KR20210077733A - 니트로 화합물 수소화 반응 프로세스 및 수소화 반응 장치 - Google Patents

니트로 화합물 수소화 반응 프로세스 및 수소화 반응 장치 Download PDF

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량화 우
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차이나 페트로리움 앤드 케미컬 코포레이션
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Abstract

본 발명은 니트로 화합물의 연속 반응 및 재생 및 활성화의 장기간 실행 목적을 달성할 수 있는, 니트로 화합물 수소화 반응 방법 및 수소화 반응 장치에 관한 것이다. 상기 니트로 화합물 수소화 반응 방법은 수소화 단계, 재생 단계, 임의의 활성화 단계 및 재순환 단계를 포함한다. 상기 수소화 단계와 재생 단계 사이에 폐촉매를 탈기하는 적어도 하나의 단계가 존재한다. 상황에 따라, 상기 재생 단계와 활성화 단계 사이에 재생된 촉매를 탈기하는 적어도 하나의 단계가 존재한다.

Description

니트로 화합물 수소화 반응 방법 및 수소화 반응 장치
본 발명은 니트로 화합물 수소화 반응 방법, 특히 니트로벤젠 수소화에 의하여 아닐린을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 니트로 화합물 수소화 반응 장치에 관한 것이다.
아닐린은 중요한 기본적 유기 화학 원료 및 좋은 화학적 중간체이고, 300 이상의 다운스트림 생성물 제조에 사용될 수 있으며, 염료, 의약, 살충제, 폭약, 향신료, 고무, 합성 물질 등의 산업에 광범위하게 사용되고 있다. 최근, 중국 및 전세계적으로 폴리우레탄 산업의 급속 성장과 함께, 그의 주요 원료 MDI(4,4-디페닐메탄 디이소시아네이트)에 대한 교체 불가한 기본적 원료 중 하나인 아닐린이 매우 신속히 개발되어 왔다.
아닐린을 생산하는 세 가지 상업적 공정이 있다: 니트로벤젠 촉매 수소화 공정, 페놀 암모니아화 공정 및 철 분말 환원 공정. 이들 중, 철 분말 환원 공정은 형성되는 아닐린의 좋지 못한 품질로 인하여 점차 없어지고 있다. 페놀 암모니아화 공정은 페놀 공급원에 매우 의존적이다. 현재 니트로벤젠 촉매 수소화 공정이 대부분의 제조업자에 의하여 채택된다. 상기 니트로벤젠 촉매 수소화 공정은 또한 기상 촉매 수소화 공정 및 액상 촉매 수소화 공정으로 구분된다. 상기 니트로벤젠 액상촉매 수소화 공정은 주로 무수 조건 하에 귀금속 촉매를 사용함으로써 수행되고, 낮은 반응 온도, 높은 촉매 로드, 긴 수명 및 대량 플랜트 생산 능력의 이점을 가지며, 높은 압력의 요구, 촉매 및 용매로부터 반응물의 분리 요구, 높은 플랜트 작동 비용, 및 지나치게 높은 촉매 활성으로 인한 상대적으로 많은 부산물의 불리한 점을 가진다. 유동층 기상 촉매 수소화 공정은 원료로서 니트로벤젠이 가열 및 증기화되고, 수소 가스와 혼합된 다음, 구리-실리카 겔 촉매가 함유되는 유동층 반응기 내로 공급되어 수소화 및 환원 반응을 수행함을 특징으로 한다. 이러한 공정은 열전달 조건을 더 개선하고, 반응 온도를 조절하고, 국부적 과열을 피하고, 부반응의 형성을 감소시키고, 촉매의 수명을 연장시키는 이점을 가지며, 상대적으로 복잡한 작업, 심하게 못 쓰게 되는 촉매, 및 상대적으로 높은 작업 및 유지 비용의 불리한 점을 가진다.
니트로벤젠으로부터 아닐린 제조를 위한 상기 기상 수소화 공정은 중국에서 수십 년간 사용되어 왔으며, 유동층 기상 촉매 수소화 공정은 중국 내 많은 아닐린 제조업자에 의하여 채택되고 있다.
중국 특허 출원 CN1528737A는 유동층 반응기, 상기 반응기 바닥에 배열되는 반응 원료 가스 주입구, 및 상기 주입구 상부에 배열되는 제1 가스 분배기, 및 상기 반응기 충-방향 높이의 중간 부분에 배열되고 상기 반응기를 두 개의 촉매 조밀-상 구역으로 구분하는 제2 가스 분배기, 상기 반응기 내부의 두 개의 촉매 조밀-상 구역 내 배열되는 열교환기; 상기 반응기 외부 및 내부에 배열되고, 두 개의 촉매 조밀-상 구역 상하부를 각각 연결하는 촉매 오버플로우 장치, 및 기체-고체 분리 장치를 주로 포함하는 장치를 개시한다.
중국 특허 출원 CN1634860A는 아닐린 합성을 위한 유동층 내 가스 분배기 및 아닐린 합성 방법을 개시하며, 상기 가스 분배기는 가스 전달을 위한 메인 파이프, 상기 가스 분배를 위한 이에 연결되는 브랜치 파이프 및 환형 파이프, 및 모두 상기 환형 파이프 상에 배열되는 상기 가스를 하향 주입하기 위한 노즐 및 상기 가스를 상향 주입하기 위한 노즐로 구성된다.
본 발명자들은 종래 기술에서 아닐린을 제조하기 위한 유동층 반응기 내에서, 반응 가스 원료가 바닥에서 분배기로부터 유동층에 들어가고 촉매와 접촉하여 반응 및 생성물 기체로서 아닐린을 생성하고, 촉매가 쉽게 탄소 증착 및 탈활성화되어, 시간 간격을 두고 재생 및 활성화를 위하여 유동층 반응기가 중단되어야 하며 장기간 동안 작동하기 어려움을 발견하였다. 따라서, 상기 아닐린 반응기의 장기간 작동 문제를 해결하기 위한 열쇠는 시간에 맞추어 작동 중 아닐린 촉매의 재생 및 활성화를 완료하는 능력이다.
본 발명자들은 또한, 상기 반응, 재생 및 활성화 공정에서, 세 가지 다른 성분들, 즉 니트로벤젠 및 수소, 산소 및 수소가 각각 도입되어야 하며, 여기서 산소가 가연성 폭발성 기체와 접촉시, 폭발 위험이 쉽게 일어나므로, 이러한 세 개의 스테이지 완료 후, 각각의 이전 스테이지가 효율적으로 탈기되어, 반응기로부터 오는 촉매 입자 내 포함되는 원료 가스 및 생성물 가스가 효율적으로 제거되고, 촉매 입자가 재생 장치로 들어가 재생되고, 재생 반응기 밖으로 흐르는 촉매 입자 내에 포함되는 공기 (산소)가 제거된 다음, 촉매 입자가 활성화 장치로 들어가야 함을 발견하였다. 본 발명은 이러한 발견에 기초하여 완성되었다.
본 발명자들은 또한, 내부 기체-고체 유동을 조정하기 위하여 내부 컴포넌트들이 종래의 아닐린 유동층 반응기 내에 일반적으로 배열되어 사용되나, 아닐린 촉매는 강도가 낮고 매우 잘 분해되므로, 입자 크기가 작동 시간에 따라 점진적으로 감소되고, 미분이 희박상 구역 내로 쉽게 침지되어, 사이클론 분리기 로드가 증가되어, 촉매 손실이 상대적으로 심각하고, 그 영향으로 반응이 장기간 동안 작동될 수 없고, 셧다운 및 촉매 보충과 같은 다양한 문제가 야기됨을 발견하였다.
본 발명자들은 아닐린 유동층 반응기 내 미분의 존재를 피할 수 없다고 믿는다. 한편으로, 반응을 위한 요구를 유지하기 위하여 새로운 촉매를 시기 적절하게 보충하는 것은 손실 양에 근거한다. 다른 한편으로, 미분 손실은 층의 유동화 품질에 보다 큰 영향을 미치기 때문에, 동시에, 반응 구역 내 고효율 유동화 품질을 유지하고 고유의 전송 효율을 유지하기 위하여 적절한 시간에 미분 촉매를 보충하는 것이 필요하다. 또한, 아닐린 유동층 반응기 내 촉매의 부분적 탈활성화를 피할 수 없다. 따라서, 아닐린 반응기의 장기간 작동의 문제를 해결하기 위한 열쇠는 아닐린 촉매의 재생 및 활성화를 시간에 맞추어 작동 중 완료하는 능력이다.
본 발명은 이러한 발견에 근거하여 완성되었다.
구체적으로, 본 발명은 다음 측면들에 관한 것이다:
1. 수소화 단계, 재생 단계, 임의의 활성화 단계, 및 재순환 단계를 포함하는 니트로 화합물 수소화 반응 방법으로서,
상기 수소화 단계에서, 반응 원료로서 니트로 화합물(특히, 니트로벤젠)이 반응기(수소화 반응기로 언급, 바람직하게 유동층 반응기) 내에서 수소 가스 및 수소화 촉매와 접촉하여 반응 생성물(예를 들어, 아미노 화합물, 특히 아닐린) 및 폐촉매를 얻고, 상기 재생 단계에서, 상기 폐촉매가 반응기(재생 반응기로 언급, 바람직하게 유동층 반응기) 내에서 재생되어 재생된 촉매를 얻고, 상기 임의의 활성화 단계에서, 상기 재생된 촉매가 반응기(활성화 반응기로 언급, 바람직하게 유동층 반응기) 내에서 활성화되어 활성화된 촉매를 얻고, 상기 재순환 단계에서, 상기 재생된 촉매 및/또는 상기 활성화된 촉매가 상기 수소화 단계로 재순환(바람직하게 리프팅 파이프를 이용하여 재순환)되고,
상기 수소화 단계 및 상기 재생 단계 사이에 상기 폐촉매를 탈기하는 적어도 하나의 단계(수소화 탈기 단계)가 존재하고,
(1) 상기 활성화 단계가 존재하는 경우, 상기 재생 단계 및 상기 활성화 단계 사이에 상기 재생된 촉매를 탈기하는 적어도 하나의 단계(제1 재생 탈기 단계)가 존재하고, 상기 활성화 단계 및 상기 재순환 단계 사이에 상기 활성화된 촉매를 탈기하는 적어도 하나의 단계(활성화 탈기 단계)가 임의로 존재하고, 상기 재생 단계 및 상기 재순환 단계 사이에 상기 재생된 촉매를 탈기하는 적어도 하나의 단계(제2 재생 탈기 단계)가 임의로 존재하고, 또는
(2) 상기 활성화 단계가 부재인 경우, 상기 재생 단계 및 상기 재순환 단계 사이에 상기 재생된 촉매를 탈기하는 적어도 하나의 단계(제3 재생 탈기 단계)가 존재하는, 니트로 화합물 수소화 반응 방법.
2. 전술한 또는 후술할 측면들 중 어느 하나에 있어서,
상기 수소화 단계로부터 상기 수소화 탈기 단계로 수송되는 폐촉매의 평균 질량 유속(단위는 kg/h)이 A1이고, 상기 수소화 탈기 단계로부터 상기 재생 단계로 수송되는 폐촉매의 평균 질량 유속(단위는 kg/h)이 B1이고, 상기 재생 단계로부터 상기 제1 재생 탈기 단계로 수송되는 재생된 촉매의 평균 질량 유속(단위는 kg/h)이 A2이고, 상기 제1 재생 탈기 단계로부터 상기 활성화 단계로 수송되는 재생된 촉매의 평균 질량 유속(단위는 kg/h)이 B2이고, 상기 활성화 단계로부터 상기 활성화 탈기 단계로 수송되는 활성화된 촉매의 평균 질량 유속(단위는 kg/h)이 A3이고, 상기 활성화 탈기 단계로부터 상기 재순환 단계로 수송되는 활성화된 촉매의 평균 질량 유속(단위는 kg/h)이 B3이고, 상기 재생 단계로부터 상기 제2 재생 탈기 단계로 수송되는 재생된 촉매의 평균 질량 유속(단위는 kg/h)이 A4이고, 상기 제2 재생 탈기 단계로부터 상기 재순환 단계로 수송되는 재생된 촉매의 평균 질량 유속(단위는 kg/h)이 B4이고, 상기 재생 단계로부터 상기 제3 재생 탈기 단계로 수송되는 재생된 촉매의 평균 질량 유속(단위는 kg/h)이 A5이고, 상기 제3 재생 탈기 단계로부터 상기 재순환 단계로 수송되는 재생된 촉매의 평균 질량 유속(단위는 kg/h)이 B5이고, 상기 재순환 단계로부터 상기 수소화 단계로 수송되는 재생된 촉매 또는 활성화된 촉매의 평균 질량 유속(단위는 kg/h)이 A6이라고 가정하면, A1 내지 A6 및 B1 내지 B5 중 적어도 하나(바람직하게 모두)가 5-100 kg/h (바람직하게 10-30 kg/h)인, 수소화 반응 방법.
3. 전술한 또는 후술할 측면들 중 어느 하나에 있어서,
상기 수소화 단계로부터 상기 수소화 탈기 단계로 수송되는 폐촉매의 수송 파이프라인 내 입자 부피 분획(단위는 %)이 C1이고, 상기 수소화 탈기 단계로부터 상기 재생 단계로 수송되는 폐촉매의 수송 파이프라인 내 입자 부피 분획(단위는 %)이 D1이고, 상기 재생 단계로부터 상기 제1 재생 탈기 단계로 수송되는 재생된 촉매의 수송 파이프라인 내 입자 부피 분획(단위는 %)이 C2이고, 상기 제1 재생 탈기 단계로부터 상기 활성화 단계로 수송되는 재생된 촉매의 수송 파이프라인 내 입자 부피 분획(단위는 %)이 D2이고, 상기 활성화 단계로부터 상기 활성화 탈기 단계로 수송되는 활성화된 촉매의 수송 파이프라인 내 입자 부피 분획(단위는 %)이 C3이고, 상기 활성화 탈기 단계로부터 상기 재순환 단계로 수송되는 활성화된 촉매의 수송 파이프라인 내 입자 부피 분획(단위는 %)이 D3이고, 상기 재생 단계로부터 상기 제2 재생 탈기 단계로 수송되는 재생된 촉매의 수송 파이프라인 내 입자 부피 분획(단위는 %)이 C4이고, 상기 제2 재생 탈기 단계로부터 상기 재순환 단계로 수송되는 수송 파이프라인 내 입자 부피 분획(단위는 %)이 D4이고, 상기 재생 단계로부터 상기 제3 재생 탈기 단계로 수송되는 재생된 촉매의 수송 파이프라인 내 입자 부피 분획(단위는 %)이 C5이고, 상기 제3 재생 탈기 단계로부터 상기 재순환 단계로 수송되는 재생된 촉매의 수송 파이프라인 내 입자 부피 분획(단위는 %)이 D5이고, 상기 재순환 단계로부터 상기 수소화 단계로 수송되는 재생된 촉매 또는 활성화된 촉매의 수송 파이프라인 내 입자 부피 분획(단위는 %)이 C6이라고 가정하면, C1 내지 C6 및 D1 내지 D5 중 적어도 하나(바람직하게 모두)가 0.1-15%(바람직하게 0.5-5%)인, 수소화 반응 방법.
4. 전술한 또는 후술할 측면들 중 어느 하나에 있어서,
상기 수소화 단계의 반응 조건이 다음을 포함하고: 공탑 기체 속도가 0.2-0.8 m/s (바람직하게 0.3-0.6 m/s), 반응 원료(예를 들어, 니트로벤젠)에 대한 수소 가스의 몰비가 6-21, 반응 온도가 220-280℃, 반응 압력이 0.05-1 MPa(게이지 압력), 및/또는, 상기 재생 단계의 반응 조건이 다음을 포함하고: 산소-함유 가스(예를 들어, 공기 또는 산소 가스)의 존재 하에, 공탑 기체 속도가 0.1-0.6 m/s (바람직하게 0.2-0.4 m/s), 반응 온도가 350-450℃, 반응 압력이 0.05-1 MPa(게이지 압력), 및/또는, 상기 활성화 단계의 반응 조건이 다음을 포함하는: 수소 가스의 존재 하에, 공탑 기체 속도가 0.1-0.6 m/s이고, 반응 온도가 200-250℃이고, 반응 압력이 0.05-1 MPa(게이지 압력), 수소화 반응 방법.
