发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足,提供一种成本低、能耗低、纯度高、环保、省去前处理步骤的以硝基苯乙醚和硝基氯苯混合物为原料制备氨基苯乙醚和苯胺的工艺。
实现上述目的技术方案是:一种以硝基苯乙醚和硝基氯苯混合物为原料制备氨基苯乙醚和苯胺的工艺,所述工艺步骤如下:
(1)催化加氢和催化脱氯反应:以乙醇为溶剂,以硝基苯乙醚和硝基氯苯混合物为原料,加催化剂,通入氢气,混合物中的硝基苯乙醚与氢气发生催化加氢反应生成氨基苯乙醚,同时硝基氯苯发生催化加氢和催化脱氯反应生成苯胺;
(2)固-液分离:将第一步加氢和脱氯反应后的物料,进行固-液分离,固相为催化剂回收后循环使用,液相中含有氨基苯乙醚、苯胺、乙醇、盐酸盐和水,液相进入下一步;
(3)液-液分离:将第二步的物料进行液-液油相-水相分离,水相为含有乙醇和盐酸盐的水溶液,水相经过精馏塔分离操作从精馏塔的塔顶回收乙醇,乙醇作为第一步的溶剂循环使用,精馏塔的塔底产物去进一步废水处理,油相中的氨基苯乙醚和苯胺进入下一步分离精制;
(4)精馏分离:将上一步得到的油相进行精馏,得到产品对氨基苯乙醚和邻氨基苯乙醚及苯胺。
进一步,所述的硝基苯乙醚是对硝基苯乙醚和邻硝基苯乙醚,所述的硝基氯苯是邻硝基氯苯和间硝基氯苯及对硝基氯苯,原料混合物中各种成分所占的重量百分比为硝基苯乙醚为95.0-98.5%,硝基氯苯为1.5-5.0%。
进一步,所述催化剂为Pd-C或Pt-C,催化剂颗粒的当量直径为0.01mm-10.0mm,反应控制温度在40-140℃,操作压力0.4-2.0MPa。。
进一步,原料硝基苯乙醚和硝基氯苯混合物与乙醇的用量比例为1∶0.5-5,所述比例为重量g与体积ml之比。
进一步,所述第一步催化加氢和催化脱氯反应的反应器为搅拌釜式反应器,或气-液-固三相固定床催化反应器,或气-液-固三相流化床催化反应器。
进一步,所述第二步固液分离时采用的催化剂过滤装置为叶片式过滤装置。
进一步,所述第四步精馏分离时采用间歇式精馏塔或连续式精馏塔。
本发明的化学反应式:
实现本发明的主要工艺设备为:催化加氢和催化脱氯反应的反应器,催化剂回收装置,溶剂回收装置,精馏装置等。
采用上述技术方案的好处是:本发明的创新之处在于以硝基苯乙醚和硝基氯苯混合物为原料,同时进行催化加氢和催化脱氯反应。(1)成本低、省去前处理步骤。现有技术中通常是以单一成分为原料,这或者对原料本身提出了很高的要求,或者要增加前处理程序。本发明对原料要求不高,可以省去氯苯硝化产物和硝基氯苯醚化产物的分离过程,同时可以使硝基氯苯的醚化过程对转化率的要求降低,从而大幅度减少醚化过程的反应时间。本发明原料中含有的硝基氯苯不需去除,原料易得,原料不需要经过前处理,本发明在进行加氢还原的同时,将混合硝基醚中少量残存的硝基氯苯及醚化反应时不能醚化的间硝基氯苯催化脱氯,变成易分离的苯胺。这样从氯苯硝化起,不经任何分离,直接还原成一步精馏就可分离的目标产物,成本低,工艺简单;(2)清洁、环保、能耗低,三废少。