加了生产的危险性[2];所用原料均为精细化工中间体,价格昂贵,增加了生产成本[3]。以对氨基苯酚、甲基异丁基酮、甲酸和苯胺为原料,在常压下经三步法制备防老剂4020。该工艺在小试[4]和中试[5]的基础上,现已完成了工业化生产的研究,验证了中试的工艺条件,对工业化过程的相关因素进行了探索。结果表明,3台相同的反应釜并联,差时1/3个生产周期启动,与1台同容积的蒸馏釜配套,实现了最佳组合。反应釜中装有冷却蛇管,缩短了生产时间。新工艺设备投资低,操作安全,反应平稳,原料来源方便,产物收率达90.1%。1生产过程1.1原材料对氨基苯酚,二级工业品,纯度不小于95%,辽宁本溪市利民化工厂生产。甲酸,二级工业品,纯度不小于88%,辽宁辽阳石油化纤总公司化工四厂生产。甲基异丁基酮和苯胺,一级工业品,纯度分别为99.5%和99.2%,辽宁辽阳石油化纤总公司化工实验二厂生产。氢氧化钠,一级工业品,纯度99.5%,辽宁鞍山市千山化工厂生产。二甲苯,工业品,纯度99.2%,辽宁丹东化工三厂生产。白土,工业品,辽宁海城温香土业公司生产。1.2试样制备三步法反应合成防老剂4020:(1)对氨基苯酚与甲基异丁基酮反应,生成对-1,3-二甲基亚丁基氨基苯酚[6];(2)将第一步反应产物与甲酸反应,生成N-(1,3-二甲基丁基)对氨基苯酚[7];(3)将第二步反应的产物在新型催化剂的作用下与苯胺反应生成防老剂4020[8]。1.3主要设备反应釜,容积为150L,油加热,电机功率为2kW,150r/min,搪瓷。蒸馏釜,容积为150L,油加热,搪瓷。冷凝器,冷却面积为8m2,1Cr18Ni9Ti。氢氧化钠计量槽,容积为25L,搪瓷,辽阳市化工机械厂生产。精馏柱,内直径为300mm,高为2000mm,1Cr18Ni9Ti。甲酸计量槽,容积为25L,1Cr18Ni9Ti,二者均为辽阳石油化纤总公司化工机械厂非标定做。计量槽,容积为25L,A3F,自制。真空泵(SZ-2型)和真空过滤器均由大连渤海真空机械厂生产。母液槽,容积为300L,1Cr18Ni9Ti,自制。1.4工艺流程生产工艺流程如图1所示。3台相同的反应釜并联,差时1/3个生产周期分别开工。首次开车时,先关闭另外2个反应釜的阀门。室温下向反应釜(10)加入过量的甲基异丁基酮和对氨基苯酚,启动搅拌,打开冷凝器(15)的冷却水开关,接