專利名稱：醋酸鈷的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醋酸鈷的制備方法領(lǐng)域，更詳細(xì)地說是使用過氧化氫或/和過氧乙酸做促進(jìn)劑，使醋酸與金屬鈷反應(yīng)制備醋酸鈷的方法領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
日本專利昭56-33377，公布了一種醋酸鈷的制備方法，該發(fā)明是通過連續(xù)向反應(yīng)器中提供過氧化氫、醋酸和水的混合液，其摩爾比至少為1∶2∶5；連續(xù)或間歇式供應(yīng)鈷粉；不斷排出生成液并分離其中未反應(yīng)的鈷粉再返回繼續(xù)反應(yīng)制備醋酸鈷的方法。
前蘇聯(lián)專利SU1728222A，公布了一種醋酸鈷的制備方法，該發(fā)明是在柱形反應(yīng)器中，由金屬鈷和醋酸在氧化劑過氧化氫或過醋酸存在下進(jìn)行反應(yīng)制備醋酸鈷的方法，過程是在一個柱形反應(yīng)器中進(jìn)行，填充的金屬鈷比表面積為1-1000cm2/g，醋酸和氧化劑是按摩爾比2∶1連續(xù)地從塔頂加入反應(yīng)器內(nèi)，同時從塔的下部放出生成的醋酸鈷水溶液。
昭56-33377存在的弊病之一是過程復(fù)雜、實用性差，在單位時間內(nèi)鈷粉的加入量要在過氧化氫的10倍以上并均勻攪拌，過量的鈷粉不斷重復(fù)分離返回使用，操作麻煩，而且隨著循環(huán)次數(shù)增加，鈷粉的顆粒變小，鈷粉分離會變得愈加困難；昭56-33377存在的弊病之二是過氧化氫作為氧化劑使用，理論上過氧化氫的利用率最大為100％，實施例數(shù)據(jù)均小于92％，因此利用率低；昭56-33377存在的弊病之三是沒有利用反應(yīng)熱。
SU1 728222存在的弊病之一是過氧化氫利用率低，在該專利中，過氧化氫同樣是作為氧化劑使用，實施例數(shù)據(jù)顯示過氧化氫的利用率僅為39.9～72.6％；SU1728222在的弊病之二是生產(chǎn)過程的生產(chǎn)率和過氧化氫的利用率不能兼顧，也就是說，生產(chǎn)過程的生產(chǎn)率高了，過氧化氫的利用率卻降低了；SU1728222A存在的弊病之三是同樣沒有詳細(xì)研究溫度對反應(yīng)體系的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，就是通過采用新的技術(shù)特征，克服昭56-33377和SU1728222存在的弊病，達(dá)到降低過氧化氫用量、降低成本、提高實用性的目的。
為了達(dá)到本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用過氧化氫或過氧乙酸作為引發(fā)劑，而且不采用現(xiàn)有技術(shù)昭56-33377控制或?qū)С龇磻?yīng)熱的辦法，相反對此反應(yīng)熱進(jìn)行利用和進(jìn)一步從外部提供能量，促進(jìn)醋酸與金屬鈷的反應(yīng)，同時借助攪拌或泵循環(huán)系統(tǒng)提高金屬鈷與醋酸的接觸面積，達(dá)到制備醋酸鈷的目的。
下面詳細(xì)介紹本發(fā)明。
本發(fā)明涉及醋酸鈷的制備方法領(lǐng)域。在反應(yīng)器中，加入比表面積為10～1000cm2/g的工業(yè)級金屬鈷和醋酸水溶液，然后加入過氧化氫或過氧乙酸使金屬鈷與醋酸進(jìn)行反應(yīng)，其中金屬鈷與醋酸的摩爾比為1∶2.05～4.0；金屬鈷與過氧化氫或過氧乙酸的摩爾比為1∶0.08～1.0；反應(yīng)溫度為常溫～110℃，當(dāng)金屬鈷反應(yīng)完全后，過濾，得到的醋酸鈷水溶液可直接用于調(diào)配由對二甲苯經(jīng)氧化制備對苯二甲酸的催化劑或由偏三苯制備偏苯三酸酐的催化劑或經(jīng)濃縮結(jié)晶制備晶體醋酸鈷。
本發(fā)明所述的醋酸鈷的制備方法，當(dāng)鈷與醋酸的摩爾比小于1∶2.05時，鈷反應(yīng)不完全，而且反應(yīng)后期速度明顯降低；當(dāng)鈷與醋酸的摩爾比大于1∶4.0時，再增加醋酸用量對反應(yīng)速度基本無影響，而且會顯著增加后處理回收醋酸的難度，因此本發(fā)明選擇鈷與醋酸的摩爾比在1∶2.05～4.0范圍內(nèi)制備醋酸鈷。