因为采用混合硝基醚为原料,而混合硝基醚是用可进行分离的氯苯硝化混合物为原料醚化而得的,原料易得。是一种清洁生产工艺,对设备腐蚀性小,工艺过程安全,所有在产物分离过程前不需分离,不需水洗,大大的降低能耗,降低工艺成本,提高收率,减少废水产生,清洁环保;(3)产品纯度高;(4)可采用自动控制,实现大规模工业化生产;(5)催化加氢还原反应的乙醇做溶剂,具有降低反应体系粘度,改善催化剂在物料中的分散状态和改善传热过程,有利于改善反应过程,控制反应温度;(6)所使用的氢气可采用乙醇催化制氢工艺中所产生的氢气做为氢气的供应源。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例一
主要工艺设备为:搅拌釜式反应器,叶片式过滤装置,溶剂回收装置,连续式精馏塔。
一种以硝基苯乙醚和硝基氯苯混合物为原料制备氨基苯乙醚和苯胺的工艺,所述工艺步骤如下:
(1)催化加氢和催化脱氯反应:在催化加氢和催化脱氯还原搅拌釜式反应器中,以乙醇为溶剂,以硝基苯乙醚和硝基氯苯混合物为原料,原料硝基苯乙醚和硝基氯苯混合物与乙醇的用量比例为1g∶0.5ml,所述的硝基苯乙醚是对硝基苯乙醚和邻硝基苯乙醚,所述的硝基氯苯是邻硝基氯苯和间硝基氯苯及对硝基氯苯,原料混合物中各种成分所占的重量百分比为硝基苯乙醚为95.0%,硝基氯苯为5.0%,其中对硝基苯乙醚和邻硝基苯乙醚二者之间的配比为重量百分比1∶1,邻硝基氯苯1.0%,间硝基氯苯1.2%,对硝基氯苯2.8%。以Pd-C为催化剂,催化剂颗粒的当量直径为0.01mm,催化剂用量为硝基苯乙醚和硝基氯苯混合物重量的3%,置换空气后,通入氢气,反应时控制温度在40℃,操作压力0.4MPa,反应时间6小时。混合物中的硝基苯乙醚与氢气发生催化加氢反应生成氨基苯乙醚,同时硝基氯苯发生催化加氢和催化脱氯反应生成苯胺;加氢摩尔转化率为98%,催化脱氯还原反应摩尔转化率为99.5%。
(2)固-液分离:在催化剂叶片式过滤装置中,将第一步加氢和脱氯反应后的物料,进行固-液分离,固相为催化剂返回到第一步催化加氢和催化脱氯反应中进行循环使用,催化剂回收率99.5%。液相中含有氨基苯乙醚、苯胺、乙醇、盐酸盐和水,液相进入下一步。
(3)液-液分离:将第二步的物料进行油相-水相液-液分离,水相为含有乙醇和盐酸盐的水溶液,水相经过精馏塔分离操作从精馏塔的塔顶经溶剂回收装置回收乙醇,乙醇返回到第一步催化加氢和催化脱氯反应中做为溶剂进行循环使用,精馏塔的塔底产物去进一步废水处理,油相中的氨基苯乙醚和苯胺进入下一步进行进一步分离精制;
(4)精馏分离:在连续式精馏塔中,将上一步得到的油相进行精馏,采用连续式精馏分离,保持15-20mmHg绝对操作压力,回流比为2-6,从不同采出口分离得到产品对氨基苯乙醚和邻氨基苯乙醚及苯胺,产品对氨基苯乙醚和邻氨基苯乙醚及苯胺的纯度为99.5%,氨基醚摩尔收率为98%。
实施例二
主要工艺设备为:搅拌釜式反应器,叶片式过滤装置,溶剂回收装置,间歇式精馏塔。
一种以硝基苯乙醚和硝基氯苯混合物为原料制备氨基苯乙醚和苯胺的工艺,所述工艺步骤如下:
