基本信息
- 項目名稱：
- 對硝基苯甲醛新型綠色制備方法
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 對硝基苯甲醛是精細化學品的合成中間體。本發(fā)明研究的催化氧化新技術(shù)，以氧氣為氧化劑，采用新型催化劑，對硝基苯甲醇高效、高選擇性氧化為對硝基苯甲醛。在80 ℃、0.4MPa氧氣壓力條件下，反應10小時，產(chǎn)品收率在95%以上，純度達99%以上。 本方法解決了對硝基苯甲醇氧化反應難控制易過度氧化、環(huán)境污染嚴重的難題，具有條件溫和，不會對設(shè)備產(chǎn)生腐蝕，操作及后處理簡便，經(jīng)濟環(huán)保的特點，具有明顯的應用前景。
- 詳細介紹：
- 對硝基苯甲醛是制取醫(yī)藥、染料、農(nóng)藥、感光材料和液晶材料等精細化學品的合成中間體，用途廣泛。 對硝基苯甲醛的工業(yè)生產(chǎn)方法主要有：對硝基甲苯鹵化水解法；對硝基苯甲醇化學氧化方法等。這些方法存在不足：產(chǎn)生的大量廢水難以處理；設(shè)備腐蝕嚴重；產(chǎn)品對硝基苯甲醛的選擇性不高。 本課題開發(fā)出的對硝基苯甲醛新型綠色制備方法，操作簡便，反應條件溫和，采用分子氧作為對硝基苯甲醇氧化的氧化劑，氧化反應能夠計量的發(fā)生，對硝基苯甲醇的轉(zhuǎn)化率為100%，對硝基苯甲醛的選擇性為100%，反應副產(chǎn)物只有水，后處理簡便，產(chǎn)品收率在95%以上。與現(xiàn)用技術(shù)相比，本技術(shù)成本低廉，反應條件溫和，后處理簡單，沒有三廢產(chǎn)生，既經(jīng)濟適用而且環(huán)境友好，具有明顯的應用前景。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 設(shè)計目的：開發(fā)一種對硝基苯甲醛的新型綠色制備方法，具有條件溫和、操作簡單、環(huán)境友好、經(jīng)濟實用的特點。 基本思路：國內(nèi)外工業(yè)上對硝基苯甲醛主要采用計量化學氧化方法氧化對硝基苯甲醇來制備的，“三廢”量大。而分子氧做氧化劑，氧化反應的副產(chǎn)物只有水，經(jīng)濟且環(huán)境友好。本發(fā)明通過對催化劑和條件優(yōu)化的研究，開發(fā)出氧氣做氧化劑的對硝基苯甲醛催化選擇性氧化制備新技術(shù)。 創(chuàng)新點：開發(fā)的對硝基苯甲醛催化氧化制備新技術(shù)，以氧氣為氧化劑，經(jīng)濟、環(huán)境友好，可以替代現(xiàn)用的化學氧化方法。 技術(shù)關(guān)鍵：開發(fā)出了用于活化分子氧來氧化對硝基苯甲醇的新型催化劑，而且具有高活性、高選擇性地特點。 主要技術(shù)指標：在80 ℃、0.4MPa氧氣壓力條件下，反應10小時，對硝基苯甲醇的轉(zhuǎn)化率為100%，對硝基苯甲醛的選擇性為100%。
科學性、先進性
- 目前對硝基苯甲醛的工業(yè)生產(chǎn)方法主要有：對硝基甲苯鹵化水解法；對硝基苯甲醇化學氧化方法等。這些方法存在幾個缺點：一是在反應過程中產(chǎn)生的大量廢水難以處理，會造成環(huán)境的嚴重污染；二是設(shè)備腐蝕嚴重；三是對硝基苯甲醇易過度氧化產(chǎn)生羧酸，產(chǎn)品對硝基苯甲醛的選擇性不高。 本技術(shù)對催化劑的研究，通過活化分子氧，實現(xiàn)了氧氣作為氧化劑的對硝基苯甲醇高效、高選擇性氧化。與現(xiàn)用技術(shù)相比，本技術(shù)成本低廉，反應條件溫和，后處理簡單，沒有三廢產(chǎn)生，制備的產(chǎn)品對硝基苯甲醛純度達99%以上，具有明顯的應用前景。 本技術(shù)待投入生產(chǎn)完善數(shù)據(jù)后，擬申請國家專利。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 本成果屬國家大學生創(chuàng)新性實驗計劃資助在研課題（編號081045905） 本作品獲省“挑戰(zhàn)杯”大學生課外科技學術(shù)作品競賽二等獎