5. 전술한 또는 후술할 측면들 중 어느 하나에 있어서,
상기 수소화 반응기의 무차원 입경이 1-60 범위이고, 및/또는, 상기 재생 반응기의 무차원 입경이 1-40이고, 및/또는, 상기 활성화 반응기의 무차원 입경이 1-30이고, 여기서 무차원 입경은 다음 식에 의하여 결정되는, 수소화 반응 방법:
Figure pct00001
(상기 식에서,
평균 입경은 반응기 내 고체 입자의 부피 평균 입경(단위는 m)이고, 기체 밀도는 반응기 내 기체의 밀도(단위는 kg/m3)이고, 기체-고체 밀도차는 반응기 내 고체 입자의 밀도(단위는 kg/m3) - 기체의 밀도(단위는 kg/m3)이고, g는 중력 가속도의 절대값((9.8 m/s2)임).
6. 전술한 또는 후술할 측면들 중 어느 하나에 있어서,
추가 수소화 촉매를 상기 수소화 단계, 재생 단계, 임의의 활성화 단계 및 재순환 단계 중 적어도 하나에 수송하는 단계를 더 포함하고, 바람직하게 추가 수소화 촉매를 활성화 단계로 수송하는 단계(촉매 보충 단계)를 포함하는, 수소화 반응 방법.
7. 전술한 또는 후술할 측면들 중 어느 하나에 있어서,
상기 촉매 보충 단계에서, 상기 수소화 반응기 내 수소화 촉매 인벤토리로 수송되는 추가 수소화 촉매의 평균 질량 유속의 비(단위는 kg)는 0-10h-1 (바람직하게 0.00002-0.001h-1)인, 수소화 반응 방법.
8. 전술한 또는 후술할 측면들 중 어느 하나에 있어서,
상기 수소화 반응기는 유동층 반응기이고, 상기 유동층 반응기는 조밀상 반응 구역(4)을 포함하고, 상기 조밀상 반응 구역(4) 내 순간 압력 변동을 측정하기 위하여 상기 조밀상 반응 구역(4)의 측벽에 적어도 하나의 동압력 측정 포인트(바람직하게, 반응 주파수는 100 Hz 이상)가 장착되고, 상기 순간 압력 변동의 표준 편차가 600Pa를 초과할 때 (바람직하게 1500Pa 초과), 상기 촉매 보충 단계를 개시하고, 및/또는, 상기 수소화 반응기는 유동층 반응기이고, 상기 유동층 반응기는 조밀상 반응 구역(4)을 포함하고, 100㎛ 미만의 입경을 가지는 촉매 입자가 상기 조밀상 반응 구역(4) 내 모든 촉매 입자의 질량 백분율을 기준으로 하여 3wt%를 초과할 때(바람직하게 5wt% 초과), 상기 촉매 보충 단계를 개시하는, 수소화 반응 방법.
9. 전술한 또는 후술할 측면들 중 어느 하나에 있어서,
상기 추가 수소화 촉매는 5-150㎛(바람직하게, 20-70㎛)의 평균 입경을 가지는, 구리계 로딩 촉매, 니켈계 로딩 촉매, 및 귀금속계 로딩 촉매 중 적어도 하나로부터 선택되는, 수소화 반응 방법.
10. 전술한 또는 후술할 측면들 중 어느 하나에 있어서,
상기 수소화 촉매는 구리계 로딩 촉매, 니켈계 로딩 촉매, 및 귀금속계 로딩 촉매 중 적어도 하나로부터 선택되고, 및/또는, 상기 수소화 촉매는 300-1200 kg/m3의 겉보기 밀도를 가지고, 및/또는 상기 수소화 촉매는 30-800㎛(바람직하게 40-500㎛ 또는 50-600㎛)의 평균 입경을 가지고, 80㎛ 미만의 입경을 가지는 촉매 입자가 모든 촉매 입자의 질량 백분율을 기준으로 하여 2wt% 이상(바람직하게 5-15 wt%)이고, 및/또는 상기 니트로 화합물은 다음 식으로 표시되는 화합물들 중 적어도 하나로부터 선택되는, 수소화 반응 방법:
R-NO2 (1)
(상기 구조식 (1)에서, R은 임의로 치환된 C2-20 직쇄, 분지쇄 또는 환형 하이드로카르빌(바람직하게, 임의로 치환된 C4-20 환형 하이드로카르빌, 특히 임의로 치환된 C6-20 아릴, 더욱 특히 임의로 치환된 페닐)임).
11. 수소화 반응기(바람직하게 유동층 반응기), 재생 반응기(바람직하게, 유동층 반응기), 활성화 반응기(바람직하게 유동층 반응기) 및 재순환 장치(예를 들어, 리프팅 파이프)를 포함하는 니트로 화합물의 수소화 반응 장치로서,
상기 수소화 반응기는 수송 파이프라인을 통하여 적어도 하나의 폐촉매 탈기 장치를 경유하여 상기 재생 반응기와 소통하고, 상기 재생 반응기는 수송 파이프라인을 통하여 적어도 하나의 재생 촉매 탈기 장치를 경유하여 상기 활성화 반응기와 소통하고, 상기 활성화 반응기는 수송 파이프라인을 통하여 상기 재순환 장치와 소통하거나 수송 파이프라인을 통하여 적어도 하나의 활성화된 촉매 탈기 장치를 경유하여 상기 재순환 장치와 소통하고, 상기 재순환 장치는 수송 파이프라인을 통하여 상기 수소화 반응기와 소통하고,
상기 수소화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위는 kg): 상기 재생 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위는 kg): 상기 활성화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위는 kg) = (10-200):(0.1-20):(0.1-20) (바람직하게 (20-100):(0.5-8):(0.5-8)인, 수소화 반응 장치).
12. 전술한 또는 후술할 측면들 중 어느 하나에 있어서,
상기 수소화 반응기는 5-60m (바람직하게 10-30m)의 높이, 및 0.5-12m (바람직하게 1-8m)의 직경을 가지고, 및/또는, 상기 재생 반응기는 1-15m (바람직하게 3-6m)의 높이, 및 0.1-3m (바람직하게 0.3-1m)의 직경을 가지고, 및/또는, 상기 활성화 반응기는 1-15m (바람직하게 3-6m)의 높이, 및 0.1-3m (바람직하게 0.3-1m)의 직경을 가지고, 및/또는, 상기 수송 파이프라인의 내부 직경은 서로 동일하거나 다르고, 각각 독립적으로 30-400mm (바람직하게 50-300mm)인, 수소화 반응 장치.
다른 한편으로, 본 발명은 다음 측면들에 관한 것이다:
1. 니트로벤젠 수소화에 의하여 아닐린을 제조하기 위한 반응 장치로서, 상기 반응 장치는: 유동층 반응기(3), 폐촉매를 위한 탈기 탱크(12), 재생기(13), 활성화될 촉매를 위한 탈기 탱크(16), 활성화기(19) 및 리프팅 파이프(21)를 포함하고, 하부에 위치하는 조밀상 반응 구역(4), 중간 부분에 위치하는 입자 스퍼터링 전이 구역(5) 및 상부에 위치하는 희박상 구역(7)이 상기 유동층 반응기(3) 내에 포함되고, 상기 폐촉매를 위한 탈기 탱크(12)는 상기 유동층 반응기(3) 및 재생기(13)와 각각 소통하고, 상기 활성화될 촉매를 위한 탈기 탱크(16)는 상기 재생기(13) 및 활성화기(19)와 각각 소통하고, 리프팅 파이프(21)는 상기 활성화기(19) 및 유동층 반응기(3)와 각각 소통하는, 반응 장치.
2. 전술한 또는 후술할 측면들 중 어느 하나에 있어서, 상기 유동층 반응기(3)가 가스 분배기(2), 열교환 파이프(11), 스퍼터링 분리 구조 부재(6) 및 사이클론 분리기(9)를 구비함을 특징으로 하는, 반응 장치.
3. 전술한 또는 후술할 측면들 중 어느 하나에 있어서, 상기 폐촉매를 위한 탈기 탱크(12) 내에 탈기 하향 역류 구역(31) 및 탈기 상향 병류 구역(32)이 포함되고, 상기 탈기 하향 역류 구역(31) 및 탈기 상향 병류 구역(32) 내에 탈기 배플 부재(3)가 각각 제공되고; 상기 활성화될 촉매를 위한 탈기 탱크(16) 내에 재생 탈기 하향 역류 구역(51) 및 재생 탈기 상향 병류 구역(52)이 포함되고, 상기 재생 탈기 하향 역류 구역(51) 및 재생 탈기 상향 병류 구역(52) 내에 탈기 배플 부재(33)가 각각 제공되는 것을 특징으로 하는, 반응 장치.
4. 전술한 또는 후술할 측면들 중 어느 하나에 있어서, 상기 탈기 배플 부재(33)는 복수 세트의 유동 정류기를 연결 피스를 통하여 연결함으로써 형성되고, 상기 유동 정류기는 스트림라인 유동 정류기(41), 다이아몬드-형상 유동 정류기(42), 및 경사진 배플 직교류형 유동 정류기(43) 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 반응 장치.
5. 전술한 또는 후술할 측면들 중 어느 하나에 따른 장치를 이용하여 니트로벤젠 수소화에 의하여 아닐린을 제조하기 위한 반응 공정으로서, 다음 단계를 포함하는 공정:
(a) 원료로서 기화된 니트로벤젠 및 수소 가스가 가스 체임버 내로 도입된 다음, 가스 분배기(2)를 통하여 유동층 반응기(3) 내로 도입되어, 유동화될 반응기 내 촉매를 유동화 되게 다음, 조밀상 반응 구역(4) 내에서 반응하여 아닐린 생성물을 제조하고, 입자 스퍼터링이 상기 조밀상 반응 구역(4) 맨 위에서 일어나 입자 스퍼터링 전이 구역(5)을 형성하고, 스퍼터링된 입자들이 스퍼터링 분리 부재(6)에 의하여 효율적으로 인터셉트되고 상기 조밀상 반응 구역(4)으로 되돌아가 촉매 작용을 진행하고, 작은 부분의 인터셉트되지 않은 입자들은 상기 스퍼터링 분리 부재의 통로를 통과하여 희박상 구역(7)으로 들어가 사이클론 분리기(9)로 분리되고, 상기 입자들은 조밀상 반응 구역(4)으로 돌아가고, 조-생성물 가스(8)는 상기 유동층 반응기(3) 밖으로 흐르고 그 다음의 분리 섹션 내로 보내지는 단계;
(b) 촉매가 부분적으로 반응에서 코킹된 후, 코킹된 촉매가 폐촉매를 위한 탈기 탱크(12) 내에서 탈기되고, 재생기(13) 내로 도입되고, 여기에 산소가 도입되고, 상기 촉매가 탄소 버닝에 의하여 재생되는 단계;
(c) 상기 재생된 촉매가 활성화될 촉매를 위한 탈기 탱크(16) 내로 도입되어 탈기된 다음, 활성화기(19) 내로 도입되고, 여기에 수소 가스가 도입되고, 상기 촉매가 활성화되고, 활성화된 촉매가 리프팅 파이프(21) 내로 도입되고 리프트되어 유동층 반응기(3)로 돌아가 촉매 작용을 진행하는 단계.
6. 전술한 또는 후술할 측면들 중 어느 하나에 있어서, 상기 촉매는 주요 활성 성분으로서 구리를 가지는 금속 로딩 촉매이고, 담체는 알루미나 또는 실리카이고, 촉매는 50-600μm의 평균 입경을 가지고, 80μm 보다 작은 입자 함량이 2% 이상인 것을 특징으로 하는, 반응 공정.
7. 전술한 또는 후술할 측면들 중 어느 하나에 있어서, 상기 유동층 반응기(3) 내 반응 조건이 다음을 포함하는 것을 특징으로 하는 반응 공정: 공탑 기체 속도가 0.2-0.8 m/s이고, 니트로벤젠에 대한 수소 가스의 몰비가 6-21이고, 조밀상 반응 구역(4) 내 평균 반응 온도가 220-280℃로 조절되고, 가스 분배기(2) 근처의 온도가 320℃ 이하로 조절되고, 상기 조밀상 반응 구역(4) 내 반응 압력이 0.05-1 MPa임.
8. 전술한 또는 후술할 측면들 중 어느 하나에 있어서, 상기 재생기(13) 내 반응 조건이 공탑 기체 속도 0.1-0.6 m/s, 및 평균 재생 온도 350-450℃를 포함하고; 상기 활성화기(19) 내 반응 조건이 공탑 기체 속도 0.1-0.6 m/s, 및 평균 활성화 온도 200-250℃를 포함하는 것을 특징으로 하는 반응 공정.
9. 전술한 또는 후술할 측면들 중 어느 하나에 있어서, 상기 폐촉매를 위한 탈기 탱크(12) 내 상기 탈기 하향 역류 구역(31)의 공탑 기체 속도 대 상기 탈기 상향 병류 구역(32)의 공탑 기체 속도의 비가 1/15-1이고, 탈기제는 질소 가스, 수증기, 이산화탄소, 메탄, 및 아르곤 가스 중 하나 이상(혼합물로서)이고, 상기 유동층 반응기(3)로부터 캐리 오버되는 가스 성분이 교체되는 것을 특징으로 하는, 반응 공정.
10. 전술한 또는 후술할 측면들 중 어느 하나에 있어서, 상기 활성화될 촉매를 위한 탈기 탱크(16) 내 재생 탈기 하향 역류 구역(51)의 공탑 기체 속도 대 재생 탈기 상향 병류 구역(52)의 공탑 기체 속도의 비가 1/15-1이고, 탈기제는 질소 가스, 수증기, 이산화탄소, 산소 가스, 및 아르곤 가스 중 하나 이상(혼합물로서)이고, 상기 재생기(13)로부터 캐리 오버되는 산소-함유 가스 성분이 교체되는 것을 특징으로 하는, 반응 공정.
본 발명의 수소화 반응 방법 및 수소화 반응 장치에 따르면, 연속적인 반응, 재생 및 활성화의 장기간 실행이 코팅된 촉매의 연속 재생 및 활성화에 의하여 달성된다.
본 발명의 수소화 반응 방법 및 수소화 반응 장치에 따르면, 촉매를 표적화된 방식으로 보충함으로써 생산의 스테디 런이 실현된다.
도 1은 본 발명의 니트로 화합물 수소화 반응 방법 및 수소화 반응 장치의 개략적 흐름도이며, 여기서 니트로벤젠 수소화에 의하여 아닐린을 제조하기 위한 방법 및 장치가 예로서 취해진다.
도 1에서, 1: 기화된 니트로벤젠 및 수소 가스의 원료; 2: 가스 분배기; 3: 유동층 반응기; 4: 조밀상 반응 구역; 7: 희박상 구역; 8: 조생성물 가스; 9: 사이클론 분리기; 10: 딥레그(dipleg); 11: 열교환 파이프; 12: 폐촉매를 위한 탈기 탱크; 13: 재생 반응기; 15: 재생을 위한 유동화 가스; 16: 활성화될 촉매를 위한 탈기 탱크; 17: 활성화를 위한 유동화 가스; 19: 활성화 반응기; 20: 리프팅 가스; 21: 리프팅 파이프. 22: 추가 미분 공급 주입구; 23: 보충 새로운 촉매 공급 주입구.
