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苯胺黑是一種化學(xué)用染料,其著色力強(qiáng)、分散性低、吸光性好、顏色穩(wěn)固性高,因此苯胺黑可用于塑料樹脂著色,油墨著色,木材裝飾工藝著色,皮革、棉、麻染色及涂飾,金屬制品著色以及涂料著色等領(lǐng)域。
一種苯胺黑的循環(huán)生產(chǎn)工藝,其中,所述的循環(huán)生產(chǎn)工藝包括如下步驟:1)將苯胺和硝基苯在催化劑存在的條件下在縮合反應(yīng)釜中進(jìn)行縮合反應(yīng),得到含過(guò)量苯胺的苯胺黑產(chǎn)品;
2)在鹽酸和熱水存在的條件下,將步驟1)所得的含過(guò)量苯胺的苯胺黑產(chǎn)品在酸化反應(yīng)釜中進(jìn)行酸化反應(yīng),然后將所得產(chǎn)品通過(guò)離心機(jī)離心得到苯胺黑產(chǎn)品和含苯胺廢水;
3)將堿液和含苯胺廢水通過(guò)靜態(tài)混合器混合后,送入精餾塔塔頂,同時(shí)蒸汽從精餾塔塔底直接進(jìn)入,對(duì)含苯胺廢水進(jìn)行汽提,汽提后精餾塔塔底產(chǎn)生的廢水經(jīng)換熱器換熱后去污水廠處理;
4)精餾塔塔頂產(chǎn)生的苯胺和水的氣相混合物進(jìn)入溴化鋰機(jī)組冷凝器冷凝;同時(shí)12℃循環(huán)水進(jìn)入溴化鋰機(jī)組冷凝器,通過(guò)苯胺和水的氣相混合物產(chǎn)生的氣相潛熱驅(qū)動(dòng)溴化鋰機(jī)組冷凝器形成7℃循環(huán)水供制冷使用,制冷使用后轉(zhuǎn)化為12℃循環(huán)水再進(jìn)入溴化鋰機(jī)組冷凝器循環(huán)使用;
5)經(jīng)溴化鋰機(jī)組冷凝器冷凝的氣相混合物變成液相混合物,依次通過(guò)第一冷凝器和第二冷凝器進(jìn)行冷凝,然后進(jìn)入分層裝置進(jìn)行分層,上層水相含有少量苯胺,送回靜態(tài)混合器循環(huán)進(jìn)行步驟3)的操作;下層苯胺相作為合成苯胺黑的原料返回縮合反應(yīng)釜中循環(huán)進(jìn)行步驟1)的操作。
向反應(yīng)釜中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的5500L的工業(yè)鹽酸和1500kg的苯胺固廢濾餅,攪拌1小時(shí)后將得到的混合料液轉(zhuǎn)入氧化鍋中待壓濾;所述苯胺固廢濾餅中包括25wt%的氫氧化鈉、74wt%的氫氧化亞鐵和1wt%的苯胺黑;
將上述混合料液加熱升溫至87℃后在壓濾機(jī)中進(jìn)行3小時(shí)的壓濾,所述壓濾的壓力為5MPa;將得到的濾液放入減壓蒸餾釜內(nèi)調(diào)節(jié)所述減壓蒸餾釜的溫度至40℃,將200kg的氯酸鈉在攪拌的條件下分四批次加入到所述減壓蒸餾釜中進(jìn)行反應(yīng),得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的三氯化鐵溶液;所述相鄰兩批次加入氯酸鈉的時(shí)間間隔為15分鐘;對(duì)得到的三氯化鐵溶液采用鐵氰化鉀暈圈法進(jìn)行檢測(cè),所述三氯化鐵溶液中不含F(xiàn)e2+;將上述壓濾得到的濾渣進(jìn)行分析,所述濾渣可作為醇溶苯胺黑使用;
向上述減壓蒸餾釜中加入苯胺,在攪拌的條件下將所述苯胺和上述三氯化鐵溶液混合,所述苯胺和三氯化鐵的質(zhì)量比1.3:1;在壓力為-0.09MPa的條件下將上述減壓蒸餾釜中的苯胺和三氯化鐵溶液進(jìn)行減壓蒸餾,得到混合物;所述減壓蒸餾的起始溫度為35℃,所述減壓蒸餾在45℃開始出餾分,在72℃減壓蒸餾結(jié)束;