作品所處階段
- 本作品已在新鄭市江河生物科技有限公司進行中試，即將轉(zhuǎn)入生產(chǎn)階段。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)擬轉(zhuǎn)讓給新鄭市江河生物科技有限公司。
作品可展示的形式
- 圖片 文字
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 本課題組開發(fā)出的對硝基苯甲醛新型綠色制備方法，操作簡便，反應條件溫和，采用分子氧作為對硝基苯甲醇氧化的氧化劑，氧化反應能夠計量的發(fā)生，轉(zhuǎn)化率可達100%，選擇性在100%，反應副產(chǎn)物只有水，后處理簡便，產(chǎn)品收率在95%以上，既經(jīng)濟適用而且環(huán)境友好。 該制備方法可依托對硝基苯甲醛現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，不需要做大規(guī)模裝備改造，即可完成生產(chǎn)工藝改進，推廣前景廣泛，可用于大多數(shù)對硝基苯甲醛生產(chǎn)工藝的改造。 按目前對硝基苯甲醛18.5萬元/噸的市場價計算，，使用該技術(shù)生產(chǎn)一噸產(chǎn)品可獲得4萬元以上的利潤。這樣一家中等規(guī)?；て髽I(yè)年產(chǎn)對硝基苯甲醛300噸，產(chǎn)值可達5500余萬元，利稅1200萬元，具有良好的經(jīng)濟效益。
同類課題研究水平概述
- 目前國內(nèi)外的對硝基苯甲醛的技術(shù)主要有： （1）對硝基甲苯氧化酯化、水解工藝[1]。該法是傳統(tǒng)路線，其缺點主要三點：一是原料成本較高，且利用率太低；二是反應條件要求嚴格，反應難以控制[2]；三是在反應過程中產(chǎn)生的大量含鉻廢水難以處理，會造成環(huán)境的嚴重污染[3]。 （2）對硝基甲苯鹵化水解法。該方法基本不產(chǎn)生污染性的廢液和廢渣，工藝過程中生成的溴化氫氣體，經(jīng)尾氣吸收可生成氫溴酸，但由于使用溴素做鹵化試劑，對反應釜腐蝕嚴重，且鹵化的程度不易控制，副產(chǎn)物多。 （3）對硝基苯甲醇氧化法[4]。反應所使用的氧化劑有硝酸、高錳酸鉀[5]、鉻的衍生物、金屬氧化物等，然而這些氧化劑價格均較昂貴，且往往伴生大量的廢棄污染物。由于對硝基苯甲醇的氧化往往會產(chǎn)生羧酸，產(chǎn)物選擇性不高。 通過對以上三種生產(chǎn)工藝的分析比較，我們不難看出，當前對硝基苯甲醛的制備方法存在氧化劑成本高、鹵化易腐蝕反應釜、生產(chǎn)廢水難以處理、環(huán)境污染嚴重等諸多問題。因此，開發(fā)綠色、高選擇性、高效的對硝基苯甲醛生產(chǎn)工藝具有重要的科學意義和應用價值。 近年來研究發(fā)現(xiàn)，以對硝基苯甲醇為原料，催化分子氧氧化得到對硝基苯甲醛，具有良好的應用前景，相應催化劑研究報道很多，包括均相、多相、生物與仿酶等各個催化領(lǐng)域，但多處于基礎(chǔ)研究階段，至今未見工業(yè)化應用報道。 本技術(shù)采用新型催化劑和分子氧氧化劑，成功實現(xiàn)了對硝基苯甲醇定量氧化為對硝基苯甲醛，而且成本低廉，反應條件溫和，后處理簡單，具有明顯的創(chuàng)新性和應用前景。 參考文獻： [1] 徐克勛.精細有機化工原料及中間體手冊[M].北京:化學工業(yè)出版社,1998, 3-373. [2] 張凱銘.氯化芐的選擇性硝化及其在對硝基苯甲醛合成中的應用[J]. 南京理工大學碩士學位論文.2007. 8 [3] 上海環(huán)境保護局編.上海工業(yè)廢水治理最佳實用技術(shù)[M].上海：上?？茖W普及出版社,1982:401-418,573-578. [4] 張鑄勇.精細有機合成單元反應[IM].華東化工學院出版社.1990:307 [5] Hudlicky M.Oxidations in Organic Synthesis [M].Washington,DC: American Chemical Society,1990
