将氨气及二氧化碳的废气体蒸气通过中间产物转变为酞菁化合物的具有成本效益的工序的制作方法
【专利说明】将氨气及二氧化碳的废气体蒸气通过中间产物转变为酞菁 化合物的具有成本效益的工序
[0001] 本申请案主张2012年9月24日申请的第2755/MUM/2012号印度专利申请案的优 先权。所述申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
[0002] 本发明涉及一种金属酞菁化合物与无金属酞菁化合物之工序，特别是但并不限于 酞菁铜蓝（CuPC)之工序。更进一步地，本发明涉及一种利用及转变氨气及二氧化碳的废 气体蒸气成便于利用的酞菁中间产物并原位地将酞菁中间产物转变为各种酞菁化合物，例 如：酞菁铜蓝。当中，氨气及二氧化碳的废气体蒸气之水溶液亦可视为氨基甲酸铵水溶液。 通过本发明之工序，可以减少原料消耗，特别是尿素化合物或其盐类。因此，可以较低的成 本生产酞菁化合物以及可以极低的环境责任处理酞菁工序中的废气。
[0003] 为了在低成本与产生最少废弃物的情况下制备酞菁化合物，通过本发明可使得制 备酞菁化合物变得更为环保与经济，而环保与经济亦为现下所追求。此外，本发明大幅地降 低在酞菁工序工厂中所产生的废气中的氨氮负载量。
【背景技术】
[0004] 对于制备如酞菁铜等酞菁化合物，习知地于工业上广泛地使用将邻苯二甲酸酐和 /或其衍生物、铜化合物以及尿素在一催化剂存在下于一惰性溶剂中加热之方法，而此种方 法被称为尿素法或者惠勒法。
[0005] 前述尿素法乃于工业上被广泛地应用至今。于工序中，邻苯二甲酸酐是与尿素化 合物以及一价金属盐于一催化剂的存在下进行反应。当中，催化剂通常是钼酸铵或钼化氧。 若属适当，前述反应是在介于摄氏150度至250度之间的一惰性溶剂当中进行。惰性溶剂 举例而言为Hysolve溶剂、三氯苯、硝基苯、硝烷基苯、环丁颯、或二氯苯。前述溶剂（若存 在）是用过滤或是真空蒸馏的方式去除，而酞菁铜的粗产物是通过与稀释的无机酸一起煮 沸而萃取。对于以邻苯二甲酸酐及铜盐制备酞菁铜的情况而言，虽然使用了，大部分情况下 为每一摩尔的邻苯二甲酸酐使用二至四摩尔的，过量的尿素，此工序之实际产率仅能达到 理论产率的百分之70至90。通常来说，邻苯二甲酸酐与尿素的反应时间约为12至16小 时。然而，在反应过程中分解的尿素化合物乃部分地参与反应并部分地自反应器脱出并逸 散至大气中。于前述工序中，此些废气体蒸气是通过水吸收并再处理以制备氨水溶液或如 硫酸铵、磷酸铵、碳酸铵等铵盐。
[0006] 此一副产物之处置造成了一大问题。并且，这些处理程序及制备程序也包含在成 本内因而降低净收益。因此，为了顾及产物的纯度与产率，成本的提高外以及尿素化合物的 额外消耗都是在现今的工序当中不可避免的。
[0007] 现今并没有任何工序可以解决前述缺失、问题以降低生产成本。因此，通过一种最 具成本效益的方式，发展可以制备高产率及高纯度的酞菁化合物的工序是被深切期望的。 亦即，通过将氨气与二氧化碳废气转变成有用的中间产物，如邻苯二甲醯亚胺、1，3-二亚氨 基异吲哚啉等并再通过与适量的尿素化合物反应，在金属盐类与高沸点溶剂的存在下，将 此些中间产物原位地转变为高产率与高纯度的酞菁化合物。本发明人致力于克服前述问题 及达成前述要求而最终完成了以下之发明。图1为在尿素化合物及金属盐的存在下可以形 成酞菁化合物之各种中间产物之图例。