본 발명의 구현예들을 상세히 참조할 것이나, 본 발명의 범위는 이러한 구현예들에 의하여 제한되지 않으며 첨부되는 청구항에 의해서 정의되는 것으로 이해되어야 한다.
본원 명세서에 언급되는 모든 간행물, 특허 출원, 및 기타 참고 자료들은 본원에 전체로서 참고로 포함된다. 달리 정의하지 않는 한, 본원에 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명의 속하는 분야의 당업자들에게 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 충돌의 경우, 본원 명세서가 정의를 포함하여 우선할 것이다.
명세서가 물질(material, substance), 공정, 단계, 장치, 요소 등을 "당업자에게 공지된", "종래 기술", 또는 유사한 용어와 같은 표현으로 기재할 때, 이는 출원 당시 당업계에서 통상적으로 사용되어 온 것들을 포함할 뿐 아니라, 현재 그렇게 통상적으로 사용되지 않을 수 있으나, 유사한 목적을 위하여 적합한 것으로 당업계에 공지될 것들 또한 포함할 수 있는 것으로 의도된다.
본원 명세서의 문맥 상, 용어 "실질적으로"는 당업자에게 허용 가능하거나 당업자에 의하여 합당한 것으로 간주되는 편차, 예를 들어, ±10% 내, ±5% 내, ±1% 내, ±0.5% 내 또는 ±0.1% 내의 편차의 존재의 허용을 의미한다.
본원 명세서의 문맥 상, "임의로 치환된"은 할로겐, 히드록시, 머캅토, 아미노, 아미노카르보닐, 니트로, 옥소, 티오, 시아노, C2-6 선형 또는 분지형 (할로) 알켄 (옥시, 티오, 아미노, 카보닐) 기, C2-6 선형 또는 분지형 (할로) 알킨 (옥시, 티오, 아미노, 카보닐) 기, C3-20 시클로알킬, C3-20 시클로알칸 (옥시, 티오, 아미노) 기, C3-20 시클로알킬 C1-6 선형 또는 분지형 (할로) 알칸 (옥시, 티오, 아미노, 카보닐) 기, C3-20 시클로알킬 C2-6 선형 또는 분지형 (할로) 알켄 (옥시, 티오, 아미노, 카보닐) 기, C3-20 시클로알킬 C2-6 선형 또는 분지형 (할로) 알킨 (옥시, 티오, 아미노, 카보닐) 기, C3-20 시클로알케닐, C3-20 시클로알켄 (옥시, 티오, 아미노) 기, C3-20 시클로알케닐 C1-6 선형 또는 분지형 (할로) 알칸 (옥시, 티오, 아미노, 카보닐) 기, C3-20 시클로알케닐 C2-6 선형 또는 분지형 (할로) 알켄 (옥시, 티오, 아미노, 카보닐) 기, C3-20 시클로알케닐 C2-6 선형 또는 분지형 (할로) 알킨 (옥시, 티오, 아미노, 카보닐) 기, C6-20 아릴, C6-20 아렌 (옥시, 티오, 아미노) 기, C6-20 아릴 C1-6 선형 또는 분지형 (할로) 알칸 (옥시, 티오, 아미노, 카보닐) 기, C6-20 아릴 C2-6 선형 또는 분지형 (할로) 알켄 (옥시, 티오, 아미노, 카보닐) 기, C6-20 아릴 C2-6 선형 또는 분지형 (할로) 알킨 (옥시, 티오, 아미노, 카보닐) 기, C4-20 헤테로아릴, C4-20 헤테로아렌 (옥시, 티오, 아미노) 기, C4-20 헤테로아릴 C1-6 선형 또는 분지형 (할로) 알칸 (옥시, 티오, 아미노, 카보닐) 기, C4-20 헤테로아릴 C2-6 선형 또는 분지형 (할로) 알켄 (옥시, 티오, 아미노, 카보닐) 기, C4-20 헤테로아릴 C2-6 선형 또는 분지형 (할로) 알킨 (옥시, 티오, 아미노, 카보닐) 기, C2-20 헤테로시클릴, C2-20 헤테로사이클 (옥시, 티오, 아미노) 기, C2-20 헤테로시클릴 C1-6 선형 또는 분지형 (할로) 알칸 (옥시, 티오, 아미노, 카보닐) 기, C2-20 헤테로시클릴 C2-6 선형 또는 분지형 (할로) 알켄 (옥시, 티오, 아미노, 카보닐) 기 및 C2-20 헤테로시클릴 C2-6 선형 또는 분지형 (할로) 알킨 (옥시, 티오, 아미노, 카보닐) 기로부터 선택되는 하나 이상의 (예를 들어, 1-5, 1-4, 1-3, 1-2 또는 1) 치환기로 임의로 치환됨을 의미한다. 복수의 치환기가 존재할 때, 인접하는 두 치환기들(예를 들어, 두 치환기의 분자 사슬 말단들)이 서로 결합되어 2가 치환기 구조를 형성할 수 있다. 예를 들어, 인접하는 두 개의 C1-6 선형 또는 분지형 알킬기가 서로 결합되어 상응하는 알킬렌 구조를 형성할 수 있다. 또는, 예를 들어 인접하는 두 개의 C1-6 선형 또는 분지형 알킬옥시기가 상응하는 알킬렌디옥시기 구조를 형성할 수 있고, 인접하는 두 개의 C1-6 선형 또는 분지형 알킬아미노기가 상응하는 알킬렌디아미노 구조를 형성할 수 있고, 인접하는 C1-5 선형 또는 분지형 알킬티오기가 상응하는 알킬렌디티오 구조를 형성할 수 있다. 바람직한 치환기로서, 예를 들어, 할로겐, 히드록시, 머캅토, 아미노, 티오, 옥소 또는 C1-6 선형 또는 분지형 (할로) 알칸 (옥시, 티오, 아미노, 카보닐) 기 등을 열거할 수 있다. 여기서, "(할로) 알칸 (옥시, 티오, 아미노, 카보닐) 기"라는 표현은 알킬, 할로알킬, 알킬옥시, 알킬티오, 알킬아미노, 알킬카보닐, 할로알킬옥시, 할오알킬티오, 할오알킬아미노 또는 할로알킬카보닐을 의미하고; "(할로) 알켄 (옥시, 티오, 아미노 카보닐) 기"는 알케닐, 할로알케닐, 알케닐옥시, 알케닐티오, 알케닐아미노, 알케닐카보닐, 할로알케닐옥시, 할로알케닐티오, 할로알케닐아미노 또는 할로알케닐카보닐을 의미하고, "(할로) 알킨 (옥시, 티오, 아미노 카보닐) 기"는 알키닐, 할로알키닐, 알키닐옥시, 알키닐티오, 알키닐아미노, 알키닐카보닐, 할로알키닐옥시, 할로알키닐티오, 할로알키닐아미노 또는 할로알키닐카보닐을 의미하고, "(옥시, 티오, 아미노) 기"는 옥시, 티오 또는 아미노를 의미한다. 여기서, "할로"라는 표현은 모노할로, 디할로, 트리할로 또는 퍼할로 등을 포함한다.
본원 명세서에 언급되는 모든 백분율, 부, 비 등은 중량에 의한 것이고, 압력은 분명히 나타내지 않는 한 게이지 압력이다.
본원 명세서의 문맥 상, 본 발명의 2 이상의 구현예들이 임의의 조합으로 조합될 수 있고, 결과적인 기술적 해결책은 본원 명세서의 본래 개시의 일부이고 본 발명의 범위 내이다.
본 발명에 따른 일 구현예는 니트로 화합물 수소화 반응 방법에 관한 것이다. 상기 수소화 반응 방법은 수소화 단계, 재생 단계, 활성화 단계 및 재순환단계를 포함한다. 여기서, 상기 활성화 단계는 임의적 단계이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 수소화 단계에서, 반응 원료로서 니트로 화합물 및 수소 가스가 상기 반응기 내에서 수화 촉매와 접촉하여 반응 생성물 및 폐촉매를 얻는다. 여기서, 상기 반응기로서, 유동층 반응기가 바람직하고, 특히 촉매 입자의 유동층을 가지는 반응기가 바람직하다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 재생 단계에서, 상기 폐촉매는 반응기(재생 반응기로 언급) 내에서 재생되어 재생된 촉매를 얻는다. 여기서, 상기 반응기로서, 유동층 반응기가 바람직하다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 활성화 단계에서, 상기 재생된 촉매는 반응기(활성화 반응기로 언급) 내에서 활성화되어 활성화된 촉매를 얻는다. 여기서, 상기 반응기로서, 유동층 반응기가 바람직하다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 재순환 단계에서, 상기 재생된 촉매 및/또는 활성화된 촉매는 수소화 단계로 재순환된다. 여기서, 상기 재순환은 바람직하게 리프팅 파이프 내에서 수행된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 수소화 단계와 상기 재생 단계 사이에 상기 폐촉매를 탈기하는 적어도 하나의 단계(수소화 탈기 단계로 언급)가 존재한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 활성화 단계가 존재하는 경우, 상기 재생 단계 및 상기 활성화 단계 사이에 상기 재생된 촉매를 탈기하는 적어도 하나의 단계(제1 재생 탈기 단계로 언급)가 존재하고, 상기 활성화 단계 및 상기 재순환 단계 사이에 상기 활성화된 촉매를 탈기하는 적어도 하나의 단계(활성화 탈기 단계)가 임의로 존재하고, 상기 재생 단계 및 상기 재순환 단계 사이에 상기 재생된 촉매를 탈기하는 적어도 하나의 단계(제2 재생 탈기 단계)가 임의로 존재한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 활성화 단계가 부재인 경우, 상기 재생 단계 및 상기 재순환 단계 사이에 상기 재생된 촉매를 탈기하는 적어도 하나의 단계(제3 재생 탈기 단계)가 존재한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 수소화 단계로부터 상기 수소화 탈기 단계로 수송되는 폐촉매의 평균 질량 유속(단위는 kg/h)이 A1이고, 상기 수소화 탈기 단계로부터 상기 재생 단계로 수송되는 폐촉매의 평균 질량 유속(단위는 kg/h)이 B1이고, 상기 재생 단계로부터 상기 제1 재생 탈기 단계로 수송되는 재생된 촉매의 평균 질량 유속(단위는 kg/h)이 A2이고, 상기 제1 재생 탈기 단계로부터 상기 활성화 단계로 수송되는 재생된 촉매의 평균 질량 유속(단위는 kg/h)이 B2이고, 상기 활성화 단계로부터 상기 활성화 탈기 단계로 수송되는 활성화된 촉매의 평균 질량 유속(단위는 kg/h)이 A3이고, 상기 활성화 탈기 단계로부터 상기 재순환 단계로 수송되는 활성화된 촉매의 평균 질량 유속(단위는 kg/h)이 B3이고, 상기 재생 단계로부터 상기 제2 재생 탈기 단계로 수송되는 재생된 촉매의 평균 질량 유속(단위는 kg/h)이 A4이고, 상기 제2 재생 탈기 단계로부터 상기 재순환 단계로 수송되는 재생된 촉매의 평균 질량 유속(단위는 kg/h)이 B4이고, 상기 재생 단계로부터 상기 제3 재생 탈기 단계로 수송되는 재생된 촉매의 평균 질량 유속(단위는 kg/h)이 A5이고, 상기 제3 재생 탈기 단계로부터 상기 재순환 단계로 수송되는 재생된 촉매의 평균 질량 유속(단위는 kg/h)이 B5이고, 상기 재순환 단계로부터 상기 수소화 단계로 수송되는 재생된 촉매 또는 활성화된 촉매의 평균 질량 유속(단위는 kg/h)이 A6이라고 가정하면, A1 내지 A6 및 B1 내지 B5 중 적어도 하나(바람직하게 모두)가 5-100 kg/h (바람직하게 10-30 kg/h)이다. 여기서, 소위 평균 질량 유속은 단위 시간 당 수송 파이프라인의 단면을 통과하는 유체(촉매와 같은)의 질량을 의미한다. 상기 평균 질량 유속은 식
Figure pct00002
에 의해 계산될 수 있으며, 여기서 Gs는 평균 질량 유속이고, 바이패스가 파이프라인의 임의 지점에 설정되고, 촉매 입자의 일부가 일정 시간 동안 배출되고 수집되고, 촉매 입자의 배출량이 칭량되고 M(단위는 kg)으로서 기록되고, 촉매 입자 배출 시간이 t(단위는 s)로서 기록되고, 이 지점에서 파이프라인의 직경이 d(단위는 m)로서 기록된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 수소화 단계로부터 상기 수소화 탈기 단계로 수송되는 폐촉매의 수송 파이프라인 내 입자 부피 분획(단위는 %)이 C1이고, 상기 수소화 탈기 단계로부터 상기 재생 단계로 수송되는 폐촉매의 수송 파이프라인 내 입자 부피 분획(단위는 %)이 D1이고, 상기 재생 단계로부터 상기 제1 재생 탈기 단계로 수송되는 재생된 촉매의 수송 파이프라인 내 입자 부피 분획(단위는 %)이 C2이고, 상기 제1 재생 탈기 단계로부터 상기 활성화 단계로 수송되는 재생된 촉매의 수송 파이프라인 내 입자 부피 분획(단위는 %)이 D2이고, 상기 활성화 단계로부터 상기 활성화 탈기 단계로 수송되는 활성화된 촉매의 수송 파이프라인 내 입자 부피 분획(단위는 %)이 C3이고, 상기 활성화 탈기 단계로부터 상기 재순환 단계로 수송되는 활성화된 촉매의 수송 파이프라인 내 입자 부피 분획(단위는 %)이 D3이고, 상기 재생 단계로부터 상기 제2 재생 탈기 단계로 수송되는 재생된 촉매의 수송 파이프라인 내 입자 부피 분획(단위는 %)이 C4이고, 상기 제2 재생 탈기 단계로부터 상기 재순환 단계로 수송되는 재생된 촉매의 수송 파이프라인 내 입자 부피 분획(단위는 %)이 D4이고, 상기 재생 단계로부터 상기 제3 재생 탈기 단계로 수송되는 재생된 촉매의 수송 파이프라인 내 입자 부피 분획(단위는 %)이 C5이고, 상기 제3 재생 탈기 단계로부터 상기 재순환 단계로 수송되는 재생된 촉매의 수송 파이프라인 내 입자 부피 분획(단위는 %)이 D5이고, 상기 재순환 단계로부터 상기 수소화 단계로 수송되는 재생된 촉매 또는 활성화된 촉매의 수송 파이프라인 내 입자 부피 분획(단위는 %)이 C6이라고 가정하면, C1 내지 C6 및 D1 내지 D5 중 적어도 하나(바람직하게 모두)가 0.1-15%(바람직하게 0.5-5%)이다. 여기서, 소위 입자 부피 분획은 단위 부피 당 기체-고체 2상 혼합물 내 총 부피에 대한 입자상 부피의 비를 의미한다. 상기 입자 부피 분획은 식
Figure pct00003
에 의하여 계산될 수 있고, 여기서 △P는 그 위치 아래 △z/2에서 압력(게이지 압력)과 그 위치 위 △z/2에서 압력(게이지 압력) 간의 차이(단위는 (Pa)이고, △z는 그 위치 아래 △z/2에서 지점과 그 위치 위 △z/2에서 지점 사이의 거리(단위는 m)이고, ρP는 고체 입자의 밀도(단위는 kg/m3)이고, ρ는 기체의 밀도(단위는 kg/m3)이고, 1-ε는 입자 부피 분획이고, ε은 기체 부피 분획이고, 입자 부피 분획과 기체 부피 분획의 합은 1이고, g는 중력 가속도의 절대값(일반적으로 9.8 m/s2)이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 수소화 단계의 공탑 기체 속도가 일반적으로 0.2-0.8 m/s, 바람직하게 0.3-0.6 m/s이고, 반응 원료(예를 들어, 니트로벤젠)에 대한 수소 가스의 몰비가 6-21이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 수소화 단계는 220-280℃의 반응 온도(일반적으로 조밀상 반응 구역 내 평균 반응 온도를 의미함), 0.05-1 MPa(게이지 압력)의 반응 압력을 가진다. 또한, 상기 기체 분배기(2) 근처의 온도는 일반적으로 320℃ 이하로 조절된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 재생 단계의 반응 조건이 다음을 포함한다: 산소-함유 가스(예를 들어, 공기 또는 산소 가스)의 존재 하에, 공탑 기체 속도가 0.1-0.6 m/s, 바람직하게 0.2-0.4 m/s.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 재생 단계는 350-450℃의 반응 온도, 및 0.05-1 MPa(게이지 압력)의 반응 압력을 가진다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 활성화 단계의 반응 조건이 다음을 포함한다: 수소 가스의 존재 하에, 공탑 기체 속도가 0.1-0.6 m/s이고, 반응 온도가 200-250℃이고, 반응 압력이 0.05-1 MPa(게이지 압력).