(1)催化加氢和催化脱氯反应:在催化加氢和催化脱氯还原搅拌釜式反应器中,以乙醇为溶剂,以硝基苯乙醚和硝基氯苯混合物为原料,原料硝基苯乙醚和硝基氯苯混合物与乙醇的用量比例为1g∶3ml,所述的硝基苯乙醚是对硝基苯乙醚和邻硝基苯乙醚,所述的硝基氯苯是邻硝基氯苯和间硝基氯苯及对硝基氯苯,原料混合物中各种成分所占的重量百分比为硝基苯乙醚为98.5%,硝基氯苯为1.5%,其中对硝基苯乙醚和邻硝基苯乙醚二者之间的配比为重量百分比1∶2,邻硝基氯苯0.5%,间硝基氯苯0.8%,对硝基氯苯0.2%。以Pt-C为催化剂,催化剂颗粒的当量直径为1.0mm,催化剂用量为硝基苯乙醚和硝基氯苯混合物重量的4%,置换空气后,通入氢气,反应时控制温度在90℃,操作压力1.2MPa,反应时间4.5小时。混合物中的硝基苯乙醚与氢气发生催化加氢反应生成氨基苯乙醚,同时硝基氯苯发生催化加氢和催化脱氯反应生成苯胺;加氢摩尔转化率为99%,催化脱氯还原反应摩尔转化率为99.5%。
(2)固-液分离:在催化剂叶片式过滤装置中,将第一步加氢和脱氯反应后的物料,进行固-液分离,固相为催化剂返回到第一步催化加氢和催化脱氯反应中进行循环使用,催化剂回收率99.8%。液相中含有氨基苯乙醚、苯胺、乙醇、盐酸盐和水,液相进入下一步。
(3)液-液分离:将第二步的物料进行油相-水相液-液分离,水相为含有乙醇和盐酸盐的水溶液,水相经过精馏塔分离操作从精馏塔的塔顶经溶剂回收装置回收乙醇,乙醇返回到第一步催化加氢和催化脱氯反应氯反应中做为溶剂进行循环使用,精馏塔的塔底产物去进一步废水处理,油相中的氨基苯乙醚和苯胺进入下一步进行进一步分离精制;
(4)精馏分离:在间歇式精馏塔中,将上一步得到的油相进行精馏,采用间歇式精馏分离,保持15-20mmHg绝对操作压力,回流比为2-6,从不同采出口分离得到产品对氨基苯乙醚和邻氨基苯乙醚及苯胺,产品对氨基苯乙醚和邻氨基苯乙醚及苯胺的纯度为99.5%,氨基醚摩尔收率为96%。
实施例三
主要工艺设备为:搅拌釜式反应器,叶片式过滤装置,溶剂回收装置,连续式精馏塔。
一种以硝基苯乙醚和硝基氯苯混合物为原料制备氨基苯乙醚和苯胺的工艺,所述工艺步骤如下:
(1)催化加氢和催化脱氯反应:在催化加氢和催化脱氯还原搅拌釜式反应器中,以乙醇为溶剂,以硝基苯乙醚和硝基氯苯混合物为原料,原料硝基苯乙醚和硝基氯苯混合物与乙醇的用量比例为1g∶3ml,所述的硝基苯乙醚是对硝基苯乙醚和邻硝基苯乙醚,所述的硝基氯苯是邻硝基氯苯和间硝基氯苯及对硝基氯苯,原料混合物中各种成分所占的重量百分比为硝基苯乙醚为96.0%,硝基氯苯为4.0%,其中对硝基苯乙醚和邻硝基苯乙醚二者之间的配比为重量百分比1∶1.5,邻硝基氯苯0.8%,间硝基氯苯1.0%,对硝基氯苯2.2%。以Pt-C为催化剂,催化剂颗粒的当量直径为5.0mm,催化剂用量为硝基苯乙醚和硝基氯苯混合物重量的3%,置换空气后,通入氢气,反应时控制温度在90℃,操作压力1.2MPa,反应时间4小时,不吸氢为终点。混合物中的硝基苯乙醚与氢气发生催化加氢反应生成氨基苯乙醚,同时硝基氯苯发生催化加氢和催化脱氯反应生成苯胺;加氢摩尔转化率为99%,催化脱氯还原反应摩尔转化率为99.5%。