所述蒸餾結(jié)束后,將上述減壓蒸餾釜調(diào)溫至180℃,在5小時(shí)內(nèi)向所述減壓蒸餾釜中加入硝基苯進(jìn)行縮合反應(yīng),得到苯胺黑;所述硝基苯的質(zhì)量與上述苯胺的質(zhì)量比為1:4。
一種水性絨感苯胺黑的生產(chǎn)工藝,該生產(chǎn)工藝包括如下步驟:
P1、將苯胺固廢、酸性化合物和氧化劑投入到反應(yīng)釜中,進(jìn)行氧化反應(yīng),得到反應(yīng)混合物;
P2、將反應(yīng)混合物進(jìn)行減壓蒸餾,得到蒸餾混合物;
P3、將蒸餾混合物和硝基苯進(jìn)行混合,然后在縮合反應(yīng)釜中進(jìn)行縮合反應(yīng),得到還有過(guò)量苯胺的苯胺黑混合物;
P4、將苯胺黑混合物投入到酸化反應(yīng)釜中,加入酸性溶液,進(jìn)行酸化反應(yīng),然后進(jìn)行離心過(guò)濾,得到苯胺黑產(chǎn)品和廢水;
P5、將苯胺黑產(chǎn)品加入到異丙醇溶劑中,均勻攪拌15分鐘至20分鐘,得到苯胺黑溶液;
P6、在苯胺黑溶液中投入30%質(zhì)量百分比的PU樹脂,均勻攪拌后靜置20分鐘至30分鐘,得到靜置溶液;
P7、稱量20%的絨毛粉,投入到靜置溶液中,勻速攪拌至充分分散,得到混合溶液;
P8、將混合溶液加熱至120攝氏度至130攝氏度進(jìn)行蒸餾去除溶劑,然后過(guò)篩網(wǎng)過(guò)濾,即可得到絨感苯胺黑。
作為優(yōu)選的,所述P1步驟的苯胺固廢、酸性化合物和氧化劑質(zhì)量百分比為9:35:3。
作為優(yōu)選的,所述P2步驟的減壓蒸餾壓力為-0.05MPa至-0.08MPa,蒸餾溫度為50攝氏度至75攝氏度。
作為優(yōu)選的,所述P3步驟的縮合反應(yīng)溫度為150攝氏度至180攝氏度,反應(yīng)時(shí)間為3小時(shí)至5小時(shí)。
作為優(yōu)選的,所述P4步驟的酸化反應(yīng)采用8%濃度的鹽酸溶液,反應(yīng)溫度為120攝氏度至140攝氏度,反應(yīng)時(shí)間為120分鐘至150分鐘。
作為優(yōu)選的,所述P4步驟還包括對(duì)廢水進(jìn)行處理,包括如下步驟:
S1、將廢水輸入到處理塔中,使用15攝氏度至20攝氏度循環(huán)水進(jìn)行冷卻;
S2、將冷卻的廢水靜置2小時(shí)至3小時(shí),進(jìn)行分層處理;
S3、將上層水分離出來(lái)進(jìn)行化學(xué)凈化;
S4、將下層苯胺作為原料返回到P1步驟中作為原料重復(fù)利用。
作為優(yōu)選的,所述S4步驟中的下層苯胺質(zhì)量百分比含量為95%。
步驟1,將苯胺和硝基苯在三氯化鐵的催化下進(jìn)行縮合反應(yīng);縮合反應(yīng)過(guò)程原理如圖2所示。本發(fā)明中的苯胺、硝基苯和三氯化鐵配比為1∶0.53~0.54∶0.22~0.23,例如:苯胺800kg、硝基苯430kg、三氯化鐵180kg,步驟1的具體過(guò)程為:
先將苯胺和三氯化鐵在反應(yīng)釜內(nèi)混合后升溫脫水,當(dāng)溫度達(dá)到175℃時(shí)縮合反應(yīng)的脫水階段基本完成;開始滴加硝基苯,控制硝基苯滴加速度先慢后快,且硝基苯的滴加時(shí)間控制在5小時(shí),第一個(gè)小時(shí)滴加速度控制在總量的六分之一,后面的4個(gè)小時(shí)以余下的六分之五為總量,每小時(shí)滴加四分之一,滴加時(shí)釜溫控制在175℃~185℃;硝基苯滴加完畢后,控制在185~190℃溫度下保溫30分鐘,然后升溫到210℃,再保溫3~4小時(shí)。
