CN102260176A - 一种防老剂4020连续化生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防老剂4020连续化生产工艺，运行稳定可靠，生产效率高。该工艺，是以4-氨基二苯胺、甲基异丁基酮与氢气为原料，所有原料共同经过预热器E101预热后进入反应器，在催化剂作用下、在高压条件下经催化加氢反应制得，反应器为气液固三相固定床加氢反应器，加氢反应是利用气液固三相固定床加氢反应器进行的连续化操作，气液固三相固定床加氢反应器包括有主体容器、出料口、放净口、进料预分布器、上封头、下封头、上支座、下支座和测温口，其中进料预分布器为排管式预分布器，排管式预分布器安装在主体容器下部，所述的上封头为椭圆形封头，下封头为椭圆形封头，反应时温度为165～230℃，压力为5.5～6.0MPa，酮胺比为2～4∶1，氢油比为2000～5000∶1。

Description

一种防老剂4020连续化生产工艺

技术领域

本发明涉及一种防老剂的生产工艺，更具体地说涉及一种防老剂4020连续化生产工艺。

背景技术

防老剂是橡胶助剂的一个重要组成部分，对橡胶的抗臭氧、抗氧化、抗热、抗曲挠有着不可替代的作用。在对苯二胺系列众多产品中，被全世界广泛应用的是防老剂4010NA和4020。防老剂4020[N-(1，3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺]属于对苯二胺类防老剂综合防护效果、尤其是耐久性良好，是目前防老剂的主导产品，它广泛用于轮胎和电缆等橡胶制品中。现有的合成工艺一般都是采用4-氨基二苯胺与甲基异丁基酮在高压下经催化加氢缩合制得。在此制备工艺中所用的固定床加氢反应器一般均采用锥底平顶全不锈钢的结构，分布器采用普通的莲蓬头式分布器，这样反应体系效率低、能耗高、产品收率低，投资高，反应器的直径最大也只有Φ700，这就造成其生产能力每年仅2500吨左右。此外受原反应器尺寸小，生产能力低等方面的限制，单套装置的生产能力已经远远不能满足随着我国汽车与轮胎工业的快速发展对橡胶助剂市场增加的需求，也越来越不能满足生产对装置大型化的要求。综上所述加氢反应器由于受到反应器尺寸小，生产能力低的限制，增加产量就必须靠增加反应器设备数量，不仅将大大增加装置的投资、能耗、维护费用，也使生产效率降低。

同时在现有加氢制备工艺中，自4-氨基二苯胺(RT)、甲基异丁基酮计量泵来的料液及氢气循环机来的循环氢气经预热器E101(套管式换热器)蒸汽加热后直接进入反应器R101，由TRC/101控制SP101开度达到控制进料温度的目的。预热器E101的加热蒸汽为3.5MPa的过热蒸汽，在生产过程中经常出现以下问题：(1)在催化剂单程活化时(活化温度≤150℃)，由于蒸汽压力及温度都比较高，SP101控制很难实现自控，TRC/101温度的波动很大(±10℃)，所以会造成催化剂活化时很容易超温失活，这也直接影响到了催化剂的寿命与单程产量；(2)由于蒸汽压力的波动比较大，这造成TRC/101温度波动比较大(±5℃)，直接影响到反应器内反应温度TRA101的波动，最终对RT的转化率(产品的收率)也造成影响；(3)由于蒸汽压力的波动比较大，E101外管膨胀节经常出现裂纹，造成停车。

另外现有加氢制备工艺中所用的催化剂剂一般都是铜系催化剂，也存在着以下不足之处：在催化剂活期后的前期，催化剂活性非常强，选择性差，过量的甲基异丁基甲酮反应都生成了甲基异丁基甲醇，造成甲基异丁基甲酮的消耗比较大。