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 수소화 반응기는 1-60 범위의 무차원(dimensionless) 입경, 및 0.05-7 범위의 무차원 기체 속도를 가진다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 재생 반응기는 1-40 범위의 무차원 입경 및 0.05-5 범위의 무차원 기체 속도를 가진다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 활성화 반응기는 1-30 범위의 무차원 입경 및 0.05-5 범위의 무차원 기체 속도를 가진다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 수소화 반응기의 무차원 입경은 1-60범위이고, 상기 재생 반응기의 무차원 입경은 1-40 범위이고, 상기 활성화 반응기의 무차원 입경은 1-30 범위이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 무차원 입경 및 무차원 기체 속도는 각각 다음 두 식에 의하여 결정된다:
무차원 입경 - 평균 입경 x [기체 밀도 x 기체-고체 밀도차 x g)/(기체 동점도)2]1/3
Figure pct00004
.
Figure pct00005
상기 식에서, 평균 입경은 반응기 내 고체 입자의 부피 평균 입경(단위는 m)이고, 기체 밀도는 반응기 내 기체의 밀도(단위는 kg/m3)이고, 기체-고체 밀도차는 반응기 내 고체 입자의 밀도(단위는 kg/m3) - 기체의 밀도(단위는 kg/m3)이고, 기체 동점도는 반응기 내 기체의 동점도(단위는 Pa·s)이고, 공탑 기체 속도는 반응기를 통과하는 기체의 평균 유속(단위는 m/s)이고, g는 중력 가속도의 절대값((9.8 m/s2)이다. 여기서, 부피-평균 입경은 샘플링된 고체 촉매 입자를 입도 분석기로 분석하여 얻을 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 수소화 반응은 추가 수소화 촉매를 상기 수소화 단계, 재생 단계, 임의의 활성화 단계 및 재순환 단계 중 적어도 하나에 수송하는 단계를 더 포함하고, 바람직하게 추가 수소화 촉매를 활성화 단계로 수송하는 단계(촉매 보충 단계)를 포함한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 촉매 보충 단계에서, 상기 수소화 반응기 내 수소화 촉매 인벤토리로 수송되는 추가 수소화 촉매의 평균 질량 유속의 비(단위는 kg)는 0-10h-1 (바람직하게 0.00002-0.001h-1)이다. 여기서, 상기 수소화 반응기 내 수소화 촉매 인벤토리는 수소화 반응기 내 층 압력 저하(단위는 Pa) 및 반응기 면적(단위는 m2)에 근거하여 계산될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 수소화 반응기는 유동층 반응기이고, 상기 유동층 반응기는 조밀상 반응 구역(4)을 포함하고, 상기 조밀상 반응 구역(4) 내 순간 압력 변동을 측정하기 위하여 상기 조밀상 반응 구역(4)의 측벽에 적어도 하나의 동압력 측정 포인트가 장착된다. 상기 순간 압력 변동의 표준 편차가 600Pa를 초과할 때 (바람직하게 1500Pa 초과), 상기 촉매 보충 단계를 개시한다, 즉 상기 추가 수소화 촉매를 수소화 단계, 재생 단계, 임의의 활성화 단계 및 재순환 단계 중 적어도 하나로 수송하고, 특히 상기 추가 수소화 촉매를 활성화 단계로 수송한다. 여기서, 바람직하게, 상기 적어도 하나의 동압력 측정 포인트의 반응 주파수는 100Hz 이상이다. 또한, 임의의 시간에서 상기 순간 압력 Pi는 평균값
Figure pct00006
및 변동값
Figure pct00007
의 합으로 분해, 즉
Figure pct00008
이고, 임의의 측정 포인트에서 상기 표준 편차 Sd는
Figure pct00009
이고, N은 샘플링된 데이터의 수이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 수소화 반응기는 유동층 반응기이고, 상기 유동층 반응기는 조밀상 반응 구역(4)을 포함하고, 100㎛ 미만의 입경을 가지는 촉매 입자가 상기 조밀상 반응 구역(4) 내 모든 촉매 입자의 질량 백분율을 기준으로 하여 3wt%를 초과할 때(바람직하게 5wt% 초과), 상기 촉매 보충 단계를 개시한다, 즉 상기 추가 수소화 촉매를 수소화 단계, 재생 단계, 임의의 활성화 단계 및 재순환 단계 중 적어도 하나로 수송하고, 특히 상기 추가 수소화 촉매를 활성화 단계로 수송한다. 여기서, 모든 촉매 입자에 대한 100㎛ 미만의 입경을 가지는 촉매 입자의 질량 백분율은 무작위 샘플링 후 입도 분석에 의한 측정에 의하여 계산된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 추가 수소화 촉매로서, 니트로 화합물의 수소화 반응을 위하여 당업계에 사용되는 촉매를 열거할 수 있고, 구리계 로딩 촉매, 니켈계 로딩 촉매, 및 귀금속계 로딩 촉매로부터 선택되는 적어도 하나, 더욱 특히 구리계 로딩 촉매를 특히 열거할 수 있다. 여기서, 구리계 로딩 촉매에서, 구리가 일반적으로 주요 활성 성분으로 사용되고, 담체는 일반적으로 알루미나 또는 실리카이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 추가 수소화 촉매의 평균 입경은 일반적으로 5-150㎛, 바람직하게 20-70㎛이다. 여기서, 예를 들어, 상기 평균 입경은 샘플링된 고체 촉매 입자를 입도 분석기로 분석하여 얻을 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 수소화 촉매로서, 니트로 화합물의 수소화 반응을 위하여 당업계에 사용되는 임의의 촉매를 열거할 수 있고, 구리계 로딩 촉매, 니켈계 로딩 촉매, 및 귀금속계 로딩 촉매로부터 선택되는 적어도 하나, 더욱 특히 구리계 로딩 촉매를 특히 열거할 수 있다. 여기서, 구리계 로딩 촉매에서, 구리가 일반적으로 주요 활성 성분으로 사용되고, 담체는 일반적으로 알루미나 또는 실리카이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 수소화 촉매의 평균 입경은 일반적으로 30-800㎛, 바람직하게 40-500㎛ 또는 50-600㎛이다. 바람직하게, 상기 수소화 촉매 내에, 80㎛ 미만의 입경을 가지는 촉매 입자가 모든 촉매 입자의 질량 백분율을 기준으로 하여 2wt% 이상, 바람직하게 5-15wt%이다. 예를 들어, 상기 평균 입경은 샘플링된 고체 촉매 입자를 입도 분석기로 분석하여 얻을 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 니트로 화합물은 다음 식 (1)로 표시되는 화합물들 중 적어도 하나로부터 선택된다:
R-NO2 (1)
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 구조식 (1)에서, R은 임의로 치환된 C2-20 직쇄, 분지쇄 또는 환형 하이드로카르빌, 바람직하게, 임의로 치환된 C4-20 환형 하이드로카르빌, 특히 임의로 치환된 C6-20 아릴, 더욱 특히 임의로 치환된 페닐이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 이는 또한 수소화 반응기, 재생 반응기, 활성화 반응기 및 재순환 장치를 포함하는 니트로 화합물의 수소화 반응 장치에 관한 것이다. 여기서, 상기 수소화 반응기는 본 발명의 니트로 화합물 수소화 반응 방법을 실행하도록 특별히 고안된다. 이러한 관점에서, 이하 상세히 기재하지 않는 내용 또는 항목들에 대하여, 본원 명세서에서 니트로 화합물 수소화 반응 방법에 대하여 앞서 기재한 내용 또는 항목들이 직접 적용되고, 세부 사항이 제공되지 않을 것이다. 또한, 니트로 화합물의 수소화 반응 장치에 대하여 이하 기재할 내용 또는 항목들 또한 본 발명의 니트로 화합물 수소화 반응 방법에 적용될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 수소화 반응기는 수송 파이프라인을 통하여 적어도 하나의 폐촉매 탈기 장치를 경유하여 상기 재생 반응기와 소통하고, 상기 재생 반응기는 수송 파이프라인을 통하여 적어도 하나의 재생 촉매 탈기 장치를 경유하여 상기 활성화 반응기와 소통하고, 상기 활성화 반응기는 수송 파이프라인을 통하여 상기 재순환 장치와 소통하거나 수송 파이프라인을 통하여 적어도 하나의 활성화된 촉매 탈기 장치를 경유하여 상기 재순환 장치와 소통하고, 상기 재순환 장치는 수송 파이프라인을 통하여 상기 수소화 반응기와 소통한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 수소화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위는 kg): 상기 재생 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위는 kg): 상기 활성화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위는 kg) = (10-200):(0.1-20):(0.1-20), 바람직하게 (20-100):(0.5-8):(0.5-8)이다. 여기서, 상기 고체 입자 인벤토리는 반응기 내 층 압력 저하(단위 Pa) 및 반응기 면적(단위 m2)에 근거하여 계산될 수 있다. 구체적으로, 예를 들어, 상기 수소화 반응기 내 고체 입자 인벤토리가 10-200 톤이라면, 상기 재생 반응기 및 활성화 반응기 내 고체 입자 인벤토리가 0.1-20 톤에 해당하고, 또는 상기 수소화 반응기 내 고체 입자 인벤토리가 20-100 톤이라면, 상기 재생 반응기 및 상기 활성화 반응기 내 고체 입자 인벤토리가 0.5-8 톤에 해당한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 수소화 반응기는 5-60m, 바람직하게 10-30m의 높이, 및 0.5-12m, 바람직하게 1-8m의 직경을 가진다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 재생 반응기는 1-15m, 바람직하게 3-6m의 높이, 및 0.1-3m, 바람직하게 0.3-1m의 직경을 가진다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 활성화 반응기는 1-15m, 바람직하게 3-6m의 높이, 및 0.1-3m, 바람직하게 0.3-1m의 직경을 가진다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 수송 파이프라인의 내부 직경은 서로 동일하거나 다르고, 각각 독립적으로 30-400mm, 바람직하게 50-300mm이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 탈기 단계 또는 탈기 장치의 작동 조건은 특별히 제한되지 않으며, 당업계에 잘 알려진 것들을 직접 적용할 수 있다. 구체적으로, 예를 들어, 작동 온도는 일반적으로 0-700℃, 바람직하게 80-400℃이고; 작동 압력은 일반적으로 0-3 MPaG, 바람직하게 0.01-1 MPaG이고; 공탑 속도(절대값)은 일반적으로 0.05-0.6 m/s, 바람직하게 0.1-0.4 m/s이고; 탈기제는 일반적으로 기체 또는 증기 또는 스팀, 특히 질소 기체, 수증기, 이산화탄소, 메탄 및 아르간 기체, 특히 질소 기체로부터 선택되는 적어도 하나이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 탈기 단계에 사용되는 탈기 장치 또는 상기 탈기 장치의 구조적 스타일 등은 특히 제한되지 않으며, 당업계에 잘 알려진 것들을 직접 적용할 수 있다. 예를 들어, 쉐브론 배플 또는 디스크-링 배플을 가지는 탈기 탱크를 구체적으로 열거할 수 있다. 이러한 탈기 탱크는 일반적으로 80% 이상, 바람직하게 90% 이상, 더 바람직하게 94% 이상의 탈기 효율을 가진다.
도 1을 참조로 하여, 상기 니트로 화합물 수소화 반응 방법 및 수소화 반응 장치가 구체적으로 기재될 것이다. 구체적으로, 상기 니트로 화합물 수소화 반응 방법 및 수소화 반응 장치의 주요 장치는 유동층 반응기(3), 폐촉매를 위한 탈기 탱크(12), 재생 반응기(13), 활성화될 촉매를 위한 탈기 탱크(16), 활성화 반응기(19) 및 리프팅 파이프(21)를 포함하고, 상기 유동층 반응기(3) 내에 하부에 위치하는 조밀상 반응 구역(4), 중간 부분에 위치하는 입자 스퍼터링 전이 구역(5) 및 상부에 위치하는 희박상 구역(7)이 포함되고, 상기 폐촉매를 위한 탈기 탱크(12)가 상기 유동층 반응기(3) 및 재생기(13)와 각각 소통하고, 상기 활성화될 촉매를 위한 탈기 탱크(16)가 상기 재생기(13) 및 활성화기(19)와 각각 소통하고, 상기 리프팅 파이프(21)가 상기 활성화기(19) 및 유동층 반응기(3)와 각각 소통한다. 상기 활성화 반응기(19) 내에 추가 미분 공급 주입구(22) 및 보충 새 촉매 공급 주입구(23)가 제공된다. 여기서, 상기 유동층 반응기(3) 내에, 기체 분배기(2), 열교환 파이프(11) 및 사이클론 분리기(9)가 제공된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 니트로 화합물 수소화 반응 방법 및 수소화 반응 장치에서, 원료로서 기화된 니트로벤젠 및 수소 가스가 가스 체임버 내로 도입된 다음, 가스 분배기(2)를 통하여 유동층 반응기(3) 내로 도입되어, 유동화될 반응기 내 촉매를 유동화되게 한 다음, 조밀상 반응 구역(4) 내에서 반응하여 아닐린 생성물을 생산하고, 기상의 일부가 버블을 형성하고, 입자 스퍼터링이 상기 조밀상 반응 구역(4) 맨 위에서 일어나 입자 스퍼터링 전이 구역(5)을 형성하고, 상기 입자들이 희박상 구역(7)으로 들어가 사이클론 분리기(9)로 분리되 조밀상 반응 구역(4)으로 돌아가고, 조-생성물 가스(8)는 상기 유동층 반응기(3) 밖으로 흐르고 그 다음의 분리 섹션 내로 보내진다. 촉매가 반응에서 부분적으로 코킹된 후, 상기 코킹된 촉매는 폐촉매를 위한 탈기 탱크(12) 내에서 탈기되고, 재생 반응기기(13) 내로 도입되고, 여기에 산소가 도입되고, 상기 촉매가 탄소 버닝에 의하여 재생된다. 상기 재생된 촉매는 다음 활성화될 촉매를 위한 탈기 탱크(16) 내로 도입되어 탈기된 다음, 활성화 반응기(19) 내로 도입되고, 상기 조밀상 반응 구역(4) 내 유동화 품질을 최적화하기 위하여 사용되는 추가 미분 공급 주입구(22) 내 추가 미분, 및 상기 유동층 반응기(4) 내 손실을 보충하기 위한 새로운 추가 촉매 공급 주입구(23) 내 새로운 촉매와 혼합되고, 수소 가스가 도입되어 활성화를 수행하고, 활성화된 촉매가 리프팅 파이프(21) 내로 도입되고 리프트되어 유동층 반응기(3)로 돌아가 촉매 작용을 진행한다.
실시예
본 발명을 이하 실시예 및 비교예에 의하여 더욱 상세히 기재할 것이나, 본 발명은 다음 실시예들로 제한되지 않는다.