(2)固-液分离:在催化剂叶片式过滤装置中,将第一步加氢和脱氯反应后的物料,进行固-液分离,固相为催化剂返回到第一步催化加氢和催化脱氯反应中进行循环使用,催化剂回收率99.8%。液相中含有氨基苯乙醚、苯胺、乙醇、盐酸盐和水,液相进入下一步。
(3)液-液分离:将第二步的物料进行油相-水相液-液分离,水相为含有乙醇和盐酸盐的水溶液,水相经过精馏塔分离操作从精馏塔的塔顶经溶剂回收装置回收乙醇,乙醇返回到第一步催化加氢和催化脱氯反应中做为溶剂进行循环使用,精馏塔的塔底产物去进一步废水处理,油相中的氨基苯乙醚和苯胺进入下一步进行进一步分离精制;
(4)精馏分离:在连续式精馏塔中,将上一步得到的油相进行精馏,采用连续式精馏分离,保持15-20mmHg绝对操作压力,回流比为2-6,从不同采出口分离得到产品对氨基苯乙醚和邻氨基苯乙醚及苯胺,产品对氨基苯乙醚和邻氨基苯乙醚及苯胺的纯度为99.5%,氨基醚摩尔收率为97%。。
实施例四
主要工艺设备为:三相固定床催化反应器,叶片式过滤装置,溶剂回收装置,连续式精馏塔。
一种以硝基苯乙醚和硝基氯苯混合物为原料制备氨基苯乙醚和苯胺的工艺,所述工艺步骤如下:
(1)催化加氢和催化脱氯反应:在催化加氢和催化脱氯还原三相固定床催化反应器中,以乙醇为溶剂,以硝基苯乙醚和硝基氯苯混合物为原料,原料硝基苯乙醚和硝基氯苯混合物与乙醇的用量比例为1g∶3ml,所述的硝基苯乙醚是对硝基苯乙醚和邻硝基苯乙醚,所述的硝基氯苯是邻硝基氯苯和间硝基氯苯及对硝基氯苯,原料混合物中各种成分所占的重量百分比为硝基苯乙醚为97.0%,硝基氯苯为3.0%,其中对硝基苯乙醚和邻硝基苯乙醚二者之间的配比为重量百分比1∶1.2,邻硝基氯苯0.9%,间硝基氯苯1.0%,对硝基氯苯1.1%。以Pd-C为催化剂,催化剂颗粒的当量直径为2.0mm,催化剂用量为硝基苯乙醚和硝基氯苯混合物重量的2%,置换空气后,通入氢气,反应时控制温度在90℃,操作压力1.2MPa,反应时间4.5小时。混合物中的硝基苯乙醚与氢气发生催化加氢反应生成氨基苯乙醚,同时硝基氯苯发生催化加氢和催化脱氯反应生成苯胺;加氢摩尔转化率为99%,催化脱氯还原反应摩尔转化率为99.5%。
(2)固-液分离:在催化剂叶片式过滤装置中,将第一步加氢和脱氯反应后的物料,进行固-液分离,固相为催化剂返回到第一步催化加氢和催化脱氯反应中进行循环使用,催化剂回收率99.8%。液相中含有氨基苯乙醚、苯胺、乙醇、盐酸盐和水,液相进入下一步。
(3)液-液分离:将第二步的物料进行油相-水相液-液分离,水相为含有乙醇和盐酸盐的水溶液,水相经过精馏塔分离操作从精馏塔的塔顶经溶剂回收装置回收乙醇,乙醇返回到第一步催化加氢和催化脱氯反应中做为溶剂进行循环使用,精馏塔的塔底产物去进一步废水处理,油相中的氨基苯乙醚和苯胺进入下一步进行进一步分离精制;