步驟2,將縮合好的混合物自然冷卻至常溫;
步驟3,將自然冷卻好的混合物粉碎,直接投入硫酸中進(jìn)行磺化反應(yīng)(由于混合物含有的游離苯胺和三氯化鐵反應(yīng)后的二氧化鐵,需要硫酸來(lái)轉(zhuǎn)化為苯胺硫酸鹽和硫酸亞鐵以及醇溶性苯胺黑磺化);磺化反應(yīng)過(guò)程原理如圖3所示,其具體過(guò)程為:
自然冷卻好的混合物和硫酸的質(zhì)量配比為1∶1.8,例如:500kg混合物需要900kg硫酸,硫酸的濃度大于98%,反應(yīng)溫度控制在120~130℃,保溫1小時(shí)45分~2小時(shí)。更具體的說(shuō):自然冷卻好的混合物投入硫酸這一加料過(guò)程必須做到均勻、緩慢(控制粉碎速度,例如,每分鐘加料12.5kg~10kg),正常情況,加料全過(guò)程需要40~50分鐘。加料過(guò)程中時(shí)刻觀察釜溫的變化與二氧化硫氣體產(chǎn)生的情況,磺化反應(yīng)在投料過(guò)程中釋放大量熱能,加料完畢,溫度自然上升到120℃左右,保溫10分鐘后再加溫升至122~130℃,在此溫度下,保溫1小時(shí)45分~2小時(shí)。
步驟4,將磺化好的混合物放在冷水中離析;用于離析的冷水的體積是磺化好的混合物的3倍,離析完畢的混合物中的余酸濃度控制在18~20%。例如:先將3倍于磺化好的混合物的體積的冷水放在離析鍋里,然后將磺化好的混合物放在冷水中進(jìn)行離析。所說(shuō)的冷水是指溫度低于30℃、高于1℃的水,自來(lái)水、蒸餾水均可。
步驟5,將離析完畢的混合物進(jìn)行固液分離和水洗,然后進(jìn)行脫水處理;例如:采用可洗型壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離,用自來(lái)水來(lái)水洗固液分離后的混合物,得到濾餅,濾餅的終點(diǎn)pH值為2~3。
步驟6,將脫水后的混合物用氫氧化鈉或碳酸鈉進(jìn)行中和反應(yīng);中和反應(yīng)過(guò)程原理如圖4所示,其具體過(guò)程為:將步驟5得到的濾餅加水調(diào)整含固量為18~20%,加按成品重量(成品重量根據(jù)水溶性苯胺黑化學(xué)分子式和投料量以及醇溶性苯胺黑磺化反應(yīng)生成磺酸的轉(zhuǎn)化率來(lái)推算)5~10%的分散劑(木質(zhì)素或MF分散劑),然后加氫氧化鈉或碳酸鈉進(jìn)行中和反應(yīng),中和反應(yīng)的反應(yīng)溫度控制在90~95℃,調(diào)整pH值到6~8,采用玻璃棒插入中和液中取樣測(cè)定,確認(rèn)無(wú)顆粒存在視反應(yīng)完畢?;撬峤?jīng)中和反應(yīng)后生成磺酸鈉,磺酸鈉會(huì)完全溶解在水中,顆粒是沒(méi)經(jīng)中和反應(yīng)的磺酸物質(zhì),如果pH值已到8還有顆粒說(shuō)明反應(yīng)的時(shí)間不夠,應(yīng)該延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間,直到顆粒完全消失。
步驟7,將中和完畢的混合物進(jìn)行干燥,即制得粒子狀的水溶性苯胺黑。采用箱式或隧道式烘房對(duì)中和完畢的混合物進(jìn)行干燥,干燥尾氣出風(fēng)溫度控制在65~75℃,混合物水份終點(diǎn)在6%以下。如果想得到粉末狀的水溶性苯胺黑,只需要再將干燥得到的粒子狀的水溶性苯胺黑進(jìn)行粉碎即可。