실시예 1
도 1에 도시되는 니트로벤젠의 수소화에 의하여 아닐린을 제조하기 위한 장치를 사용하였고, 유동층 반응기는 45mm의 직경을 가졌다. 수소화 반응기의 고체 입자 리저브(단위 kg): 재생 반응기의 고체 입자 리저브(단위 kg): 활성화 반응기의 고체 입자 리저브(단위 kg) = 40:3:3. 수소화 반응기의 높이(단위 m): 재생 반응기의 높이(단위 m): 활성화 반응기의 높이(단위 m) = 5:1:1. 수소화 반응기의 직경(단위 m): 재생 반응기의 직경(단위 m): 활성화 반응기의 직경(단위 m) = 4:1:1.
파이프라인 내 수송을 위한 평균 질량 유속(A1-A6 및 B1-B5)은 모두 13 kg/h였고, 파이프라인에 대한 입자 부피 분획(C1-C6 및 D1-D5)에서 C1-C5는 0.9%, C6은 0.6%, D1-D5는 1.2%였다. 촉매는 구리를 주요 활성 성분으로 하는 금속 로딩 촉매였고, 담체는 실리카였고, 상기 촉매는 400㎛의 평균 입경을 가졌고, 100㎛ 미만의 입자의 함량은 5%였다. 유동층 반응기 내 반응 조건은 다음과 같았다: 공탑 기체 속도는 0.4 m/s였고, 니트로벤젠에 대한 수소 기체의 몰비는 11이었고, 조밀상 반응 구역 내 평균 반응 온도는 240℃로 조절되었고, 조밀상 반응 구역 내 반응 압력은 0.1 MPa였다. 재생 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 재생 온도 410℃였고; 활성화 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 활성화 온도 220℃였다.
수소화 반응기 내 수소화 촉매 인벤토리로 수송되는 추가 수소화 촉매의 평균 질량 유속의 비는 0.00005 kg/h였고, 유동층 반응기 내 무차원 입경은 10이었고, 유동층 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.1이었고, 재생 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 재생 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 활성화 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 활성화 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 미분 보충에 의하여 유지되는 조밀상 반응 구역의 층의 임의의 지점에서 압력 맥동의 표준 편차값은 500Pa이었다.
조밀상 구역의 팽창 계수(팽창 계수 = 조밀상 반응 구역의 높이/고정층의 높이, 유동화 품질은 일반적으로 팽창 계수로 나타내며, 일반적으로, 팽창 계수가 클수록 유동화 품질이 더 좋음)는 1.64였고, 반응 구역 내 임의의 부분에서 최대 온도차는 7.1℃였고, 높은 공간 속도 하에 반응 시간이 90분일 때 탄소 증착 함량은 0.7% 이하로 조절될 수 있었고, 결과를 표 1에 상세히 기재하였다.
실시예 2
도 1에 도시되는 니트로벤젠의 수소화에 의하여 아닐린을 제조하기 위한 장치를 사용하였고, 유동층 반응기는 45mm의 직경을 가졌다. 수소화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 재생 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 활성화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg) = 40:3:3. 수소화 반응기의 높이(단위 m): 재생 반응기의 높이(단위 m): 활성화 반응기의 높이(단위 m) = 5:1:1. 수소화 반응기의 직경(단위 m): 재생 반응기의 직경(단위 m): 활성화 반응기의 직경(단위 m) = 4:1:1.
파이프라인 내 수송을 위한 평균 질량 유속(A1-A6 및 B1-B5)은 모두 13 kg/h였고, 파이프라인에 대한 입자 부피 분획(C1-C6 및 D1-D5)에서 C1-C5는 0.9%, C6은 0.6%, D1-D5는 1.2%였다. 촉매는 구리를 주요 활성 성분으로 하는 금속 로딩 촉매였고, 담체는 실리카였고, 상기 촉매는 400㎛의 평균 입경을 가졌고, 100㎛ 미만의 입자의 함량은 5%였다. 유동층 반응기 내 반응 조건은 다음과 같았다: 공탑 기체 속도는 0.4 m/s였고, 니트로벤젠에 대한 수소 기체의 몰비는 11이었고, 조밀상 반응 구역 내 평균 반응 온도는 240℃로 조절되었고, 조밀상 반응 구역 내 반응 압력은 0.1 MPa였다. 재생 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 재생 온도 410℃였고; 활성화 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 활성화 온도 220℃였다.
수소화 반응기 내 수소화 촉매 인벤토리로 수송되는 추가 수소화 촉매의 평균 질량 유속의 비는 0.001 kg/h였고, 유동층 반응기 내 무차원 입경은 10이었고, 유동층 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.1이었고, 재생 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 재생 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 활성화 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 활성화 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 미분 보충에 의하여 유지되는 조밀상 반응 구역의 층의 임의의 지점에서 압력 맥동의 표준 편차값은 500Pa이었다.
조밀상 구역의 팽창 계수는 1.58이었고, 반응 구역 내 임의의 부분에서 최대 온도차는 8.2℃였고, 높은 공간 속도 하에 반응 시간이 90분일 때 탄소 증착 함량은 0.51% 이하로 조절될 수 있었고, 결과를 표 1에 상세히 기재하였다.
실시예 3
도 1에 도시되는 니트로벤젠의 수소화에 의하여 아닐린을 제조하기 위한 장치를 사용하였고, 유동층 반응기는 45mm의 직경을 가졌다. 수소화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 재생 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 활성화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg) = 40:3:3. 수소화 반응기의 높이(단위 m): 재생 반응기의 높이(단위 m): 활성화 반응기의 높이(단위 m) = 5:1:1. 수소화 반응기의 직경(단위 m): 재생 반응기의 직경(단위 m): 활성화 반응기의 직경(단위 m) = 4:1:1.
파이프라인 내 수송을 위한 평균 질량 유속(A1-A6 및 B1-B5)은 모두 13 kg/h였고, 파이프라인에 대한 입자 부피 분획(C1-C6 및 D1-D5)에서 C1-C5는 0.9%, C6은 0.6%, D1-D5는 1.2%였다. 촉매는 구리를 주요 활성 성분으로 하는 금속 로딩 촉매였고, 담체는 실리카였고, 상기 촉매는 400㎛의 평균 입경을 가졌고, 100㎛ 미만의 입자의 함량은 5%였다. 유동층 반응기 내 반응 조건은 다음과 같았다: 공탑 기체 속도는 0.4 m/s였고, 니트로벤젠에 대한 수소 기체의 몰비는 11이었고, 조밀상 반응 구역 내 평균 반응 온도는 240℃로 조절되었고, 조밀상 반응 구역 내 반응 압력은 0.1 MPa였다. 재생 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 재생 온도 410℃였고; 활성화 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 활성화 온도 220℃였다.
수소화 반응기 내 수소화 촉매 인벤토리로 수송되는 추가 수소화 촉매의 평균 질량 유속의 비는 0.00002 kg/h였고, 유동층 반응기 내 무차원 입경은 10이었고, 유동층 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.1이었고, 재생 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 재생 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 활성화 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 활성화 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 미분 보충에 의하여 유지되는 조밀상 반응 구역의 층의 임의의 지점에서 압력 맥동의 표준 편차값은 500Pa이었다.
조밀상 구역의 팽창 계수는 1.61이었고, 반응 구역 내 임의의 부분에서 최대 온도차는 7.3℃였고, 높은 공간 속도 하에 반응 시간이 90분일 때 탄소 증착 함량은 0.55% 이하로 조절될 수 있었고, 결과를 표 1에 상세히 기재하였다.
실시예 4
도 1에 도시되는 니트로벤젠의 수소화에 의하여 아닐린을 제조하기 위한 장치를 사용하였고, 유동층 반응기는 45mm의 직경을 가졌다. 수소화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 재생 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 활성화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg) = 40:3:3. 수소화 반응기의 높이(단위 m): 재생 반응기의 높이(단위 m): 활성화 반응기의 높이(단위 m) = 5:1:1. 수소화 반응기의 직경(단위 m): 재생 반응기의 직경(단위 m): 활성화 반응기의 직경(단위 m) = 4:1:1.
파이프라인 내 수송을 위한 평균 질량 유속(A1-A6 및 B1-B5)은 모두 13 kg/h였고, 파이프라인에 대한 입자 부피 분획(C1-C6 및 D1-D5)에서 C1-C5는 0.9%, C6은 0.6%, D1-D5는 1.2%였다. 촉매는 구리를 주요 활성 성분으로 하는 금속 로딩 촉매였고, 담체는 실리카였고, 상기 촉매는 400㎛의 평균 입경을 가졌고, 100㎛ 미만의 입자의 함량은 5%였다. 유동층 반응기 내 반응 조건은 다음과 같았다: 공탑 기체 속도는 0.4 m/s였고, 니트로벤젠에 대한 수소 기체의 몰비는 11이었고, 조밀상 반응 구역 내 평균 반응 온도는 240℃로 조절되었고, 조밀상 반응 구역 내 반응 압력은 0.1 MPa였다. 재생 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 재생 온도 410℃였고; 활성화 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 활성화 온도 220℃였다.
수소화 반응기 내 수소화 촉매 인벤토리로 수송되는 추가 수소화 촉매의 평균 질량 유속의 비는 0.00005 kg/h였고, 유동층 반응기 내 무차원 입경은 60이었고, 유동층 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.1이었고, 재생 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 재생 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 활성화 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 활성화 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 미분 보충에 의하여 유지되는 조밀상 반응 구역의 층의 임의의 지점에서 압력 맥동의 표준 편차값은 500Pa이었다.
조밀상 구역의 팽창 계수는 1.56이었고, 반응 구역 내 임의의 부분에서 최대 온도차는 7.5℃였고, 높은 공간 속도 하에 반응 시간이 90분일 때 탄소 증착 함량은 0.58% 이하로 조절될 수 있었고, 결과를 표 1에 상세히 기재하였다.
실시예 5
도 1에 도시되는 니트로벤젠의 수소화에 의하여 아닐린을 제조하기 위한 장치를 사용하였고, 유동층 반응기는 45mm의 직경을 가졌다. 수소화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 재생 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 활성화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg) = 40:3:3. 수소화 반응기의 높이(단위 m): 재생 반응기의 높이(단위 m): 활성화 반응기의 높이(단위 m) = 5:1:1. 수소화 반응기의 직경(단위 m): 재생 반응기의 직경(단위 m): 활성화 반응기의 직경(단위 m) = 4:1:1.
파이프라인 내 수송을 위한 평균 질량 유속(A1-A6 및 B1-B5)은 모두 13 kg/h였고, 파이프라인에 대한 입자 부피 분획(C1-C6 및 D1-D5)에서 C1-C5는 0.9%, C6은 0.6%, D1-D5는 1.2%였다. 촉매는 구리를 주요 활성 성분으로 하는 금속 로딩 촉매였고, 담체는 실리카였고, 상기 촉매는 400㎛의 평균 입경을 가졌고, 100㎛ 미만의 입자의 함량은 5%였다. 유동층 반응기 내 반응 조건은 다음과 같았다: 공탑 기체 속도는 0.4 m/s였고, 니트로벤젠에 대한 수소 기체의 몰비는 11이었고, 조밀상 반응 구역 내 평균 반응 온도는 240℃로 조절되었고, 조밀상 반응 구역 내 반응 압력은 0.1 MPa였다. 재생 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 재생 온도 410℃였고; 활성화 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 활성화 온도 220℃였다.
수소화 반응기 내 수소화 촉매 인벤토리로 수송되는 추가 수소화 촉매의 평균 질량 유속의 비는 0.00005 kg/h였고, 유동층 반응기 내 무차원 입경은 1이었고, 유동층 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.1이었고, 재생 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 재생 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 활성화 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 활성화 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 미분 보충에 의하여 유지되는 조밀상 반응 구역의 층의 임의의 지점에서 압력 맥동의 표준 편차값은 500Pa이었다.
조밀상 구역의 팽창 계수는 1.55이었고, 반응 구역 내 임의의 부분에서 최대 온도차는 7.5℃였고, 높은 공간 속도 하에 반응 시간이 90분일 때 탄소 증착 함량은 0.76% 이하로 조절될 수 있었고, 결과를 표 1에 상세히 기재하였다.
실시예 6
도 1에 도시되는 니트로벤젠의 수소화에 의하여 아닐린을 제조하기 위한 장치를 사용하였고, 유동층 반응기는 45mm의 직경을 가졌다. 수소화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 재생 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 활성화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg) = 40:3:3. 수소화 반응기의 높이(단위 m): 재생 반응기의 높이(단위 m): 활성화 반응기의 높이(단위 m) = 5:1:1. 수소화 반응기의 직경(단위 m): 재생 반응기의 직경(단위 m): 활성화 반응기의 직경(단위 m) = 4:1:1.
파이프라인 내 수송을 위한 평균 질량 유속(A1-A6 및 B1-B5)은 모두 13 kg/h였고, 파이프라인에 대한 입자 부피 분획(C1-C6 및 D1-D5)에서 C1-C5는 0.9%, C6은 0.6%, D1-D5는 1.2%였다. 촉매는 구리를 주요 활성 성분으로 하는 금속 로딩 촉매였고, 담체는 실리카였고, 상기 촉매는 400㎛의 평균 입경을 가졌고, 100㎛ 미만의 입자의 함량은 5%였다. 유동층 반응기 내 반응 조건은 다음과 같았다: 공탑 기체 속도는 0.4 m/s였고, 니트로벤젠에 대한 수소 기체의 몰비는 11이었고, 조밀상 반응 구역 내 평균 반응 온도는 240℃로 조절되었고, 조밀상 반응 구역 내 반응 압력은 0.1 MPa였다. 재생 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 재생 온도 410℃였고; 활성화 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 활성화 온도 220℃였다.
수소화 반응기 내 수소화 촉매 인벤토리로 수송되는 추가 수소화 촉매의 평균 질량 유속의 비는 0.00005 kg/h였고, 유동층 반응기 내 무차원 입경은 10이었고, 유동층 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.05이었고, 재생 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 재생 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 활성화 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 활성화 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 미분 보충에 의하여 유지되는 조밀상 반응 구역의 층의 임의의 지점에서 압력 맥동의 표준 편차값은 500Pa이었다.
조밀상 구역의 팽창 계수는 1.61이었고, 반응 구역 내 임의의 부분에서 최대 온도차는 7.3℃였고, 높은 공간 속도 하에 반응 시간이 90분일 때 탄소 증착 함량은 0.72% 이하로 조절될 수 있었고, 결과를 표 2에 상세히 기재하였다.
실시예 7
도 1에 도시되는 니트로벤젠의 수소화에 의하여 아닐린을 제조하기 위한 장치를 사용하였고, 유동층 반응기는 45mm의 직경을 가졌다. 수소화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 재생 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 활성화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg) = 40:3:3. 수소화 반응기의 높이(단위 m): 재생 반응기의 높이(단위 m): 활성화 반응기의 높이(단위 m) = 5:1:1. 수소화 반응기의 직경(단위 m): 재생 반응기의 직경(단위 m): 활성화 반응기의 직경(단위 m) = 4:1:1.
파이프라인 내 수송을 위한 평균 질량 유속(A1-A6 및 B1-B5)은 모두 13 kg/h였고, 파이프라인에 대한 입자 부피 분획(C1-C6 및 D1-D5)에서 C1-C5는 0.9%, C6은 0.6%, D1-D5는 1.2%였다. 촉매는 구리를 주요 활성 성분으로 하는 금속 로딩 촉매였고, 담체는 실리카였고, 상기 촉매는 400㎛의 평균 입경을 가졌고, 100㎛ 미만의 입자의 함량은 5%였다. 유동층 반응기 내 반응 조건은 다음과 같았다: 공탑 기체 속도는 0.4 m/s였고, 니트로벤젠에 대한 수소 기체의 몰비는 11이었고, 조밀상 반응 구역 내 평균 반응 온도는 240℃로 조절되었고, 조밀상 반응 구역 내 반응 압력은 0.1 MPa였다. 재생 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 재생 온도 410℃였고; 활성화 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 활성화 온도 220℃였다.
