CN102320982A - 多釜串联生产邻硝基苯胺的方法 - Google Patents

Abstract

多釜串联生产邻硝基苯胺的方法，包括以下步骤：将氨水和邻氯硝基苯按加入到串联的八台氨化高压釜中，在各氨化高压釜内的物料达到45~55%时，使其内的物料进行氨化反应；当各氨化高压釜的温度至185-195℃，压力至4.0-4.4MPa时，再向第一、第二氨化高压釜中加入氨水和邻氯硝基苯，同时将液氨加入第四、第六氨化高压釜；将第八氨化高压釜的物料排入至出料缓冲罐、再使其内的物料排入闪蒸罐中；将经闪蒸罐降压闪蒸后的物料进行水洗，获得氨化混合物料；将氨化混合物料泵入精馏塔精馏，由塔顶采出邻氯硝基苯，回氨化继续反应，塔釜内的邻硝基苯胺经冷却后至成品罐。本发明采用连续釜式氨化与精馏分离工艺相结合，进而达到提供产能、节能降耗的目的。

Description

多釜串联生产邻硝基苯胺的方法

技术领域

本发明涉及有机化工生产中的氨化技术，具体地说是一种氨化生产邻硝基苯胺的方法。

背景技术

现有将邻氯硝基苯经氨化，生产邻硝基苯胺方法有以下两种：

1、使用管道反应器进行连续氨化：

将邻硝基苯胺和氨水，连续加入高压管道反应器内，邻氯硝基苯和氨水进入反应器中，在14.7 MPa压力和230℃温度的条件下，进行氨化反应，在反应器内停留20分钟后，经一次降压至98kPa，然后进入闪蒸罐内，蒸发脱氨。蒸发出来的氨，经水力喷射泵进行循环吸收，吸收产生的低浓氨水，补加部分液氨后继续供氨化用，脱氨的物料经分层后，得到粗制邻硝基苯胺产品。

2、使用高压釜进行间歇氨化：

将计量的邻氯硝基苯加入盛有一定浓度（质量比浓度35-40%）氨水的高压釜中，于185-190℃、4-4.5MPa下，进行氨化反应，维持4-6小时反应结束，经氨回收，将釜内余氨经喷射泵进行循环吸收，吸收产生的低浓氨水，补加部分液氨后继续供氨化用，脱氨的物料经分层后，得到粗制邻硝基苯胺产品。

上述第1种方法具有工艺周期短、连续生产能力强、产能大的特点，但该方法操作条件苛刻，设备不仅要承受较高的操作温度，而且要承受流体的高压载荷，还伴有腐蚀介质的冲刷。同时，由于反应停留时间短，使压力、温度反应过高，物料结焦严重，成品收率较低（只有理论收率的90%）。杂质含量高，不利于后工序生产。另外，系统热利用率低，前期要将物料升温至230℃再进行反应，反应释放热要移出。

上述第2种方法目前较普遍采用，该方法技术成熟可靠，运行稳定，反应转化率99%左右。但存在的其不足之处是：为保证邻氯硝基苯充分反应，需增加反应过程的氨水量，使投入氨化釜内的邻氯硝基苯与氨，二者分子数比在1：7.5-8之间，随着反应的进行，氨和邻氯硝基苯的含量逐渐减少，物料中的氨水浓度下降，反应推动力低，反应维持时间长。同时，氨过量大，反应前需要大量蒸汽升温，反应后余氨，需要回收（氨回收过程放热，要降温）。因此，该工艺单批次产量低、生产周期长。且间歇式生产，能耗高、效率低，设备产能小，回收氨量大、氨耗高。

发明内容

本发明的目的在于提供多釜串联生产邻硝基苯胺的方法，该方法即可以克服管道反应器因停留时间短，需要使反应温度和压力都很高等不利因素造成的控制困难、收率低的不足，又可改变釜式间歇反应的产能低下，进而能耗高等问题，达到提高产能、节能降耗的目的。