[0008]
【发明内容】
[0009] 本发明揭示一种可以解决及降低氨气与二氧化碳气体废气量及前述相关处理问 题的工序，通过于反应中洗涤水溶液中的氨气与二氧化碳废气及使溶液饱和而让氨浓度介 于约10至35重量百分比。在摄氏110度至摄氏250度之间且具有一或多个适当催化剂的 存在下，此溶液接著与邻苯二甲酸酐及一或多个溶剂反应而制造酞菁中间产物，例如邻苯 二甲醯亚胺、1，3-二亚氨基异吲哚啉或1，2-二氢-3H-吲唑-3-酮伴随少量的邻苯二甲腈 等化合物。接著，在恰巧足够的门槛量的尿素化合物及金属盐的帮助下，这些中间产物原位 地转变为酞菁铜、无金属酞菁或者金属酞菁化合物，例如酞菁铁、酞菁镁、酞菁钴、酞菁铝或 者其他的金属酞菁化合物，当中金属可为硅、铬、锰、钛、镍、锌、钌、锂等。此工序使用了几乎 全部的氨氮，而少量未反应的氨氮则再次地被捕捉并回收以通过类似上述方式制备酞菁中 间产物。
[0010] 于本发明中，适当的溶剂为高沸点溶剂，包含硝基苯、硝基甲苯类化合物、如二氯 甲苯的氯甲苯类化合物、氯苯类化合物、直链烷基苯类化合物、环丁颯、1，2-二氯苯、二甲基 甲醯胺及其衍生物。
[0011] 于本发明中，适当的催化剂为邻苯二甲醯亚胺、1，3-二亚氨基异吲哚啉或1，2- 二氢-3H-吲唑-3-酮以及如稀释硝酸或稀释硝酸的硷金属盐的无机化合物。
[0012] 在本发明之另一实施态样中是关于通过前述工序制备酞菁铜。
[0013] 图2为本发明合成酞菁铜（CuPC)之工序流程图，如下：
[0014]
[0015] 因此，本发明的一目的与优点在于提供一个工序，可以通过具有成本效益及环保 的方式，在酞菁铜、无金属酞菁化合物或其他金属酞菁化合物的制备程序中将氨气及二氧 化碳废蒸气转变为可利用的中间产物以制备高纯度及高产率的酞菁化合物。此工序也可用 来制备其他金属酞菁化合物或无金属酞菁化合物。
[0016] 本发明的另一目的与优点在于提供一个工序，可以将在酞菁铜制备程序中生成的 中间产物原位地转变为高纯度及高产率的酞菁铜。
[0017] 本发明的又一目的与优点在于提供一个工序，可以完全的解决氨气及二氧化碳废 气的处理问题，并将此些废气转变成有用的中间产物而可以制备高纯度与高产率的酞菁 铜。
[0018] 本发明的再一目的与优点在于提供一个工序，其使用最少量的尿素化合物而可以 减少废弃物的产生、降低废弃物处理成本以及降低原物料的耗费成本。
[0019] 本发明的还一目的及优点在于提供一个工序，此工序是通过尿素工序制备酞菁 铜，而可以高经济地制造可商业用的高纯度的酞菁铜和/或其衍生物。
[0020] 本发明的尚一目的及优点在于提供一个经济、环保并于商业规模上具有期望的一 致性的良好工序。
【具体实施方式】
[0021] 本发明人为了达成上述目的，乃持续研宄并发现了于本发明中的中间产物可以原 位地被添加回初始反应物中，对于使用铜盐及邻苯二甲酸酐/尿素工序的情况，实际产率 可以到92至95%。
[0022] 此外，由于在工序中氨与二氧化碳的浓度会不断复原并以处于活性状态的形式被 回收，因此在