(4)精馏分离:在连续式精馏塔中,将上一步得到的油相进行精馏,采用连续式精馏分离,保持15-20mmHg绝对操作压力,回流比为2-6,从不同采出口分离得到产品对氨基苯乙醚和邻氨基苯乙醚及苯胺,产品对氨基苯乙醚和邻氨基苯乙醚及苯胺的纯度为99.5%,氨基醚摩尔收率为98%。。
实施例五
主要工艺设备为:三相流化床催化反应器,叶片式过滤装置,溶剂回收装置,连续式精馏塔。
一种以硝基苯乙醚和硝基氯苯混合物为原料制备氨基苯乙醚和苯胺的工艺,所述工艺步骤如下:
(1)催化加氢和催化脱氯反应:在催化加氢和催化脱氯还原三相流化床催化反应器中,以乙醇为溶剂,以硝基苯乙醚和硝基氯苯混合物为原料,原料硝基苯乙醚和硝基氯苯混合物与乙醇的用量比例为1g∶3ml,所述的硝基苯乙醚是对硝基苯乙醚和邻硝基苯乙醚,所述的硝基氯苯是邻硝基氯苯和间硝基氯苯及对硝基氯苯,原料混合物中各种成分所占的重量百分比为硝基苯乙醚为95.0%,硝基氯苯为5.0%,其中对硝基苯乙醚和邻硝基苯乙醚二者之间的配比为重量百分比1∶2,邻硝基氯苯0.5%,间硝基氯苯0.8%,对硝基氯苯1.3%。以Pd-C为催化剂,催化剂颗粒的当量直径为4.0mm,催化剂用量为硝基苯乙醚和硝基氯苯混合物重量的3%,置换空气后,通入氢气,反应时控制温度在90℃,操作压力1.2MPa,反应时间3.0小时。混合物中的硝基苯乙醚与氢气发生催化加氢反应生成氨基苯乙醚,同时硝基氯苯发生催化加氢和催化脱氯反应生成苯胺;加氢摩尔转化率为99.0%,催化脱氯还原反应摩尔转化率为99.5%。
(2)固-液分离:在催化剂叶片式过滤装置中,将第一步加氢和脱氯反应后的物料,进行固-液分离,固相为催化剂返回到第一步催化加氢和催化脱氯反应中进行循环使用,催化剂回收率99.8%。液相中含有氨基苯乙醚、苯胺、乙醇、盐酸盐和水,液相进入下一步。
(3)液-液分离:将第二步的物料进行油相-水相液-液分离,水相为含有乙醇和盐酸盐的水溶液,水相经过精馏塔分离操作从精馏塔的塔顶经溶剂回收装置回收乙醇,乙醇返回到第一步催化加氢和催化脱氯反应中做为溶剂进行循环使用,精馏塔的塔底产物去进一步废水处理,油相中的氨基苯乙醚和苯胺进入下一步进行进一步分离精制;
(4)精馏分离:在连续式精馏塔中,将上一步得到的油相进行精馏,采用连续式精馏分离,保持15-20mmHg绝对操作压力,回流比为2-6,从不同采出口分离得到产品对氨基苯乙醚和邻氨基苯乙醚及苯胺,产品对氨基苯乙醚和邻氨基苯乙醚及苯胺的纯度为99.5%,氨基醚摩尔收率为99%。。
本发明上述实施例利用Pd-C或Pt-C为催化剂进行催化加氢还原反应,是一种清洁生产工艺,对设备腐蚀性小、可改善操作环境、减少污染等,工艺过程安全、可靠,十分环保;采用三相固定床催化反应器、三相流化床催化反应器,缩短反应时间,外部设置换热器,既可加热又可冷却,传热效果好,其密闭性优于搅拌釜式反应器,可以用于间歇操作,也可用于连续操作,提高反应温度和反应压力,改善催化剂在物料中的分散状态、改善反应过程;催化加氢还原反应中采用高效的叶片过滤装置,提高了催化剂的回收效率,减少了催化剂的损失,使催化剂的回收效率达到99.5%。
本发明不限于上述实施例,凡采用等同替换或等效替换形成的技术方案均属于本发明要求保护的范围。