为实现上述目的，本发明采用以下方案：

多釜串联生产邻硝基苯胺的方法，包括以下步骤：

（1）将质量百分比浓度为35-40%的氨水和邻氯硝基苯按体积比1:1加入到串联的八台氨化高压釜中，在各台氨化高压釜内的物料达到釜体积的45~55%时，停止加料，对各台氨化高压釜加热升温，使其内的物料进行氨化反应；

（2）当各氨化高压釜的温度至185-195℃，压力至4.0-4.4Mpa时，再向按串联顺序排列的第一氨化高压釜和第二氨化高压釜中加入氨水和邻氯硝基苯，且第一氨化高压釜与第二氨化高压釜的进料量的体积比为1:3~1:4，同时将液氨加入第四氨化高压釜与第六氨化高压釜，且第四氨化高压釜与第六氨化高压釜液氨进料量的体积比为1:1；

（3）随着反应的进行，将第八氨化高压釜的物料排入至出料缓冲罐，当出料缓冲罐与第八氨化高压釜间的压力平衡时，停止出料缓冲罐的进料、并使其内的物料排入闪蒸罐中，当出料缓冲罐与闪蒸罐间的压力平衡后，停止出料缓冲罐排料、并再次开始进料，依此不断循环；

（4）将经闪蒸罐降压闪蒸后的物料进行水洗，获得氨化混合物料；

（5）将氨化混合物料泵入精馏塔精馏，由塔顶采出邻氯硝基苯，塔釜内的邻硝基苯胺经冷却后至成品罐。

由上述方案可见，第一、第二氨化高压釜用来加料和开始反应，第四、第六氨化高压釜内加入液氨，用于补充反应过程消耗的氨，第三、第五、第七氨化高压釜保持反应进行，第八氨化高压釜与缓冲罐一起完成出料。采用分布加入邻氯硝基苯、氨水和液氨的方式，可充分利用氨化反应热和氨的溶解热，达到节能降耗的目的。

本发明将用于间歇反应的多台氨化高压釜进行串联，构成了一个超大容积的高压反应器，多台氨化高压釜同时用于氨化反应，即能保证与釜式间歇反应相应的压力、温度、及维持时间，又能达到连续反应的产能。另外，在本方法中，通过调整氨水和邻氯硝基苯的进料速度，减少物料的停留时间，通过适当降低邻氯硝基苯的转化率，可使装置转化邻氯硝基苯能力提高。氨化产生的油相物料经精馏分离，产出优质的邻硝基苯胺，其纯度远远超过氨化分离出的邻硝基苯胺产品。

本发明采用连续釜式氨化与精馏分离工艺相结合，生产精制邻硝基苯胺产品，即可以克服管道反应器因停留时间短，需要使反应温度和压力都很高等不利因素造成的控制困难、收率低的不足，又可改变釜式间歇反应的产能低下，能耗高等问题，达到提供产能、节能降耗的目的。

本发明提供的多釜串联生产邻硝基苯胺的方法具有以特点：

1、利用连续氨化反应的产能优势，由于反应器整体容积加大，反应物料停留时间延长，可以在较低压力、温度的条件下，保证氨化反应的进行，使操作条件适当宽松。

2、氨化过程实现连续投料、连续出料，可根据实际市场需要调整进料速度，氨水和邻氯硝基苯的比例，提高邻硝基苯胺的产出量。

3、充分利用反应过程的热量，减少蒸汽使用量。

4、反应后的物料经闪蒸，回收余氨，生成的37%左右的氨水直接用于氨化反应，减少氨水补充液氨过程。

附图说明

附图为本发明一实施例所用的设备系统构成示意图。

具体实施方式

参见附图

实施本发明的设备系统包括有邻氯硝基苯储罐1、邻氯硝基苯中间罐2、第一压力泵3、邻氯硝基苯进料罐4、第二压力泵5、氨水进料罐6、第三压力泵7、液氨进料罐8、第一氨化高压釜9、第二氨化高压釜10、第三氨化高压釜11、第四氨化高压釜12、第五氨化高压釜13、第六氨化高压釜14、第七氨化第六高压釜15、第八氨化高压釜16、出料缓冲罐17、闪蒸罐18、出料阀19等。该系统使用8台3000L氨化高压釜串联在一起，各釜均为上部进料、插底管底部出料的形式，用高压管道相互连接，用三台压力泵分别将邻氯硝基苯、氨水和液氨压入该装置的相应的高压釜，各釜之间压力相差很小，利用最后一台高压釜出料产生的压差，使物料在各高压釜内移动。

