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鄰苯二甲酸酐，簡稱苯酐、酞酸酐、1,3-異苯 并呋喃二酮，英文名稱：o-Phthalic anhydride，英文別名:2,5-Isobenzofurandione; Phthalic anhydride 99+%; 2-benzofuran-1,3-dione; 2,2'-(oxydicarbonyl)dibenzoic acid，分子式：C8H4O3，簡稱：PA。它是鄰苯二甲酸分子內(nèi)脫水形成的環(huán)狀酸酐，為白色粉末或鱗片狀結(jié)晶固體,比重1.527(4℃),純苯酐的閃點(diǎn)為152℃,熔點(diǎn)為130.8℃,沸點(diǎn)284.5℃;易升華,稍溶于冷水,在熱水中可水解為鄰苯二甲酸,易溶于乙醇、苯和吡啶,微溶于乙醚;本品具有中等毒性,可引起哮喘:有報(bào)道,長期吸入可引起生殖、神經(jīng)、肝腎系統(tǒng)的損害,同時(shí)對皮膚、粘膜特別是眼角膜也有刺激性,接觸該品時(shí)要注意防護(hù)以保人身安全。
苯酐為白色固體，是化工中的重要原料，尤其用于增塑劑的制造。鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯都是重要的增塑劑。鄰苯二甲酸酐與多元醇(如甘油、季戊四醇)縮聚生成聚芳酯樹脂，用于油漆工業(yè)；若與乙二醇和不飽和酸縮聚，則生成不飽和聚酯樹脂，可制造絕緣漆和玻璃纖維增強(qiáng)塑料。鄰苯二甲酸酐也是合成苯甲酸、對苯二甲酸的原料，也用于藥物合成。鄰苯二甲酸酐可發(fā)生水解、醇解和氨解反應(yīng)，與芳烴反應(yīng)可合成蒽 醌衍生物。鄰苯二甲酸酐在工業(yè)上是在五氧化釩催化下，由萘與空氣在350～360℃進(jìn)行氣相氧化制得，也可用空氣氧化鄰二甲苯制得。
鄰苯二甲酸酐可發(fā)生水解、醇解和氨解反應(yīng)，與芳烴反應(yīng)可合成蒽 醌衍生物。鄰苯二甲酸酐在工業(yè)上是在五氧化釩催化下，由萘與空氣在350～360℃進(jìn)行氣相氧化制得，也可用空氣氧化鄰二甲苯制得。鄰苯二甲酸酐可代替鄰苯二甲酸使用，主要與一元醇反應(yīng)形成酯，例如鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯。
苯酐的生產(chǎn)有鄰苯氧化法和萘氧化法兩種工藝路線。
鄰二甲苯氧化法：主反應(yīng)如圖，此外，由副反應(yīng)還生成苯甲酸、順丁烯二酸酐等。該反應(yīng)為強(qiáng)放熱反應(yīng)，因此選擇適宜的催化劑(高活性和高選擇性)和移出反應(yīng)熱以抑制深度氧化反應(yīng)，是工業(yè)過程的關(guān)鍵。由此而開發(fā)了多種不同的生產(chǎn)方法。工業(yè)生產(chǎn)方法一般是采用以五氧化二釩為主的釩系催化劑(見金屬氧化物催化劑)進(jìn)行鄰二甲苯的氣相氧化。1974年，開發(fā)了高負(fù)荷表面涂層的釩系催化劑，催化劑載體是惰性的無孔瓷球、剛玉球和碳化硅球等。選用環(huán)狀載體制備催化劑。這種新型催化劑可以減少因內(nèi)擴(kuò)散引起的深度氧化反應(yīng)，從而提高了苯酐的收率、選擇性和催化劑的負(fù)荷。反應(yīng)器多采用列管式固定床。
典型工藝過程是將過濾后的無塵空氣經(jīng)壓縮、預(yù)熱，與氣化的鄰二甲苯蒸氣混合后進(jìn)入反應(yīng)器，在400~460℃下進(jìn)行氧化反應(yīng)，進(jìn)料空速2000~3000h-1，空氣中鄰二甲苯濃度40~60g/m3(標(biāo)準(zhǔn))，反應(yīng)熱由管外循環(huán)的熔鹽帶出。 反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入蒸汽發(fā)生器，被冷卻的反應(yīng)氣經(jīng)進(jìn)一步冷卻，回收粗苯酐。尾氣經(jīng)水洗回收順丁烯二酸酐后放空，或用催化燃燒法凈化后再放空。粗苯酐經(jīng)減壓精餾由塔頂分離出低沸點(diǎn)的順丁烯二酸酐、甲基順丁烯二酸酐及苯甲酸等;塔底物料經(jīng)真空精餾，得到苯酐產(chǎn)品。