수소화 반응기 내 수소화 촉매 인벤토리로 수송되는 추가 수소화 촉매의 평균 질량 유속의 비는 0.00005 kg/h였고, 유동층 반응기 내 무차원 입경은 10이었고, 유동층 반응기 내 무차원 기체 속도는 7이었고, 재생 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 재생 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 활성화 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 활성화 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 미분 보충에 의하여 유지되는 조밀상 반응 구역의 층의 임의의 지점에서 압력 맥동의 표준 편차값은 500Pa이었다.
조밀상 구역의 팽창 계수는 1.60이었고, 반응 구역 내 임의의 부분에서 최대 온도차는 7.3℃였고, 높은 공간 속도 하에 반응 시간이 90분일 때 탄소 증착 함량은 0.72% 이하로 조절될 수 있었고, 결과를 표 2에 상세히 기재하였다.
실시예 8
도 1에 도시되는 니트로벤젠의 수소화에 의하여 아닐린을 제조하기 위한 장치를 사용하였고, 유동층 반응기는 45mm의 직경을 가졌다. 수소화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 재생 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 활성화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg) = 40:3:3. 수소화 반응기의 높이(단위 m): 재생 반응기의 높이(단위 m): 활성화 반응기의 높이(단위 m) = 5:1:1. 수소화 반응기의 직경(단위 m): 재생 반응기의 직경(단위 m): 활성화 반응기의 직경(단위 m) = 4:1:1.
파이프라인 내 수송을 위한 평균 질량 유속(A1-A6 및 B1-B5)은 모두 13 kg/h였고, 파이프라인에 대한 입자 부피 분획(C1-C6 및 D1-D5)에서 C1-C5는 0.9%, C6은 0.6%, D1-D5는 1.2%였다. 촉매는 구리를 주요 활성 성분으로 하는 금속 로딩 촉매였고, 담체는 실리카였고, 상기 촉매는 400㎛의 평균 입경을 가졌고, 100㎛ 미만의 입자의 함량은 5%였다. 유동층 반응기 내 반응 조건은 다음과 같았다: 공탑 기체 속도는 0.4 m/s였고, 니트로벤젠에 대한 수소 기체의 몰비는 11이었고, 조밀상 반응 구역 내 평균 반응 온도는 240℃로 조절되었고, 조밀상 반응 구역 내 반응 압력은 0.1 MPa였다. 재생 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 재생 온도 410℃였고; 활성화 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 활성화 온도 220℃였다.
수소화 반응기 내 수소화 촉매 인벤토리로 수송되는 추가 수소화 촉매의 평균 질량 유속의 비는 0.00005 kg/h였고, 유동층 반응기 내 무차원 입경은 10이었고, 유동층 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.1이었고, 재생 반응기 내 무차원 입경은 1이었고, 재생 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.05였고, 활성화 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 활성화 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 미분 보충에 의하여 유지되는 조밀상 반응 구역의 층의 임의의 지점에서 압력 맥동의 표준 편차값은 500Pa이었다.
조밀상 구역의 팽창 계수는 1.59이었고, 반응 구역 내 임의의 부분에서 최대 온도차는 7.6℃였고, 높은 공간 속도 하에 반응 시간이 90분일 때 탄소 증착 함량은 0.74% 이하로 조절될 수 있었고, 결과를 표 2에 상세히 기재하였다.
실시예 9
도 1에 도시되는 니트로벤젠의 수소화에 의하여 아닐린을 제조하기 위한 장치를 사용하였고, 유동층 반응기는 45mm의 직경을 가졌다. 수소화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 재생 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 활성화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg) = 40:3:3. 수소화 반응기의 높이(단위 m): 재생 반응기의 높이(단위 m): 활성화 반응기의 높이(단위 m) = 5:1:1. 수소화 반응기의 직경(단위 m): 재생 반응기의 직경(단위 m): 활성화 반응기의 직경(단위 m) = 4:1:1.
파이프라인 내 수송을 위한 평균 질량 유속(A1-A6 및 B1-B5)은 모두 13 kg/h였고, 파이프라인에 대한 입자 부피 분획(C1-C6 및 D1-D5)에서 C1-C5는 0.9%, C6은 0.6%, D1-D5는 1.2%였다. 촉매는 구리를 주요 활성 성분으로 하는 금속 로딩 촉매였고, 담체는 실리카였고, 상기 촉매는 400㎛의 평균 입경을 가졌고, 100㎛ 미만의 입자의 함량은 5%였다. 유동층 반응기 내 반응 조건은 다음과 같았다: 공탑 기체 속도는 0.4 m/s였고, 니트로벤젠에 대한 수소 기체의 몰비는 11이었고, 조밀상 반응 구역 내 평균 반응 온도는 240℃로 조절되었고, 조밀상 반응 구역 내 반응 압력은 0.1 MPa였다. 재생 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 재생 온도 410℃였고; 활성화 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 활성화 온도 220℃였다.
수소화 반응기 내 수소화 촉매 인벤토리로 수송되는 추가 수소화 촉매의 평균 질량 유속의 비는 0.00005 kg/h였고, 유동층 반응기 내 무차원 입경은 10이었고, 유동층 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.1이었고, 재생 반응기 내 무차원 입경은 36이었고, 재생 반응기 내 무차원 기체 속도는 5였고, 활성화 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 활성화 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 미분 보충에 의하여 유지되는 조밀상 반응 구역의 층의 임의의 지점에서 압력 맥동의 표준 편차값은 500Pa이었다.
조밀상 구역의 팽창 계수는 1.54이었고, 반응 구역 내 임의의 부분에서 최대 온도차는 8.0℃였고, 높은 공간 속도 하에 반응 시간이 90분일 때 탄소 증착 함량은 0.8% 이하로 조절될 수 있었고, 결과를 표 2에 상세히 기재하였다.
실시예 10
도 1에 도시되는 니트로벤젠의 수소화에 의하여 아닐린을 제조하기 위한 장치를 사용하였고, 유동층 반응기는 45mm의 직경을 가졌다. 수소화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 재생 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 활성화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg) = 40:3:3. 수소화 반응기의 높이(단위 m): 재생 반응기의 높이(단위 m): 활성화 반응기의 높이(단위 m) = 5:1:1. 수소화 반응기의 직경(단위 m): 재생 반응기의 직경(단위 m): 활성화 반응기의 직경(단위 m) = 4:1:1.
파이프라인 내 수송을 위한 평균 질량 유속(A1-A6 및 B1-B5)은 모두 13 kg/h였고, 파이프라인에 대한 입자 부피 분획(C1-C6 및 D1-D5)에서 C1-C5는 0.9%, C6은 0.6%, D1-D5는 1.2%였다. 촉매는 구리를 주요 활성 성분으로 하는 금속 로딩 촉매였고, 담체는 실리카였고, 상기 촉매는 400㎛의 평균 입경을 가졌고, 100㎛ 미만의 입자의 함량은 5%였다. 유동층 반응기 내 반응 조건은 다음과 같았다: 공탑 기체 속도는 0.4 m/s였고, 니트로벤젠에 대한 수소 기체의 몰비는 11이었고, 조밀상 반응 구역 내 평균 반응 온도는 240℃로 조절되었고, 조밀상 반응 구역 내 반응 압력은 0.1 MPa였다. 재생 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 재생 온도 410℃였고; 활성화 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 활성화 온도 220℃였다.
수소화 반응기 내 수소화 촉매 인벤토리로 수송되는 추가 수소화 촉매의 평균 질량 유속의 비는 0.00005 kg/h였고, 유동층 반응기 내 무차원 입경은 10이었고, 유동층 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.1이었고, 재생 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 재생 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 활성화 반응기 내 무차원 입경은 1이었고, 활성화 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.05였고, 미분 보충에 의하여 유지되는 조밀상 반응 구역의 층의 임의의 지점에서 압력 맥동의 표준 편차값은 500Pa이었다.
조밀상 구역의 팽창 계수는 1.59이었고, 반응 구역 내 임의의 부분에서 최대 온도차는 7.6℃였고, 높은 공간 속도 하에 반응 시간이 90분일 때 탄소 증착 함량은 0.76% 이하로 조절될 수 있었고, 결과를 표 2에 상세히 기재하였다.
실시예 11
도 1에 도시되는 니트로벤젠의 수소화에 의하여 아닐린을 제조하기 위한 장치를 사용하였고, 유동층 반응기는 45mm의 직경을 가졌다. 수소화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 재생 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 활성화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg) = 40:3:3. 수소화 반응기의 높이(단위 m): 재생 반응기의 높이(단위 m): 활성화 반응기의 높이(단위 m) = 5:1:1. 수소화 반응기의 직경(단위 m): 재생 반응기의 직경(단위 m): 활성화 반응기의 직경(단위 m) = 4:1:1.
파이프라인 내 수송을 위한 평균 질량 유속(A1-A6 및 B1-B5)은 모두 13 kg/h였고, 파이프라인에 대한 입자 부피 분획(C1-C6 및 D1-D5)에서 C1-C5는 0.9%, C6은 0.6%, D1-D5는 1.2%였다. 촉매는 구리를 주요 활성 성분으로 하는 금속 로딩 촉매였고, 담체는 실리카였고, 상기 촉매는 400㎛의 평균 입경을 가졌고, 100㎛ 미만의 입자의 함량은 5%였다. 유동층 반응기 내 반응 조건은 다음과 같았다: 공탑 기체 속도는 0.4 m/s였고, 니트로벤젠에 대한 수소 기체의 몰비는 11이었고, 조밀상 반응 구역 내 평균 반응 온도는 240℃로 조절되었고, 조밀상 반응 구역 내 반응 압력은 0.1 MPa였다. 재생 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 재생 온도 410℃였고; 활성화 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 활성화 온도 220℃였다.
수소화 반응기 내 수소화 촉매 인벤토리로 수송되는 추가 수소화 촉매의 평균 질량 유속의 비는 0.00005 kg/h였고, 유동층 반응기 내 무차원 입경은 10이었고, 유동층 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.1이었고, 재생 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 재생 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 활성화 반응기 내 무차원 입경은 25이었고, 활성화 반응기 내 무차원 기체 속도는 5였고, 미분 보충에 의하여 유지되는 조밀상 반응 구역의 층의 임의의 지점에서 압력 맥동의 표준 편차값은 500Pa이었다.
조밀상 구역의 팽창 계수는 1.60이었고, 반응 구역 내 임의의 부분에서 최대 온도차는 7.4℃였고, 높은 공간 속도 하에 반응 시간이 90분일 때 탄소 증착 함량은 0.75% 이하로 조절될 수 있었고, 결과를 표 3에 상세히 기재하였다.
실시예 12
도 1에 도시되는 니트로벤젠의 수소화에 의하여 아닐린을 제조하기 위한 장치를 사용하였고, 유동층 반응기는 45mm의 직경을 가졌다. 수소화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 재생 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 활성화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg) = 40:3:3. 수소화 반응기의 높이(단위 m): 재생 반응기의 높이(단위 m): 활성화 반응기의 높이(단위 m) = 5:1:1. 수소화 반응기의 직경(단위 m): 재생 반응기의 직경(단위 m): 활성화 반응기의 직경(단위 m) = 4:1:1.
파이프라인 내 수송을 위한 평균 질량 유속(A1-A6 및 B1-B5)은 모두 13 kg/h였고, 파이프라인에 대한 입자 부피 분획(C1-C6 및 D1-D5)에서 C1-C5는 0.9%, C6은 0.6%, D1-D5는 1.2%였다. 촉매는 구리를 주요 활성 성분으로 하는 금속 로딩 촉매였고, 담체는 실리카였고, 상기 촉매는 400㎛의 평균 입경을 가졌고, 100㎛ 미만의 입자의 함량은 5%였다. 유동층 반응기 내 반응 조건은 다음과 같았다: 공탑 기체 속도는 0.4 m/s였고, 니트로벤젠에 대한 수소 기체의 몰비는 11이었고, 조밀상 반응 구역 내 평균 반응 온도는 240℃로 조절되었고, 조밀상 반응 구역 내 반응 압력은 0.1 MPa였다. 재생 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 재생 온도 410℃였고; 활성화 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 활성화 온도 220℃였다.
수소화 반응기 내 수소화 촉매 인벤토리로 수송되는 추가 수소화 촉매의 평균 질량 유속의 비는 0.00005 kg/h였고, 유동층 반응기 내 무차원 입경은 10이었고, 유동층 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.1이었고, 재생 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 재생 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 활성화 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 활성화 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 미분 보충에 의하여 유지되는 조밀상 반응 구역의 층의 임의의 지점에서 압력 맥동의 표준 편차값은 700Pa이었다.
조밀상 구역의 팽창 계수는 1.62이었고, 반응 구역 내 임의의 부분에서 최대 온도차는 7.2℃였고, 높은 공간 속도 하에 반응 시간이 90분일 때 탄소 증착 함량은 0.7% 이하로 조절될 수 있었고, 결과를 표 3에 상세히 기재하였다.
실시예 13
도 1에 도시되는 니트로벤젠의 수소화에 의하여 아닐린을 제조하기 위한 장치를 사용하였고, 유동층 반응기는 45mm의 직경을 가졌다. 수소화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 재생 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 활성화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg) = 40:3:3. 수소화 반응기의 높이(단위 m): 재생 반응기의 높이(단위 m): 활성화 반응기의 높이(단위 m) = 5:1:1. 수소화 반응기의 직경(단위 m): 재생 반응기의 직경(단위 m): 활성화 반응기의 직경(단위 m) = 4:1:1.
파이프라인 내 수송을 위한 평균 질량 유속(A1-A6 및 B1-B5)은 모두 13 kg/h였고, 파이프라인에 대한 입자 부피 분획(C1-C6 및 D1-D5)에서 C1-C5는 0.9%, C6은 0.6%, D1-D5는 1.2%였다. 촉매는 구리를 주요 활성 성분으로 하는 금속 로딩 촉매였고, 담체는 실리카였고, 상기 촉매는 400㎛의 평균 입경을 가졌고, 100㎛ 미만의 입자의 함량은 5%였다. 유동층 반응기 내 반응 조건은 다음과 같았다: 공탑 기체 속도는 0.4 m/s였고, 니트로벤젠에 대한 수소 기체의 몰비는 11이었고, 조밀상 반응 구역 내 평균 반응 온도는 240℃로 조절되었고, 조밀상 반응 구역 내 반응 압력은 0.1 MPa였다. 재생 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 재생 온도 410℃였고; 활성화 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 활성화 온도 220℃였다.
수소화 반응기 내 수소화 촉매 인벤토리로 수송되는 추가 수소화 촉매의 평균 질량 유속의 비는 0.00005 kg/h였고, 유동층 반응기 내 무차원 입경은 10이었고, 유동층 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.1이었고, 재생 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 재생 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 활성화 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 활성화 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 미분 보충에 의하여 유지되는 조밀상 반응 구역의 층의 임의의 지점에서 압력 맥동의 표준 편차값은 1500Pa이었다.
조밀상 구역의 팽창 계수는 1.52이었고, 반응 구역 내 임의의 부분에서 최대 온도차는 10.5℃였고, 높은 공간 속도 하에 반응 시간이 90분일 때 탄소 증착 함량은 0.7% 이하로 조절될 수 있었고, 결과를 표 3에 상세히 기재하였다.
실시예 14
도 1에 도시되는 니트로벤젠의 수소화에 의하여 아닐린을 제조하기 위한 장치를 사용하였고, 유동층 반응기는 45mm의 직경을 가졌다. 수소화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 재생 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 활성화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg) = 40:3:3. 수소화 반응기의 높이(단위 m): 재생 반응기의 높이(단위 m): 활성화 반응기의 높이(단위 m) = 5:1:1. 수소화 반응기의 직경(단위 m): 재생 반응기의 직경(단위 m): 활성화 반응기의 직경(단위 m) = 4:1:1.