以下结合实施例及附图进一步说明本发明。

实施例1

（1）先将质量百分比浓度为37.5%的氨水和邻氯硝基苯按体积比1:1加入到串联的八台氨化高压釜中，在各台氨化高压釜内的物料达到釜体积的50%时，停止加料，对各台氨化高压釜加热升温，升温至165℃以上让各氨化高压釜内的物料进行氨化反应。

（2）利用出料阀控制系统中氨化高压釜的压力，当系统压力至4.0-4.5Mpa、185-195℃，使用压力泵将氨水和邻氯硝基苯按2m3/h的速度加入至第一氨化高压釜、第二氨化高压釜，利用进料调节阀控制第一氨化高压釜与第二氨化高压釜进料量的体积比为1：3，用压力泵将液氨按0.9 m3/h的速度加入第四氨化高压釜、第六氨化高压釜，第四氨化高压釜与第六氨化高压釜的液氨进料量的体积比为1:1，以维持反应后期的氨量，保持一定的氨水浓度。

（3）随着反应的继续，将第八氨化高压釜内的物料经过出料阀进入出料缓冲罐，当出料缓冲罐压力至4.0 Mpa以上，与第八氨化高压釜间的压力平衡时，将出料缓冲罐的进料阀关闭、出料阀开启，将物料压进闪蒸罐，当出料缓冲罐与闪蒸罐间的压力平衡后，将出料缓冲罐出料阀关闭、进料阀开启，进行再次进料，依此不断循环，每次出料量1m3，每小时出料4.8次（出料周期为12.5分钟），出料缓冲罐的进料、出料利用自动切断阀进行自动控制。

（4）闪蒸罐内的物料经降压闪蒸后，对油相物料进行水洗，获得氨化混合物料，使用水循环回收其中的过量氨，形成的氨水供氨化反应继续使用。

系统连续8小时运行后，取样对经水洗后的氨化混合物料分析，结果如下：

（5）将经水洗后的氨化混合物料，用泵以2m³/h的流量进入Φ800精馏塔，塔顶温度135-140℃，塔釜温度190-200℃，控制回流比0.2-0.4，由塔顶采出邻氯硝基苯，返回供氨化反应继续使用，塔釜内的邻硝基苯胺，经冷却后至成品罐包装或切片出售。

分析邻硝基苯胺含量为99.93%，邻氯硝基苯为未检出，其他杂质0.07%。

实施例2

（1）先将质量百分比浓度为38.5%的氨水和邻氯硝基苯按体积比1:1加入到串联的八台氨化高压釜中，在各台氨化高压釜内的物料达到釜体积的50%时，停止加料，对各台氨化高压釜加热升温，升温至165℃以上让各氨化高压釜内的物料进行氨化反应。

（2）利用出料阀控制系统中各氨化高压釜的压力，当系统压力至4.0-4.5Mpa、185-195℃，使用压力泵将氨水和邻氯硝基苯按2.4m3/h的速度加入至第一氨化高压釜、第二氨化高压釜，利用进料调节阀控制第一氨化高压釜与第二氨化高压釜进料量的体积比为1：4，用压力泵将液氨按1.1m3/h的速度加入第四氨化高压釜、第六氨化高压釜，第四氨化高压釜与第六氨化高压釜的液氨进料量的体积比为1:1，以维持反应后期的氨量，保持一定的氨水浓度。