萘氧化法：萘氧化反應(yīng)發(fā)生在α位，在緩和條件下，萘氧化生成醌。在強(qiáng)烈條件下，萘氧化生成苯酐。副反應(yīng)生成萘醌、順丁烯二酸酐等。所用催化劑也是釩系催化劑。工藝過程與鄰二甲苯氧化相似。萘氧化的反應(yīng)器有列管式固定床和流化床兩種。流化床反應(yīng)器的反應(yīng)熱由反應(yīng)器內(nèi)的冷卻管移走。流化床催化劑的粒度要求有一適宜的范圍,通常為40~300μm。使用流化床的優(yōu)點(diǎn)是:反應(yīng)器可以在比較均勻的溫度、較高的原料-空氣比下操作，產(chǎn)物較易捕集。
流化床法工藝過程：首先用蒸汽將萘熔化為液體，再用泵打入內(nèi)裝有0402催化劑(V-K-Si系列)的氧化爐底部，升溫至320~340℃，萘即被氣化并分布至整個(gè)床層，經(jīng)過濾凈化的空氣以6000m3/h的通入量，由鼓風(fēng)機(jī)送入反應(yīng)器底部，確保使催化劑處于流化狀態(tài)，萘在360~385℃的溫度范圍內(nèi)被空氣氧化生成苯酐氣體，含有苯酐氣體的空氣混合氣經(jīng)冷凝器/熱熔冷凝器冷卻，液體進(jìn)入粗苯酐貯罐，所得粗苯酐經(jīng)蒸餾塔加熱、硫酸處理、碳酸鈉中和后，再經(jīng)真空精餾、冷凝、相分離、結(jié)晶、制片而得純苯酐成品，含量≥99.7%。
1.苯酐是最重要的有機(jī)化工原料之一，其主要衍生物有鄰苯二甲酸二丁酯；二辛酯和二異丁酯等，用作PVC等的增塑劑；還可用于生產(chǎn)不飽和聚酯樹脂；醇酸樹脂；染料及顏料；多種油漆；食品添加劑；醫(yī)藥中的緩瀉劑酚酞；農(nóng)藥中的亞胺硫磷；滅草松以及糖精鈉等。
2.本品用作環(huán)氧樹脂固化劑。本品是重要的有機(jī)化工原料，主要用于生產(chǎn)鄰苯二甲酸酯類增塑劑、涂料、糖精、染料和有機(jī)化合物的重要中間體、殺蟲劑、殺菌劑、橡膠加工助劑、感光材料等。
3.用作分析試劑。有機(jī)合成中間體。染料工業(yè)用于制備蒽醌、2-氯蒽醌、1,4-二羥基蒽醌等重要中間體及酞菁藍(lán)BS、酞菁藍(lán)BX、酞菁藍(lán)B等染料。
4.用作環(huán)氧樹脂的固化劑，參考用量30～50質(zhì)量份，100g樹脂配合物適用期rt/6h、120℃/1.5h。固化條件：100/2h+150℃/5h或100℃/12h，140℃/8h，200℃/6h。固化時(shí)發(fā)熱性小，固化物具有良好的電性能和機(jī)械強(qiáng)度，熱變形溫度110～152℃。
5.是重要的有機(jī)化工原料。在合成樹脂工業(yè)用于生產(chǎn)滌綸樹脂、氨基樹脂、不飽和聚酯樹脂、醇酸樹脂等。染料工業(yè)用于制備蒽醌、氯蒽二羥基蒽醌等染料中間體和酞菁藍(lán)BS、酞菁藍(lán)BX、酞菁藍(lán)B等染料。塑料工業(yè)用于制備鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯及其混合酯等增塑劑。還是制造多種藥物、油漆及有機(jī)化合物的重要中間體。
6.用于制造增塑劑、苯二甲酸二丁酯、樹脂和染料等。
[1] 王彥廣,呂萍,張殊佳,吳軍．有機(jī)化學(xué)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008
[2] 張全英, 丁敏, 吳方寧,等. 鄰苯二甲酸酐的生產(chǎn)及工業(yè)現(xiàn)狀[J]. 當(dāng)代化工研究, 2005(10):8-11+7.