Спосіб одержання 1-аміноантрахінону

Изобретение относится к химической технологии, конкретно к усовершенствованному способу восстановления 1-нитроантра-хинона до 1-аминоантрахинона - исходного продукта в производстве пигментов, кубовых и кислотных красителей. Известен способ получения 1-аминоантрахинона в 3-4%-растворе сульфида или гидросульфида натрия [1], в этом случае в раствор, содержащий сульфгидрат и гидроксид натрия, поверхностно-активные вещества (один из эфиров полиоксиэтилированных жирных кислот), добавляют в течение 30 минут при 90°С высушенный и размолотый 1-нитроантрахинон, суспензию для завершения реакции перемешивают 30 минут. Далее одну половину реакционной массы размешивают 4 часа при 90-95°С, а другую половину - 4 часа при 150°С. Подвергнутый термообработке при 150°С в закрытом сосуде продукт, по данным авторов, содержит минимальное количество оксипроизводных антрахинона, в то время как обработка массы при 90-95°С указанных примесей не удаляет, целевой продукт их содержит до 2%. Основными недостатками указанного аналога являются: - сушка, дробление или размол 1-нитро-антрахинона; - расход поверхностно-активных веществ; - проведение процесса в сильнощелочной среде; - значительные энергетические затраты и необходимость в автоклаве при термообработке продукта. Дробление, добавки поверхностно-активных веществ и гидроксида натрия выполнены с единственной целью достигнуть более полного реагирования 1 нитроантрахинона в процессе его восстановления. В то же время, значительное количество гидроксида натрия в массе ведет к протеканию побочной реакции гидроксилирования 1-аминоантрахинона, снижая его выход, и накоплению в целевом продукте оксипроизводных антрахинона, вызывая тем самым необходимость введения дополнительной стадии - термообработки продукта в течение 4 часов при 130-170°С. Наиболее близким по технической сущности является способ восстановления 1-нитроантрахинона до 1аминоантрахинона 8-10% раствором сульфида или гидросульфида натрий [2]. Порядок загрузки компонентов и ведения процесса следующий: тонко измельченный высушенный 1-нитро-антрахинон придают в течение 1 часа на разогретый до 90-95°С раствор сульфида натрия. По окончании придачи массу размешивают при этой температуре 30 минут, затем охлаждают до 70°С и фильтруют, осадок промывают горячей водой до нейтральных промывных вод. Вы ход 1-аминоантра-хинона 97-98%, в качестве примесей обнаружено присутствие 1-3% 1-нитро-антрахинона. Известный способ обладает рядом существенных недостатков: - необходимость сушки, а также размола, измельчения или диспергирования нитропродукта; - медленная, в течение 1 часа загрузка 1-нитроантрахинона; - повышенный расход восстановителя (избыток превышает 100); - наличие в готовом продукте до 2-3% исходного 1-нитроантрахинона, что существенно ухудшает качественные показатели синтезируемых на его основе красителей; -снижение на 2-3% выхода 1-аминоан-трахинона вследствие неполноты восстановления 1нитроантрахинона; - малая технологичность процесса вследствие возможности выброса реакционной массы. Для эффективного протекания химической реакции необходимы три известные основные условия: - диспергирование исходных компонентов до молекулярного уровня; - размешивание массы; -внешняя энергия для преодоления определенного энергетического барьера. Указанные условия в известном способе почти все соблюдены, кроме первого - нет диспергирования одного из компонентов до молекулярного уровня. Проведенное механическое измельчение 1-нитроантрахинона не обеспечивает достаточных условий для полного протекания химической реакции. даже в том значительном избытке восстановителя. Причины неполноты восстановления продукта в том, что в условиях высокой реакционной способности исходных компонентов (высокая концентрация продуктов, температура массы более 90°С) восстановление основной массы 1-нитроантрахинона протекает очень быстро. В то же время вследствие неоднородности нитропродукта внутри его наиболее крупных кристаллов, ассоциатов вещества остается не прореагировавший исходный 1-нитроантрахинон. Образующийся на поверхности таких кристаллов нерастворимый в водной среде массы 1-аминоантрахинон препятствует проникновению раствора сульфида к нитропродукту. затр удняя тем самым, количественное его восстановление. За короткий промежуток времени выделяется тепло, вызывающее закипание, а в некоторых случаях, если будет несколько ускорена придача 1-нитроантрахинона, и выброс реакционной массы. Задачей данного изобретения является усовершенствование способа получения 1-аминоантрахинона, а котором предварительная выдержка реакционной массы перед нагревом ее приводит к повышению качества и выхода продукта, упрощению технологии и улучшению технологичности процесса, а также сокращению расхода сырья. Поставленная задача решается способом получения 1-аминоантрахинона восстановлением 1нитроантрахинона сульфидом щелочного металла нагревом массы до 95-100°С при перемешивании при этом температуре в течение 30-60 минут, отличи тельной особенностью которого является то, что 1-нитроантрахинон и сульфид щелочного металла перед нагревом массы выдерживают при 25-45°С в течение 30-60 минут. В общем случае условия проведения процесса предложены следующие: нейтральную водную пасту 1нитроантрахинона смешивают с раствором сульфида натрия или аммония