파이프라인 내 수송을 위한 평균 질량 유속(A1-A6 및 B1-B5)은 모두 7 kg/h였고, 파이프라인에 대한 입자 부피 분획(C1-C6 및 D1-D5)에서 C1-C5는 0.83%, C6은 0.55%, D1-D5는 1.06%였다. 촉매는 구리를 주요 활성 성분으로 하는 금속 로딩 촉매였고, 담체는 실리카였고, 상기 촉매는 400㎛의 평균 입경을 가졌고, 100㎛ 미만의 입자의 함량은 5%였다. 유동층 반응기 내 반응 조건은 다음과 같았다: 공탑 기체 속도는 0.4 m/s였고, 니트로벤젠에 대한 수소 기체의 몰비는 11이었고, 조밀상 반응 구역 내 평균 반응 온도는 240℃로 조절되었고, 조밀상 반응 구역 내 반응 압력은 0.1 MPa였다. 재생 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 재생 온도 410℃였고; 활성화 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 활성화 온도 220℃였다.
수소화 반응기 내 수소화 촉매 인벤토리로 수송되는 추가 수소화 촉매의 평균 질량 유속의 비는 0.00005 kg/h였고, 유동층 반응기 내 무차원 입경은 10이었고, 유동층 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.1이었고, 재생 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 재생 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 활성화 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 활성화 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 미분 보충에 의하여 유지되는 조밀상 반응 구역의 층의 임의의 지점에서 압력 맥동의 표준 편차값은 500Pa이었다.
조밀상 구역의 팽창 계수(팽창 계수 = 조밀상 구역의 높이/고정층의 높이, 유동화 품질은 일반적으로 팽창 계수로 나타냄, 일반적으로, 팽창 계수가 더 클수록 유동화 품질이 더 좋음)는 1.62이었고, 반응 구역 내 임의의 부분에서 최대 온도차는 7.2℃였고, 높은 공간 속도 하에 반응 시간이 90분일 때 탄소 증착 함량은 0.93% 이하로 조절될 수 있었고, 결과를 표 3에 상세히 기재하였다.
실시예 15
도 1에 도시되는 니트로벤젠의 수소화에 의하여 아닐린을 제조하기 위한 장치를 사용하였고, 유동층 반응기는 45mm의 직경을 가졌다. 수소화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 재생 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 활성화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg) = 40:3:3. 수소화 반응기의 높이(단위 m): 재생 반응기의 높이(단위 m): 활성화 반응기의 높이(단위 m) = 5:1:1. 수소화 반응기의 직경(단위 m): 재생 반응기의 직경(단위 m): 활성화 반응기의 직경(단위 m) = 4:1:1.
파이프라인 내 수송을 위한 평균 질량 유속(A1-A6 및 B1-B5)은 모두 26 kg/h였고, 파이프라인에 대한 입자 부피 분획(C1-C6 및 D1-D5)에서 C1-C5는 1.1%, C6은 0.7%, D1-D5는 1.5%였다. 촉매는 구리를 주요 활성 성분으로 하는 금속 로딩 촉매였고, 담체는 실리카였고, 상기 촉매는 400㎛의 평균 입경을 가졌고, 100㎛ 미만의 입자의 함량은 5%였다. 유동층 반응기 내 반응 조건은 다음과 같았다: 공탑 기체 속도는 0.4 m/s였고, 니트로벤젠에 대한 수소 기체의 몰비는 11이었고, 조밀상 반응 구역 내 평균 반응 온도는 240℃로 조절되었고, 조밀상 반응 구역 내 반응 압력은 0.1 MPa였다. 재생 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 재생 온도 410℃였고; 활성화 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 활성화 온도 220℃였다.
수소화 반응기 내 수소화 촉매 인벤토리로 수송되는 추가 수소화 촉매의 평균 질량 유속의 비는 0.00005 kg/h였고, 유동층 반응기 내 무차원 입경은 10이었고, 유동층 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.1이었고, 재생 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 재생 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 활성화 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 활성화 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 미분 보충에 의하여 유지되는 조밀상 반응 구역의 층의 임의의 지점에서 압력 맥동의 표준 편차값은 500Pa이었다.
조밀상 구역의 팽창 계수(팽창 계수 = 조밀상 구역의 높이/정적 층의 높이, 유동화 품질은 일반적으로 팽창 계수로 나타냄, 일반적으로, 팽창 계수가 더 클수록 유동화 품질이 더 좋음)는 1.67이었고, 반응 구역 내 임의의 부분에서 최대 온도차는 6.9℃였고, 높은 공간 속도 하에 반응 시간이 90분일 때 탄소 증착 함량은 0.47% 이하로 조절될 수 있었고, 결과를 표 3에 상세히 기재하였다.
실시예 16
도 1에 도시되는 니트로벤젠의 수소화에 의하여 아닐린을 제조하기 위한 장치를 사용하였고, 유동층 반응기는 45mm의 직경을 가졌다. 수소화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 재생 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 활성화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg) = 30:1:1. 수소화 반응기의 높이(단위 m): 재생 반응기의 높이(단위 m): 활성화 반응기의 높이(단위 m) = 5:1:1. 수소화 반응기의 직경(단위 m): 재생 반응기의 직경(단위 m): 활성화 반응기의 직경(단위 m) = 4:1:1.
파이프라인 내 수송을 위한 평균 질량 유속(A1-A6 및 B1-B5)은 모두 13 kg/h였고, 파이프라인에 대한 입자 부피 분획(C1-C6 및 D1-D5)에서 C1-C5는 0.9%, C6은 0.6%, D1-D5는 1.2%였다. 촉매는 구리를 주요 활성 성분으로 하는 금속 로딩 촉매였고, 담체는 실리카였고, 상기 촉매는 400㎛의 평균 입경을 가졌고, 100㎛ 미만의 입자의 함량은 5%였다. 유동층 반응기 내 반응 조건은 다음과 같았다: 공탑 기체 속도는 0.4 m/s였고, 니트로벤젠에 대한 수소 기체의 몰비는 11이었고, 조밀상 반응 구역 내 평균 반응 온도는 240℃로 조절되었고, 조밀상 반응 구역 내 반응 압력은 0.1 MPa였다. 재생 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 재생 온도 410℃였고; 활성화 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 활성화 온도 220℃였다.
수소화 반응기 내 수소화 촉매 인벤토리로 수송되는 추가 수소화 촉매의 평균 질량 유속의 비는 0.00005 kg/h였고, 유동층 반응기 내 무차원 입경은 10이었고, 유동층 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.1이었고, 재생 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 재생 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 활성화 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 활성화 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 미분 보충에 의하여 유지되는 조밀상 반응 구역의 층의 임의의 지점에서 압력 맥동의 표준 편차값은 500Pa이었다.
조밀상 구역의 팽창 계수(팽창 계수 = 조밀상 구역의 높이/정적 층의 높이, 유동화 품질은 일반적으로 팽창 계수로 나타냄, 일반적으로, 팽창 계수가 더 클수록 유동화 품질이 더 좋음)는 1.62이었고, 반응 구역 내 임의의 부분에서 최대 온도차는 7.2℃였고, 높은 공간 속도 하에 반응 시간이 90분일 때 탄소 증착 함량은 0.7% 이하로 조절될 수 있었고, 결과를 표 4에 상세히 기재하였다.
실시예 17
도 1에 도시되는 니트로벤젠의 수소화에 의하여 아닐린을 제조하기 위한 장치를 사용하였고, 유동층 반응기는 45mm의 직경을 가졌다. 수소화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 재생 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 활성화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg) = 40:3:3. 수소화 반응기의 높이(단위 m): 재생 반응기의 높이(단위 m): 활성화 반응기의 높이(단위 m) = 2:1:1. 수소화 반응기의 직경(단위 m): 재생 반응기의 직경(단위 m): 활성화 반응기의 직경(단위 m) = 4:1:1.
파이프라인 내 수송을 위한 평균 질량 유속(A1-A6 및 B1-B5)은 모두 13 kg/h였고, 파이프라인에 대한 입자 부피 분획(C1-C6 및 D1-D5)에서 C1-C5는 0.9%, C6은 0.6%, D1-D5는 1.2%였다. 촉매는 구리를 주요 활성 성분으로 하는 금속 로딩 촉매였고, 담체는 실리카였고, 상기 촉매는 400㎛의 평균 입경을 가졌고, 100㎛ 미만의 입자의 함량은 5%였다. 유동층 반응기 내 반응 조건은 다음과 같았다: 공탑 기체 속도는 0.4 m/s였고, 니트로벤젠에 대한 수소 기체의 몰비는 11이었고, 조밀상 반응 구역 내 평균 반응 온도는 240℃로 조절되었고, 조밀상 반응 구역 내 반응 압력은 0.1 MPa였다. 재생 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 재생 온도 410℃였고; 활성화 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 활성화 온도 220℃였다.
수소화 반응기 내 수소화 촉매 인벤토리로 수송되는 추가 수소화 촉매의 평균 질량 유속의 비는 0.00005 kg/h였고, 유동층 반응기 내 무차원 입경은 10이었고, 유동층 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.1이었고, 재생 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 재생 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 활성화 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 활성화 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 미분 보충에 의하여 유지되는 조밀상 반응 구역의 층의 임의의 지점에서 압력 맥동의 표준 편차값은 500Pa이었다.
조밀상 구역의 팽창 계수(팽창 계수 = 조밀상 구역의 높이/정적 층의 높이, 유동화 품질은 일반적으로 팽창 계수로 나타냄, 일반적으로, 팽창 계수가 더 클수록 유동화 품질이 더 좋음)는 1.64이었고, 반응 구역 내 임의의 부분에서 최대 온도차는 7.2℃였고, 높은 공간 속도 하에 반응 시간이 90분일 때 탄소 증착 함량은 0.7% 이하로 조절될 수 있었고, 결과를 표 4에 상세히 기재하였다.
실시예 18
도 1에 도시되는 니트로벤젠의 수소화에 의하여 아닐린을 제조하기 위한 장치를 사용하였고, 유동층 반응기는 45mm의 직경을 가졌다. 수소화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 재생 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 활성화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg) = 40:3:3. 수소화 반응기의 높이(단위 m): 재생 반응기의 높이(단위 m): 활성화 반응기의 높이(단위 m) = 5:1:1. 수소화 반응기의 직경(단위 m): 재생 반응기의 직경(단위 m): 활성화 반응기의 직경(단위 m) = 6:1:1.
파이프라인 내 수송을 위한 평균 질량 유속(A1-A6 및 B1-B5)은 모두 13 kg/h였고, 파이프라인에 대한 입자 부피 분획(C1-C6 및 D1-D5)에서 C1-C5는 0.9%, C6은 0.6%, D1-D5는 1.2%였다. 촉매는 구리를 주요 활성 성분으로 하는 금속 로딩 촉매였고, 담체는 실리카였고, 상기 촉매는 400㎛의 평균 입경을 가졌고, 100㎛ 미만의 입자의 함량은 5%였다. 유동층 반응기 내 반응 조건은 다음과 같았다: 공탑 기체 속도는 0.4 m/s였고, 니트로벤젠에 대한 수소 기체의 몰비는 11이었고, 조밀상 반응 구역 내 평균 반응 온도는 240℃로 조절되었고, 조밀상 반응 구역 내 반응 압력은 0.1 MPa였다. 재생 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 재생 온도 410℃였고; 활성화 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 활성화 온도 220℃였다.
수소화 반응기 내 수소화 촉매 인벤토리로 수송되는 추가 수소화 촉매의 평균 질량 유속의 비는 0.00005 kg/h였고, 유동층 반응기 내 무차원 입경은 10이었고, 유동층 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.1이었고, 재생 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 재생 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 활성화 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 활성화 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 미분 보충에 의하여 유지되는 조밀상 반응 구역의 층의 임의의 지점에서 압력 맥동의 표준 편차값은 500Pa이었다.
조밀상 구역의 팽창 계수(팽창 계수 = 조밀상 구역의 높이/정적 층의 높이, 유동화 품질은 일반적으로 팽창 계수로 나타냄, 일반적으로, 팽창 계수가 더 클수록 유동화 품질이 더 좋음)는 1.66이었고, 반응 구역 내 임의의 부분에서 최대 온도차는 7.0℃였고, 높은 공간 속도 하에 반응 시간이 90분일 때 탄소 증착 함량은 0.73% 이하로 조절될 수 있었고, 결과를 표 4에 상세히 기재하였다.
비교예 1
도 1에 도시되는 니트로벤젠의 수소화에 의하여 아닐린을 제조하기 위한 장치를 사용하였고, 유동층 반응기는 45mm의 직경을 가졌다. 수소화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 재생 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg): 활성화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위 kg) = 40:3:3. 수소화 반응기의 높이(단위 m): 재생 반응기의 높이(단위 m): 활성화 반응기의 높이(단위 m) = 5:1:1. 수소화 반응기의 직경(단위 m): 재생 반응기의 직경(단위 m): 활성화 반응기의 직경(단위 m) = 4:1:1.
파이프라인 내 수송을 위한 평균 질량 유속(A1-A6 및 B1-B5)은 모두 7 kg/h였고, 파이프라인에 대한 입자 부피 분획(C1-C6 및 D1-D5)에서 C1-C5는 0.83%, C6은 0.55%, D1-D5는 1.06%였다. 촉매는 구리를 주요 활성 성분으로 하는 금속 로딩 촉매였고, 담체는 실리카였고, 상기 촉매는 400㎛의 평균 입경을 가졌고, 100㎛ 미만의 입자의 함량은 5%였다. 유동층 반응기 내 반응 조건은 다음과 같았다: 공탑 기체 속도는 0.4 m/s였고, 니트로벤젠에 대한 수소 기체의 몰비는 11이었고, 조밀상 반응 구역 내 평균 반응 온도는 240℃로 조절되었고, 조밀상 반응 구역 내 반응 압력은 0.1 MPa였다. 재생 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 재생 온도 410℃였고; 활성화 반응기 내 반응 조건은 공탑 기체 속도 0.3 m/s, 평균 활성화 온도 220℃였다.
수소화 반응기 내 수소화 촉매 인벤토리로 수송되는 추가 수소화 촉매의 평균 질량 유속의 비는 0.00005 kg/h였고, 유동층 반응기 내 무차원 입경은 10이었고, 유동층 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.1이었고, 재생 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 재생 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 활성화 반응기 내 무차원 입경은 8이었고, 활성화 반응기 내 무차원 기체 속도는 0.15였고, 미분 촉매의 보충이 조밀상 반응 구역 내 압력 맥동에 따라 조절되지 않았다.
조밀상 구역의 팽창 계수는 1.46이었고, 반응 구역 내 임의의 부분에서 최대 온도차는 13.8℃였고, 높은 공간 속도 하에 반응 시간이 90분일 때 탄소 증착 함량은 0.7% 이하로 조절될 수 있었고, 결과를 표 4에 상세히 기재하였다.
비교예 2
재생기 및 활성화기가 없는 니트로벤젠의 수소화에 의하여 아닐린을 제조하기 위한 종래 기술의 유동층 반응 장치를 사용하였고, 미분 입자 촉매의 보충이 반응 조밀상 구역 내 압력 맥동에 따라 조절되지 않았다. 유동층 반응기는 45mm의 직경을 가졌다. 사용된 촉매는 구리를 주요 활성 성분으로 하는 금속 로딩 촉매였고, 담체는 실리카였고, 상기 촉매는 400㎛의 평균 입경을 가졌고, 100㎛ 미만의 입자의 함량은 5%였다. 유동층 반응기 내 반응 조건은 다음과 같았다: 공탑 기체 속도는 0.4 m/s였고, 니트로벤젠에 대한 수소 기체의 몰비는 11이었고, 조밀상 반응 구역 내 평균 반응 온도는 240℃로 조절되었고, 조밀상 반응 구역 내 반응 압력은 0.1 MPa였다.
조밀상 반응 구역의 팽창 계수는 1.38이었고, 반응 구역 내 임의의 부분에서 최대 온도차는 15.9℃였고, 결과를 표 4에 상세히 기재하였다.
