论文摘要
蒽和咔唑均是重要的化工原料,广泛应用于染料、颜料、医药、农药及光电材料等多种行业领域中,近年来对二者的需求量呈逐年上升的趋势。国内主要采用溶剂结晶法从煤焦油重质组分粗蒽中提取蒽和咔唑,得到的精葸含量约为90%,精咔唑含量为93-95%,无法满足对高纯度产品（>97%）的要求。因此,寻找一个合适的工艺体系,并通过工艺参数的优化对以粗蒽为原料同时制备高纯蒽和咔唑的溶剂结晶工艺进行改进和提升,具有非常重要的现实意义。本文利用液-固相平衡法分别测定了蒽和咔唑在二甲苯（DMB）、氯苯（C1B）、四氯乙烯（PCE）及二甲苯-四氯乙烯混合溶剂中的溶解度,结果表明：在所测定的四种溶剂体系中蒽和咔唑的溶解度都随着温度的升高而增大；在相同的温度下,蒽和咔唑在四种溶剂体系中的溶解度依次为：氯苯>二甲苯>二甲苯-四氯乙烯>四氯乙烯,且蒽和咔唑的溶解度随着二甲苯-四氯乙烯混合溶剂中二甲苯比例的增大而增大。葸/咔唑在四种溶剂体系中的溶解度选择性随温度变化规律不明显；在相同温度下,蒽/咔唑的溶解度选择性在四氯乙烯中最大,氯苯中次之,二甲苯中最小,二甲苯-四氯乙烯混合溶剂对蒽/咔唑的溶解度选择性介于二甲苯、四氯乙烯之间,并且随着二甲苯-四氯乙烯混合溶剂中二甲苯比例的增大而减小。利用溶剂结晶法,以粗葸为原料,同时制备高纯葸和咔唑的新工艺流程分为三个部分：二甲苯两步脱菲,DMF或DMF-异丙醇胺高效分离蒽/咔唑,采用氯苯分四次精制粗咔唑。结果如下：以二甲苯为溶剂,对粗蒽两步脱菲,菲的含量由25.52%下降到2.41%,脱除率>90%,降低了菲等杂质对葸和咔唑在后续传质过程的影响；采用DMF-异丙醇胺混合溶剂（最佳比例为7：3）,可以高效分离蒽/咔唑,滤饼中蒽的含量为92.83%,单步收率为81.52%；滤渣中咔唑的含量为64.80%,单步收率为70.82%。以DMF为溶剂进行蒽/咔唑分离,再次精制所得滤饼可得到含量为98.93%的高纯葸,单程总收率>70%；最后,利用氯苯对粗咔唑分四步进行精制,可得到含量为98.97%的高纯咔唑,从粗蒽出发,母液不循环,单程总收率>40%。与传统工艺相比较,新工艺明显提高了蒽和咔唑的纯度,咔唑洗涤次数由7-8次降为3-4次。单程工艺流程物料衡算结果表明,粗葸脱菲、蒽/咔唑分离及第二次精制蒽的过程固体物料损失均小于4%,而粗咔唑精制过程固体物料损失率随着精制次数的增加而不断增加,由2.70%增加到9%；溶剂总损失率为38.45%,脱菲环节占90.10%,主要集中在一洗过程；蒽/咔唑分离和粗咔唑精制两个环节约占溶剂总损失率的10%。为了提高产品收率,粗葸精制过程中通常采用母液套用的方式。本文分别对母液蒸馏得到的滤渣及一洗溶剂二甲苯进行了循环实验研究,以考察母液循环过程中杂质的积累对产品质量的影响。结果表明：滤渣循环四次,对咔唑的含量没有影响,可稳定在98%以上；咔唑总收率提高5%。一洗溶剂二甲苯循环三次,随循环次数的增加,原料中的主要杂质萘在回收二甲苯中逐渐积累,其浓度最高可达0.345 mg/ml,且一洗滤饼中咔唑的含量和收率均有所下降,含量降低2.77%,收率降低高达7.05%。