因此需要开发新的反应装置、工艺条件和工艺方法以解决上述现有技术中存在的问题和不足。

发明内容

本发明解决了上述现有技术中存在的问题和不足，提供了一种防老剂4020连续化生产工艺，运行稳定可靠，生产效率高，设备投资的成本低。

本发明的技术方案实现如下：

本发明的防老剂4020连续化生产工艺，是以4-氨基二苯胺、甲基异丁基酮与氢气为原料，所有原料共同经过预热器E101预热后进入反应器，在催化剂作用下、在高压条件下经催化加氢反应制得，其中所述的反应器为气液固三相固定床加氢反应器，加氢反应是利用气液固三相固定床加氢反应器进行的连续化操作，所述的气液固三相固定床加氢反应器包括有主体容器、出料口、放净口、进料预分布器、上封头、下封头、上支座、下支座和测温口，其中所述的进料预分布器为排管式预分布器，排管式预分布器安装在主体容器下部，所述的上封头为椭圆形封头，下封头为椭圆形封头，反应时温度为165～230℃，压力为5.5～6.0MPa，酮胺比为2～4∶1，氢油比为2000～5000∶1。

本发明的防老剂4020连续化生产工艺，其进一步的技术方案是所述的主体容器上催化剂层底部设有人孔。

本发明的防老剂4020连续化生产工艺，其进一步的技术方案还可以是所述的排管式预分布器的喷嘴朝下。

本发明的防老剂4020连续化生产工艺，其进一步的技术方案还可以是所述的预热器E101由用导热油加热的带夹套管的静态混合器组成，预热器E101的温度控制在150～220℃，当导热油温度远远高于反应所需温度时，可通过控制用导热油加热的带夹套管的静态混合器的数量来调节预热器E101的换热面积；更进一步的技术方案是在预热器E101与反应器之间还设有一个静态混合器H101，原料经预热器E101加热后，再进入增加的静态混合器H101，最后进入反应器R101，静态混合器H101的作用是增加冷热流体混合均匀程度，静态混合器H101可不带夹套，也可不用加热。

本发明的防老剂4020连续化生产工艺，其进一步的技术方案还可以是所述的催化剂为加氢镍系催化剂。

与现有技术相比本发明具有以下有益效果：

本发明的生产工艺采用气液固三相固定床加氢反应器，其进料预分布器由原莲蓬头式改为排管式，使分布更加均匀，传质效果更好，从而可以加大反应器的尺寸，反应器直径可达1200mm以上；上封头用椭圆形封头，改变了原上封头双锥面密封的设备法兰及平盖形式，用料少尺寸小且密封性好，容易拆装；下封头用椭圆形封头，封头受力均匀，局部应力较少，壳体计算壁厚也较小，成本低。另外在主体容器上催化剂层底部设有人孔，从而使催化剂更换更加方便。

本发明的生产工艺中预热器E101加热采用导热油加热的方式，具有以下优点：(1)由于导热油温度可控在±2℃范围内，所以在催化剂活化时能实现活化温度的平稳控制，不再容易引起活化超温；(2)由于导热油的温度波动不大，所以其基本能实现反应温度的稳定控制(±1℃)；(3)由于导热油运行时的压力不高且波动范围很小，所以其对设备的要求也要低于用蒸汽加热的，其运行故障率也明显低于用蒸汽加热的设备。

另外本发明的生产工艺中所采用的催化剂为加氢镍系催化剂，具有以下优点：(1)只有少部分没有和RT培司反应的甲基异丁基酮转化为甲基异丁基醇；(2)RT培司的基本转化完全；(3)与铜基催化剂相比，所产生的副产物较少；(4)与铜基催化剂相比，催化剂对C＝O加氢的选择性低。

附图说明

图1为本发明中气液固三相固定床加氢反应器结构示意图

图1中部件说明：1-放净口，2-下封头，3-进料预分布器，4-人孔，5-下支座，6-主体容器(筒体)，7-测温口，8-催化剂，9-上支座，10-上封头，11-催化剂装口，12-出料口

图2为本发明的生产工艺示意图

图2中E101为预热器    H101为静态混合器    R101为反应器

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实施例的防老剂4020连续化生产工艺中所用的气液固三相固定床加氢反应器包括有主体容器即筒体、出料口、放净口、进料预分布器、上封头、下封头、上支座、下支座和测温口，主体容器为圆柱体，高度14.6m，直径为1200mm，其中所述的进料预分布器为排管式预分布器，安装在反应器下部并被瓷球包围，所述的排管式预分布器的喷嘴朝下，所述的上封头为椭圆形封头，下封头为椭圆形封头，主体容器上催化剂层底部设有人孔，从而使催化剂更换更加方便，反应器主体用不锈钢复合板，此反应器用于4020的生产其年产量可达7500吨以上。

