[发明专利]一种应用溶解度结晶法制备四水醋酸锰的生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂的生产工艺，具体为四水醋酸锰催化剂的生产工艺。

背景技术

锰是第四周期ⅦB族元素，锰的外层电子排布为3d⁵4s²,化合价有0、+1、+2、+3、+4、+7等，其单质的还原能力强于锌和铬，是比较活泼的金属。普通商业锰的表面由于有一层致密的氧化膜，所以直接用作还原剂时，效果不太理想。提高其反应性能的途径之一是先把Mn制备成有机锰化合物或者高活性锰，然后再参与促进有机反应。醋酸锰是一种很重要的有机锰化合物，应用很广。醋酸锰有二价醋酸锰和三价醋酸锰，带有一定的结晶水，为浅红色易潮解的结晶体，极易溶于水和乙醇，有醋酸气味。它们的分子式分别为Mn(OAc)₂·4H₂O和Mn(OAc)₃·2H₂O，他们的制备和应用各不相同。

二价醋酸锰主要用作对苯二甲酸(PTA) 生产的催化剂；也可以作为乙醛氧化或纤维染色氧化催化剂，还可以作为油漆、涂料的干燥剂、印染媒染剂、饲料添加剂等。随着国民经济的飞速发展，醋酸锰的用量也越来越大，特别是在PTA 的生产过程中，醋酸锰的应用显得尤为突出。因此，开发高纯醋酸锰产品具有广阔的开发应用前景

    Mn(OAc)₂·4H₂O的制备方法主要有两种：（1）金属锰法：即以金属锰为原料，与醋酸直接反应，再经过蒸发、结晶、分离、干燥后制得成品醋酸锰；（2）硫酸锰法：以硫酸锰为原料，与纯碱反应生成固体碳酸锰，经脱盐水洗涤后，用醋酸酸化，再经蒸发、浓缩、结晶、干燥后得到成品醋酸锰。

由于第一种方法生成工艺简单，国内醋酸锰生产均采用第一种方法制备，此过程实现起来较为容易，专利CN 1626495A中有详细说明，其原理如下：

Mn + 2CH₃COOH + 4H₂O = Mn(CH₃COOH)₂·4H₂O + H₂

然而，此类传统的金属锰法是以水大大过量基础上来制备醋酸锰，因此需经过蒸发、结晶、分离、干燥4个步骤，不仅成本高，且产生的废水量大。如果水不过量，那么生产的醋酸锰由于得不到及时的溶解而包裹于未反应的电解锰上面，从而阻碍反应的进一步进行。

发明内容                            

本发明所要解决的技术问题是，提供一种工艺简单、成本低、无废水产生的四水醋酸锰的生产工艺。

为解决以上技术问题，本发明所述一种应用溶解度结晶法制备四水醋酸锰的生产工艺，按以下步骤制备：

A、在反应容器中加入温度为T0的母液醋酸锰饱和溶液，以1:2~2.5:3.5~4.5的摩尔比加入电解锰、冰醋酸和水，反应温度T1为20~100℃，反应时间为2~3h；

B、冷却使温度降至T0附近，为T2，搅拌结晶；

C、离心固液分离；

D、所得固体干燥即得四水醋酸锰。

步骤A中所述醋酸锰饱和溶液的添加质量为电解锰添加质量的9~12倍；

所述T1＞T2。在相同压力下，醋酸锰的溶解度随着温度降低而降低，形成它的溶解度曲线，即T1温度下的溶解度大于T2温度下的溶解度，因此，当温度从T1降到T2时，经搅拌得到四水醋酸锰结晶。

进一步地，步骤A中所述电解锰、冰醋酸和水的添加摩尔比优选为1:2:4，以稳定母液性质；所述醋酸锰饱和溶液的添加质量优选为电解锰添加质量的10~11倍；所述反应温度T1优选为50~80℃。

再进一步地，步骤A中所述冰醋酸和水预先按比例配置成醋酸溶液。

进一步地，步骤B中T2=T0±5℃，即T2的范围为（T0-5℃）~（ T0+5℃）。

进一步地，于步骤D中所述干燥温度为40~60℃。

进一步地，步骤C离心固液分离所得液体作为母液循环使用。

理论上，T2=T0，此时，刚好可以使反应得到的醋酸锰均得到结晶，保证完美收率；当T2为正误差时，即T2＞T0时，得到的产品少；当T2＜T0时，得到的产品多，即形成了误差，而这些误差存在于母液中，每次结晶后的母液中醋酸锰含量会发生波动，由于母液可循环利用，且误差范围合适，其误差将会被抵消，最终使反应的产出与理论量基本保持一致。

本发明具有如下有益效果：