本發(fā)明所述的醋酸鈷的制備方法，是借助過氧化氫或過或氧乙酸與金屬鈷反應(yīng)能迅速釋放大量熱能的特點，將過氧化氫或過氧乙酸作為引發(fā)劑加入，迅速提高反應(yīng)體系溫度和消除鈷表面鈍化層，促進(jìn)金屬鈷與醋酸的反應(yīng)。當(dāng)金屬鈷與過氧化氫或過氧乙酸的摩爾比小于1∶0.08時；過氧化氫或過氧乙酸的作用不明顯；但當(dāng)金屬鈷與過氧化氫或過氧乙酸的摩爾比大于1∶1時，過氧化氫或過氧乙酸的用量顯然高于理論用量，而且隨過氧化氫或過氧乙酸的加入，反應(yīng)體系溫度升高導(dǎo)致大量過氧化氫自身熱分解加劇，存在浪費，因此本發(fā)明選擇金屬鈷與過氧化氫或過氧乙酸的摩爾比為1∶0.08～1.0。
本發(fā)明所述的醋酸鈷的制備方法，在加入過氧化氫或過氧乙酸進(jìn)行反應(yīng)之前，不需要對反應(yīng)體系進(jìn)行升溫，而是借助加入引發(fā)劑過氧化氫或過氧醋酸提升反應(yīng)溫度，而且常溫下加入過氧化氫或過氧乙酸還能夠最大限度減少過氧化氫或過氧乙酸的分解；當(dāng)反應(yīng)溫度超過110℃時，反應(yīng)異常劇烈，而且系統(tǒng)內(nèi)壓力增加，從而導(dǎo)致操作難度和危險性增加，因此本發(fā)明控制反應(yīng)溫度為常溫至110℃。
本發(fā)明所述的醋酸鈷的制備方法中所使用的是市場上常規(guī)供應(yīng)的金屬鈷，其比表面積一般在10～1000cm2/g左右，比表面積大于1000cm2/g的金屬鈷雖然更有利于反應(yīng)，但不容易采購或價格提高，缺乏實用性；鈷的比表面積小于5cm2/g時，鈷的反應(yīng)活性下降明顯。
本發(fā)明所述的醋酸鈷的制備方法，通過借助攪拌或泵循環(huán)系統(tǒng)提高金屬鈷與醋酸的接觸面積，加快醋酸與金屬鈷的反應(yīng)速度，達(dá)到制備醋酸鈷的目的。
具體實施例方式
下面通過實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明實施例1在容積為1L的反應(yīng)器中加入500g水、60g鈷粉和180g醋酸，開啟攪拌，加入45g濃度為27.5％的過氧化氫，金屬鈷與過氧化氫的摩爾比約為1∶0.36，溫度上升，再通過加熱系統(tǒng)使反應(yīng)器內(nèi)溫度保持在95～100℃，1h后開始取樣觀察鈷粉反應(yīng)情況或通過測試溶液中鈷離子的含量，當(dāng)取出的樣品中無鈷粉或其中鈷離子濃度恒定時，即反應(yīng)完畢，停止攪拌，過濾，即得到醋酸鈷水溶液，該水溶液可直接用于調(diào)配由對二甲苯經(jīng)氧化制備對苯二甲酸的催化劑或由偏三苯制備偏苯三酸酐的催化劑或經(jīng)濃縮結(jié)晶制備晶體醋酸鈷。
實施例2在容積為1L的反應(yīng)器中加入500g水、60g鈷粉和180g醋酸，開啟攪拌，加入10g濃度為27.5％的過氧化氫，金屬鈷與過氧化氫的摩爾比約為1∶0.08，溫度上升，再通過加熱系統(tǒng)使反應(yīng)器內(nèi)溫度保持在100～110℃，1h后開始取樣觀察鈷粉反應(yīng)情況或通過測試溶液中鈷離子的含量，當(dāng)取出的樣品中無鈷粉或其中鈷離子濃度恒定時，即反應(yīng)完畢，停止攪拌，過濾，即得到醋酸鈷水溶液，該水溶液可直接用于調(diào)配由對二甲苯經(jīng)氧化制備對苯二甲酸的催化劑或由偏三苯制備偏苯三酸酐的催化劑或經(jīng)濃縮結(jié)晶制備晶體醋酸鈷。
實施例3在容積為1L的反應(yīng)器中加入500g水、60g鈷粉和125g醋酸，開啟攪拌，加入25g過氧乙酸，金屬鈷與過氧乙酸的摩爾比約為1∶0.32，溫度上升，再通過加熱系統(tǒng)使反應(yīng)器內(nèi)溫度保持在95～100℃，1h后開始取樣觀察鈷粉反應(yīng)情況或通過測試溶液中鈷離子的含量，當(dāng)取出的樣品中無鈷粉或其中鈷離子濃度恒定時，即反應(yīng)完畢，停止攪拌，過濾，即得到醋酸鈷水溶液，該水溶液可直接用于調(diào)配由對二甲苯經(jīng)氧化制備對苯二甲酸的催化劑或由偏三苯制備偏苯三酸酐的催化劑或經(jīng)濃縮結(jié)晶制備晶體醋酸鈷。