при 25-45°С и дают выдержку в течение 30-60 минут. Затем реакционную массу подогревают до 95-100°С и перемешивают при этой температуре 30 минут. С успензию 1-аминоантрахинона фильтруют, осадок промывают водой до нейтральной реакции. Предложенные признаки технологического выполнения процесса являются определяющими в достижении задачи изобретения. Для более подробного пояснения происходящих изменений в массе следует привести известную схему восстановления 1-нитроантрахинона до 1-аминоантрахинона и последовательность образования основных промежуточных продуктов в данной реакции. Так, первоначальное смешение компонентов при 25-45°С в предложенном способе создает условия превращения в течение 30-60 минут всего нитроантрахинона в растворимую в щелочной среде соль гидроксиламиноантрахинона (одного из наиболее устойчивых промежуточных продуктов). Происходит полное растворение исходного продукта, т.е. его диспергирование до молекулярного уровня но не посредством обычного взаимодействия с растворителем (дисперсное взаимодействие, обусловленное взаимным притяжением молекул), а химической реакцией восстановления нитропродукта, в результате которой образуется растворимая органическая соль. Кроме того, предложенное в данном случае снижение температуры обработки вопреки общепринятой закономерности при действии обычного растворителя повышает полноту растворения 1нитроантрахинона, что указывает на принципиальное различие химической сущности рассматриваемых процессов (растворения и химической реакции, ведущей к растворению продукта), а в сочетании с найденными условиями стабилизации и сохранения определенный период времени малоустойчивого промежуточного продукта, достижению неожиданного эффекта, указанного в задаче изобретения. Отклонения от предложенных признаков в различной степени ухудшают качественные или количественные показатели получаемого продукта. Так. смешение компонентов при температуре менее 25°С настолько затормозит скорость реакции восстановления, что в массе даже за продолжительное время сохранится основная доля не прореагировавших исходных продуктов. При температуре превышающей 45°С происходит достаточно интенсивное восстановление даже 1-гидроксиламиноантрахинонадо 1-аминоантрахинона, т.е. возможна ситуация температурного режима процесса, характерная для известного способа, естественно сопровождающаяся его недостатками. Продолжительность первоначальной обработки ! (30-60 минут) является необходимым и достаточным отрезком времени в течение которого происходит количественное восстановление 1-нитроантрахинона до 1гидросипаминоан-трахинона, а также временем, в течение которого последний сохраняет Определенную устойчивость к дальнейшему восстановлению. Указанный период времени Обратно пропорционально зависит от оптимальных граничных температурных параметров процесса. Последующий нагрев реакционной массы до 95-100°С с количественно восстановившимся 1нитроантрахиноном до растворенного 1-гидроксиламиноантрахи-нона и перемешиванием в течение 30 минут при указанной температуре способствует дальнейшему протеканию реакции восстановления, в результате которой 1-гидрокси-ламиноантрахинон превращается в 1-аминоантрахинон. Таким образом, предложенные приемы позволяют провести наиболее полный переход нерастворимого в водной среде 1-нитроантрахинона через промежуточные продукты - растворимые соли гидроксиламиноантрахинонов в нерастворимый 1-аминоантрахинон. Это способствует количественному восстановлению исходного 1-нитроантрахинона, Кроме того, равномерно, в течение всего процесса распределяется тепло, выделяющееся в ходе реакции, и расходуясь лишь на нагрев массы. Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами. Пример 1. 60 мас.ч. пасты 1-аминоан-трахинона (25,3 масс. ч. в пересчете на сухой) суспендируют в 295 масс. ч. водного раствора, содержащего 20 масс. ч. сульфида натрия. Суспензию нагревают до 30-35C>C и размешивают в течение 30 мин., а затем медленно в течение 40 мин нагревают до 95-100°С и перемешивают при этой температуре в течение 30 мин. Охлажденную до 70°С массу фильтруют и промывают подогретой до 60-70°С водой до нейтральной реакции. Для уменьшения зольности водную пасту 1-аминоантрахинона промывают 50 масс. ч. 10%-ного раствора серной кислоты. Осадок промывают водой до нейтральной среды и . отжимают. Получают 25% 05 масс. ч. (в пересчете на сухой) 1-аминоантрахинона, не содержащего исходный 1-нитроантрэхинон (см. таблицу, пример 1). В таблице опытов изложены оптимальные и граничные условия проведения процесса, показаны полученные результаты. Использование предложенного способа восстановления 1-нитроантрахинона обеспечивает по сравнению с прототипом следующие преимущества. - сокращению расхода сырья (снижается на 30-60% расход восстановителя); - повышение качества и выхода продукта (содержание основного вещества в получаемом 1аминоантрахиноне повышается на 2-3% (с 97-98% до 100%), не накапливаются также в целевом продукте оксипроизводные антрахинона); - упрощение технологии, улучшение технологичности процесса (количественное восстановление нитропродукта протекает без дополнительных стадий и энергетических затрат на сушку и измельчение 1нитроантрахинона, исключается необходимость медленной, в течение 1 часа загрузки 1-нитроантрахинона (нарушение скорости которой может привести к выбросу массы).