如图2所示，4020生产时，酮胺比为3∶1，氢油比为3000∶1，原料4-氨基二苯胺、氢气和甲基异丁基酮先进入由用导热油加热的带夹套管的静态混合器组成预热器E101预热至190℃，部分原料汽化后，再进入静态混合器H101，然后物料通过排管式预分布器一起进入反应器R101。液体物料充满反应器，氢气在液体物料中鼓泡，在镍催化剂作用下，在反应温度为200℃，压力为5.5MPa条件下，逐步和原料反应，反应后的物料通过出料口出料，反应转化率可达96％。

实施例2

本实施例所用的气液固三相固定床加氢反应器同实施例1一样。

如图2所示，4020生产时，酮胺比为2∶1，氢油比为2000∶1，原料4-氨基二苯胺、氢气和甲基异丁基酮先进入由用导热油加热的带夹套管的静态混合器组成预热器E101预热至150℃，部分原料汽化后，再进入静态混合器H101，然后物料通过排管式预分布器一起进入反应器R101。液体物料充满反应器，氢气在液体物料中鼓泡，在镍催化剂作用下，在反应温度为165℃，压力为6MPa条件下，逐步和原料反应，反应后的物料通过出料口出料，反应转化率可达95.1％。

实施例3

本实施例所用的气液固三相固定床加氢反应器同实施例1一样。

如图2所示，4020生产时，酮胺比为4∶1，氢油比为5000∶1，原料4-氨基二苯胺、氢气和甲基异丁基酮先进入由用导热油加热的带夹套管的静态混合器组成预热器E101预热至220℃，部分原料汽化后，再进入静态混合器H101，然后物料通过排管式预分布器一起进入反应器R101。液体物料充满反应器，氢气在液体物料中鼓泡，在镍催化剂作用下，在反应温度为230℃，压力为5.8MPa条件下，逐步和原料反应，反应后的物料通过出料口出料，反应转化率可达97％。

Claims (6)

1.一种防老剂4020连续化生产工艺，是以4-氨基二苯胺、甲基异丁基酮与氢气为原料，所有原料共同经过预热器(E101)预热后进入反应器，在催化剂作用下、在高压条件下经催化加氢反应制得，其特征在于：所述的反应器为气液固三相固定床加氢反应器，加氢反应是利用气液固三相固定床加氢反应器进行的连续化操作，所述的气液固三相固定床加氢反应器包括有主体容器、出料口、放净口、进料预分布器、上封头、下封头、上支座、下支座和测温口，其中所述的进料预分布器为排管式预分布器，排管式预分布器安装在主体容器下部，所述的上封头为椭圆形封头，下封头为椭圆形封头，反应时温度为165～230℃，压力为5.5～6.0MPa，酮胺比为2～4∶1，氢油比为2000～5000∶1。

2.根据权利要求1所述的防老剂4020连续化生产工艺，其特征在于所述的主体容器上催化剂层底部设有人孔。

3.根据权利要求1所述的防老剂4020连续化生产工艺，其特征在于所述的排管式预分布器的喷嘴朝下。

4.根据权利要求1所述的防老剂4020连续化生产工艺，其特征在于所述的预热器(E101)由用导热油加热的带夹套管的静态混合器组成，预热器(E101)的温度控制在150～220℃，当导热油温度远远高于反应所需温度时，可通过控制用导热油加热的带夹套管的静态混合器的数量来调节预热器(E101)的换热面积。

5.根据权利要求4所述的防老剂4020连续化生产工艺，其特征在于：在预热器(E101)与反应器之间还设有一个静态混合器(H101)，原料经预热器(E101)加热后，再进入增加的静态混合器(H101)，最后进入反应器(R101)，增加了冷热流体混合均匀程度。

6.根据权利要求1所述的防老剂4020连续化生产工艺，其特征在于所述的催化剂为加氢镍系催化剂。

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