實施例4在容積為1L的反應(yīng)器中加入500g水、60g鈷粉和250g醋酸，開啟攪拌，加入120g濃度為27.5％的過氧化氫，金屬鈷與過氧化氫的摩爾比約為1∶0.95，隨過氧化氫的加入，反應(yīng)急劇放熱，控制過氧化氫加入速度，使反應(yīng)器內(nèi)溫度保持在100～103℃，1h后開始取樣觀察鈷粉反應(yīng)情況或通過測試溶液中鈷離子的含量，當(dāng)取出的樣品中無鈷粉或其中鈷離子濃度恒定時，即反應(yīng)完畢，停止攪拌，過濾，即得到醋酸鈷水溶液，該水溶液可直接用于調(diào)配由對二甲苯經(jīng)氧化制備對苯二甲酸的催化劑或由偏三苯制備偏苯三酸酐的催化劑或經(jīng)濃縮結(jié)晶制備晶體醋酸鈷。
實施例5在有效容積為1m3的反應(yīng)器中加入500kg水、開啟攪拌，加入60kg鈷粉和160kg醋酸，然后加入30kg濃度為27.5％的過氧化氫，溫度上升，再通過外加熱系統(tǒng)使反應(yīng)器內(nèi)溫度保持在95～103℃之間，從下部取樣觀察鈷粉反應(yīng)情況或通過測試溶液中鈷離子的含量，當(dāng)取出的樣品中無鈷粉或其中鈷離子濃度變化不明顯時，即反應(yīng)完畢，時間約需5～6h，停止攪拌，過濾，即得到醋酸鈷水溶液，該水溶液可直接用于調(diào)配由對二甲苯經(jīng)氧化制備對苯二甲酸的催化劑或由偏三苯制備偏苯三酸酐的催化劑或經(jīng)濃縮結(jié)晶制備晶體醋酸鈷。
實施例6在有效容積為1m3的反應(yīng)釜中加入500kg水、60kg鈷粉和160kg醋酸，開啟釜外泵循環(huán)系統(tǒng)即從底部抽出溶液從頂部進(jìn)入，然后向反應(yīng)器內(nèi)加入20kg過氧乙酸，再加入30kg濃度為27.5％的過氧化氫，溫度上升，再通過外加熱系統(tǒng)使反應(yīng)器內(nèi)溫度保持在90～96℃之間，從下部取樣觀察鈷粉反應(yīng)情況或通過測試溶液中鈷離子的含量，當(dāng)取出的樣品中無鈷粉或其中鈷離子濃度變化不明顯時，即反應(yīng)完畢，反應(yīng)時間約為7.5～8h，停止攪拌，過濾，即得到醋酸鈷水溶液，該水溶液可直接用于調(diào)配由對二甲苯經(jīng)氧化制備對苯二甲酸的催化劑或由偏三苯制備偏苯三酸酐的催化劑或經(jīng)濃縮結(jié)晶制備晶體醋酸鈷。
本發(fā)明中運用符號說明％質(zhì)量百分比；g克；kg千克；m米；cm厘米；h小時；L升。
本發(fā)明中醋酸鈷的質(zhì)量分析方法采用中國HG/T2302-1999標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種醋酸鈷的制備方法，其特征在于在反應(yīng)器中加入金屬鈷與醋酸，使用過氧化氫或過氧乙酸做促進(jìn)劑進(jìn)行反應(yīng)制備醋酸鈷的方法，其中金屬鈷與醋酸的摩爾比為1∶2.05～4.0；金屬鈷與過氧化氫或過氧乙酸的摩爾比為1∶0.1～1.0；反應(yīng)溫度為常溫至110℃，反應(yīng)得到的醋酸鈷水溶液經(jīng)過濾后可直接用于調(diào)配由對二甲苯經(jīng)氧化制備對苯二甲酸的催化劑或由偏三苯制備偏苯三酸酐的催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醋酸鈷的制備方法，其特征在于所使用的金屬鈷比表面積為10～1000cm2/g。
全文摘要
本發(fā)明涉及醋酸鈷的制備方法領(lǐng)域。在反應(yīng)器中，加入比表面積為10～1000cm
文檔編號C07C51/41GK101092343SQ20071002523
公開日2007年12月26日 申請日期2007年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月19日
發(fā)明者曹善文, 蔣世明 申請人:江蘇大康實業(yè)有限公司, 濟(jì)南朝暉科技有限公司