（3）随着反应的继续，将第八氨化高压釜内的物料经过出料阀进入出料缓冲罐，当出料缓冲罐压力至4.0 Mpa以上，与第八氨化高压釜间的压力平衡时，将出料缓冲罐的进料阀关闭、出料阀开启，将物料压进闪蒸罐，当出料缓冲罐与闪蒸罐间的压力平衡后，将出料缓冲罐出料阀关闭、进料阀开启，进行再次进料，依此不断循环，每次出料量1m3，每小时出料5.8次（出料周期为10.5分钟），出料缓冲罐的进料、出料利用自动切断阀进行自动控制。

（4）闪蒸罐内的物料经降压闪蒸后，对物料进行水洗，获得氨化混合物料，使用水循环回收其中的过量氨，形成的氨水供氨化反应继续使用。

系统连续8小时运行后，取样对经水洗后的氨化混合物料分析，分析结果如下：

（5）将经水洗后的氨化混合物料，用泵以2m³/h的流量进入Φ800精馏塔，塔顶温度135-140℃，塔釜温度190-200℃，控制回流比0.2-0.4，由塔顶采出邻氯硝基苯，返回供氨化反应继续使用，塔釜内的邻硝基苯胺，经冷却后至成品罐包装或切片出售。

分析邻硝基苯胺含量为99.90%，邻氯硝基苯为0.02%，其他杂质0.08%。

由上述实施例可见： 

1、本发明采用间歇氨化反应釜串联，形成一套连续氨化反应器，既能使氨化反应控制温度和压力等同间歇反应，又能达到连续氨化的产能。原单釜投料680kg，单批次周期12小时，8台釜平均每天投料量为10.88吨；现工艺每小时投入2m3（约2.5吨），每天投料量为60吨。装置的产能是原单釜间歇生产的5.5倍

2、过程产能调整余量很大，适当降低邻氯硝基苯的转化率，就能极大提高邻硝基苯胺的产能，使用精馏塔回收邻氯硝基苯，单位产品的能耗相近，产能增加20-30%。

3、本发明克服了管道反应器的苛刻条件（压力降低10Mpa、温度降低40℃），同时又解决了釜式生产一次投料，反应后期氨浓度下降，反应推动力不足，产能低、反应周期长等生产邻硝基苯胺的不利因素。

4、使用氨化反应的反应热，加热三分之二以上的反应物料，利用液氨溶解热为反应后期提供热量，维持反应后期温度。相对釜式间歇反应，单位产品可节省蒸汽3吨以上，实现节能减排的目的。

Claims (1)

1.多釜串联生产邻硝基苯胺的方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将质量百分比浓度为35-40%的氨水和邻氯硝基苯按体积比1:1加入到串联的八台氨化高压釜中，在各台氨化高压釜内的物料达到釜体积的45~55%时，停止加料，对各台氨化高压釜加热升温，使其内的物料进行氨化反应；

（2）当各氨化高压釜的温度至185-195℃，压力至4.0-4.4Mpa时，再向按串联顺序排列的第一氨化高压釜和第二氨化高压釜中加入氨水和邻氯硝基苯，且第一氨化高压釜与第二氨化高压釜的进料量的体积比为1:3~1:4，同时将液氨加入第四氨化高压釜与第六氨化高压釜，且第四氨化高压釜与第六氨化高压釜液氨进料量的体积比为1:1；

（3）随着反应的进行，将第八氨化高压釜的物料排入至出料缓冲罐，当出料缓冲罐与第八氨化高压釜间的压力平衡时，停止出料缓冲罐的进料、并使其内的物料排入闪蒸罐中，当出料缓冲罐与闪蒸罐间的压力平衡后，停止出料缓冲罐排料、并再次开始进料，依此不断循环；

（4）将经闪蒸罐降压闪蒸后的物料进行水洗，获得氨化混合物料；

（5）将氨化混合物料泵入精馏塔精馏，由塔顶采出邻氯硝基苯，塔釜内的邻硝基苯胺经冷却后至成品罐。

Images