분명히, 본 발명의 장치 및 방법은 아닐린 제조를 위한 니트로벤젠 수소화의 유동층 기술에서 조립자(corase particles)의 좋지 못한 유동화 품질, 반응 구역 내 불균일한 온도 분포, 촉매의 코킹 및 탈활성화 경향, 장기간 실행의 어려움, 촉매 보충에 대한 요구 등과 같은 문제를 해결할 수 있고, 니트로벤젠 수소화에 의한 아닐린 제조를 위하여 산업적 실행으로 사용될 수 있다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
평균 질량 속도 (A1-A6 및 B1-B5), kg/h All 13 All 13 All 13 All 13 All 13
파이프라인에 대한 입자 부피 분획 (C1-C6 및 D1-D5) C1-C5는 0.9%, C6은 0.6%, D1-D5는 1.2% C1-C5는 0.9%, C6은 0.6%, D1-D5는 1.2% C1-C5는 0.9%, C6은 0.6%, D1-D5는 1.2% C1-C5는 0.9%, C6은 0.6%, D1-D5는 1.2% C1-C5는 0.9%, C6은 0.6%, D1-D5는 1.2%
수소화 반응기 내 수소화 촉매 인벤토리에 수송되는 추가 수소화 촉매의 평균 질량 속도의 비, h-1 0.00005 0.001 0.00002 0.00005 0.00005
유동층 반응기 내 무차원 입경 10 10 10 60 1
유동층 반응기 내 무차원 기체 속도 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
재생기 내 무차원 입경 8 8 8 8 8
재생기 내 무차원 기체 속도 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15
활성화기 내 무차원 입경 8 8 8 8 8
활성화기 내 무차원 기체 속도 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15
미분 보충에 의하여 유지되는 조밀상 반응 구역의 층의 임의의 지점에서 압력 맥동의 표준 편차값, Pa 500 500 500 500 500
수소화 반응기의 고체 입자 인벤토리: 재생 반응기의 고체 입자 인벤토리: 활성화 반응기의 고체 입자 인벤토리 40:3:3 40:3:3 40:3:3 40:3:3 40:3:3
수소화 반응기의 높이:재생 반응기의 높이:활성화 반응기의 높이 5:1:1 5:1:1 5:1:1 5:1:1 5:1:1
수소화 반응기의 직경:재생 반응기의 직경:활성화 반응기의 직경 4:1:1 4:1:1 4:1:1 4:1:1 4:1:1
조밀상 반응 구역의 팽창 계수 1.64 1.58 1.61 1.56 1.55
반응 구역 내 최대 온도차, °C 7.1 8.2 7.3 7.5 7.5
높은 공간 속도 하에 반응 시간이 90분일 때 탄소 증착 함량, % 0.7% 이하로 조절될 수 있었음 0.51% 이하로 조절될 수 있었음 0.55% 이하로 조절될 수 있었음 0.58% 이하로 조절될 수 있었음 0.76% 이하로 조절될 수 있었음
실시예 6 실시예 7 실시예 8 실시예 9 실시예 10
평균 질량 속도 (A1-A6 및 B1-B5), kg/h All 13 All 13 All 13 All 13 All 13
파이프라인에 대한 입자 부피 분획 (C1-C6 및 D1-D5) C1-C5는 0.9%, C6은 0.6%, D1-D5는 1.2% C1-C5는 0.9%, C6은 0.6%, D1-D5는 1.2% C1-C5는 0.9%, C6은 0.6%, D1-D5는 1.2% C1-C5는 0.9%, C6은 0.6%, D1-D5는 1.2% C1-C5는 0.9%, C6은 0.6%, D1-D5는 1.2%
수소화 반응기 내 수소화 촉매 인벤토리에 수송되는 추가 수소화 촉매의 평균 질량 속도의 비, h-1 0.00005 0.00005 0.00005 0.00005 0.00005
유동층 반응기 내 무차원 입경 10 10 10 10 10
유동층 반응기 내 무차원 기체 속도 0.05 7 0.1 0.1 0.1
재생기 내 무차원 입경 8 8 1 36 8
재생기 내 무차원 기체 속도 0.15 0.15 0.05 5 0.15
활성화기 내 무차원 입경 8 8 8 8 1
활성화기 내 무차원 기체 속도 0.15 0.15 0.15 0.15 0.05
미분 보충에 의하여 유지되는 조밀상 반응 구역의 층의 임의의 지점에서 압력 맥동의 표준 편차값, Pa 500 500 500 500 500
수소화 반응기의 고체 입자 인벤토리: 재생 반응기의 고체 입자 인벤토리: 활성화 반응기의 고체 입자 인벤토리 40:3:3 40:3:3 40:3:3 40:3:3 40:3:3
수소화 반응기의 높이:재생 반응기의 높이:활성화 반응기의 높이 5:1:1 5:1:1 5:1:1 5:1:1 5:1:1
수소화 반응기의 직경:재생 반응기의 직경:활성화 반응기의 직경 4:1:1 4:1:1 4:1:1 4:1:1 4:1:1
조밀상 반응 구역의 팽창 계수 1.61 1.60 1.59 1.54 1.59
반응 구역 내 최대 온도차, °C 7.3 7.3 7.6 8.0 7.6
높은 공간 속도 하에 반응 시간이 90분일 때 탄소 증착 함량, % 0.72% 이하로 조절될 수 있었음 0.72% 이하로 조절될 수 있었음 0.74% 이하로 조절될 수 있었음 0.8% 이하로 조절될 수 있었음 0.76% 이하로 조절될 수 있었음
실시예 11 실시예 12 실시예 13 실시예 14 실시예 15
평균 질량 속도 (A1-A6 및 B1-B5), kg/h All 13 All 13 All 13 All 7 All 26
파이프라인에 대한 입자 부피 분획 (C1-C6 및 D1-D5) C1-C5는 0.9%, C6은 0.6%, D1-D5는 1.2% C1-C5는 0.9%, C6은 0.6%, D1-D5는 1.2% C1-C5는 0.9%, C6은 0.6%, D1-D5는 1.2% C1-C5는 0.83%, C6은 0.55%, D1-D5는 1.06% C1-C5는 1.1%, C6은 0.7%, D1-D5는 1.5%
수소화 반응기 내 수소화 촉매 인벤토리에 수송되는 추가 수소화 촉매의 평균 질량 속도의 비, h-1 0.00005 0.00005 0.00005 0.00005 0.00005
유동층 반응기 내 무차원 입경 10 10 10 10 10
유동층 반응기 내 무차원 기체 속도 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
재생기 내 무차원 입경 8 8 8 8 8
재생기 내 무차원 기체 속도 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15
활성화기 내 무차원 입경 25 8 8 8 8
활성화기 내 무차원 기체 속도 5 0.15 0.15 0.15 0.15
미분 보충에 의하여 유지되는 조밀상 반응 구역의 층의 임의의 지점에서 압력 맥동의 표준 편차값, Pa 500 700 1500 500 500
수소화 반응기의 고체 입자 인벤토리: 재생 반응기의 고체 입자 인벤토리: 활성화 반응기의 고체 입자 인벤토리 40:3:3 40:3:3 40:3:3 40:3:3 40:3:3
수소화 반응기의 높이:재생 반응기의 높이:활성화 반응기의 높이 5:1:1 5:1:1 5:1:1 5:1:1 5:1:1
수소화 반응기의 직경:재생 반응기의 직경:활성화 반응기의 직경 4:1:1 4:1:1 4:1:1 4:1:1 4:1:1
조밀상 반응 구역의 팽창 계수 1.60 1.62 1.52 1.62 1.67
반응 구역 내 최대 온도차, ℃ 7.4 7.2 10.5 7.2 6.9
높은 공간 속도 하에 반응 시간이 90분일 때 탄소 증착 함량, % 0.75% 이하로 조절될 수 있었음 0.7% 이하로 조절될 수 있었음 0.7% 이하로 조절될 수 있었음 0.93% 이하로 조절될 수 있었음 0.47% 이하로 조절될 수 있었음
실시예 16 실시예 17 실시예 18 비교예 1 비교예 2
평균 질량 속도 (A1-A6 및 B1-B5), kg/h All 13 All 13 All 13 All 13 재생기 및 활성화기가 없고, 새로운 촉매 및 미분 촉매의 보충이 없는
시스템
파이프라인에 대한 입자 부피 분획 (C1-C6 및 D1-D5) C1-C5는 0.9%, C6은 0.6%, D1-D5는 1.2% C1-C5는 0.9%, C6은 0.6%, D1-D5는 1.2% C1-C5는 0.9%, C6은 0.6%, D1-D5는 1.2% C1-C5는 0.7%, C6은 0.3%, D1-D5는 1.2%
수소화 반응기 내 수소화 촉매 인벤토리에 수송되는 추가 수소화 촉매의 평균 질량 속도의 비, h-1 0.00005 0.00005 0.00005 0.00005
유동층 반응기 내 무차원 입경 10 10 10 10
유동층 반응기 내 무차원 기체 속도 0.1 0.1 0.1 0.1
재생기 내 무차원 입경 8 8 8 8
재생기 내 무차원 기체 속도 0.15 0.15 0.15 0.15
활성화기 내 무차원 입경 8 8 8 8
활성화기 내 무차원 기체 속도 0.15 0.15 0.15 0.15
미분 보충에 의하여 유지되는 조밀상 반응 구역의 층의 임의의 지점에서 압력 맥동의 표준 편차값, Pa 500 500 500 조절 없음,
미분 촉매 보충 없음
수소화 반응기의 고체 입자 인벤토리: 재생 반응기의 고체 입자 인벤토리: 활성화 반응기의 고체 입자 인벤토리 30:1:1 40:3:3 40:3:3 40:3:3
수소화 반응기의 높이:재생 반응기의 높이:활성화 반응기의 높이 5:1:1 2:1:1 5:1:1 5:1:1
수소화 반응기의 직경:재생 반응기의 직경:활성화 반응기의 직경 4:1:1 4:1:1 6:1:1 4:1:1
조밀상 반응 구역의 팽창 계수 1.62 1.64 1.66 1.46 1.38
반응 구역 내 최대 온도차, °C 7.2 7.2 7.0 13.8 15.9
높은 공간 속도 하에 반응 시간이 90분일 때 탄소 증착 함량, % 0.7% 이하로 조절될 수 있었음 0.7% 이하로 조절될 수 있었음 0.73% 이하로 조절될 수 있었음 0.7% 이하로 조절될 수 있었음 4.1%

Claims (12)

  1. 수소화 단계, 재생 단계, 임의의 활성화 단계, 및 재순환 단계를 포함하는 니트로 화합물 수소화 반응 방법으로서,
    상기 수소화 단계에서, 반응 원료로서 니트로 화합물(특히, 니트로벤젠)이 반응기(수소화 반응기로 언급, 바람직하게 유동층 반응기) 내에서 수소 가스 및 수소화 촉매와 접촉하여 반응 생성물(예를 들어, 아미노 화합물, 특히 아닐린) 및 폐촉매를 얻고, 상기 재생 단계에서, 상기 폐촉매가 반응기(재생 반응기로 언급, 바람직하게 유동층 반응기) 내에서 재생되어 재생된 촉매를 얻고, 상기 임의의 활성화 단계에서, 상기 재생된 촉매가 반응기(활성화 반응기로 언급, 바람직하게 유동층 반응기) 내에서 활성화되어 활성화된 촉매를 얻고, 상기 재순환 단계에서, 상기 재생된 촉매 및/또는 상기 활성화된 촉매가 상기 수소화 단계로 재순환(바람직하게 리프팅 파이프를 이용하여 재순환)되고,
    상기 수소화 단계 및 상기 재생 단계 사이에 상기 폐촉매를 탈기하는 적어도 하나의 단계(수소화 탈기 단계)가 존재하고,
    (1) 상기 활성화 단계가 존재하는 경우, 상기 재생 단계 및 상기 활성화 단계 사이에 상기 재생된 촉매를 탈기하는 적어도 하나의 단계(제1 재생 탈기 단계)가 존재하고, 상기 활성화 단계 및 상기 재순환 단계 사이에 상기 활성화된 촉매를 탈기하는 적어도 하나의 단계(활성화 탈기 단계)가 임의로 존재하고, 상기 재생 단계 및 상기 재순환 단계 사이에 상기 재생된 촉매를 탈기하는 적어도 하나의 단계(제2 재생 탈기 단계)가 임의로 존재하고, 또는
    (2) 상기 활성화 단계가 부재인 경우, 상기 재생 단계 및 상기 재순환 단계 사이에 상기 재생된 촉매를 탈기하는 적어도 하나의 단계(제3 재생 탈기 단계)가 존재하는, 니트로 화합물 수소화 반응 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수소화 단계로부터 상기 수소화 탈기 단계로 수송되는 폐촉매의 평균 질량 유속(단위는 kg/h)이 A1이고, 상기 수소화 탈기 단계로부터 상기 재생 단계로 수송되는 폐촉매의 평균 질량 유속(단위는 kg/h)이 B1이고, 상기 재생 단계로부터 상기 제1 재생 탈기 단계로 수송되는 재생된 촉매의 평균 질량 유속(단위는 kg/h)이 A2이고, 상기 제1 재생 탈기 단계로부터 상기 활성화 단계로 수송되는 재생된 촉매의 평균 질량 유속(단위는 kg/h)이 B2이고, 상기 활성화 단계로부터 상기 활성화 탈기 단계로 수송되는 활성화된 촉매의 평균 질량 유속(단위는 kg/h)이 A3이고, 상기 활성화 탈기 단계로부터 상기 재순환 단계로 수송되는 활성화된 촉매의 평균 질량 유속(단위는 kg/h)이 B3이고, 상기 재생 단계로부터 상기 제2 재생 탈기 단계로 수송되는 재생된 촉매의 평균 질량 유속(단위는 kg/h)이 A4이고, 상기 제2 재생 탈기 단계로부터 상기 재순환 단계로 수송되는 재생된 촉매의 평균 질량 유속(단위는 kg/h)이 B4이고, 상기 재생 단계로부터 상기 제3 재생 탈기 단계로 수송되는 재생된 촉매의 평균 질량 유속(단위는 kg/h)이 A5이고, 상기 제3 재생 탈기 단계로부터 상기 재순환 단계로 수송되는 재생된 촉매의 평균 질량 유속(단위는 kg/h)이 B5이고, 상기 재순환 단계로부터 상기 수소화 단계로 수송되는 재생된 촉매 또는 활성화된 촉매의 평균 질량 유속(단위는 kg/h)이 A6이라고 가정하면, A1 내지 A6 및 B1 내지 B5 중 적어도 하나(바람직하게 모두)가 5-100 kg/h(바람직하게 10-30 kg/h)인, 수소화 반응 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수소화 단계로부터 상기 수소화 탈기 단계로 수송되는 폐촉매의 수송 파이프라인 내 입자 부피 분획(단위는 %)이 C1이고, 상기 수소화 탈기 단계로부터 상기 재생 단계로 수송되는 폐촉매의 수송 파이프라인 내 입자 부피 분획(단위는 %)이 D1이고, 상기 재생 단계로부터 상기 제1 재생 탈기 단계로 수송되는 재생된 촉매의 수송 파이프라인 내 입자 부피 분획(단위는 %)이 C2이고, 상기 제1 재생 탈기 단계로부터 상기 활성화 단계로 수송되는 재생된 촉매의 수송 파이프라인 내 입자 부피 분획(단위는 %)이 D2이고, 상기 활성화 단계로부터 상기 활성화 탈기 단계로 수송되는 활성화된 촉매의 수송 파이프라인 내 입자 부피 분획(단위는 %)이 C3이고, 상기 활성화 탈기 단계로부터 상기 재순환 단계로 수송되는 활성화된 촉매의 수송 파이프라인 내 입자 부피 분획(단위는 %)이 D3이고, 상기 재생 단계로부터 상기 제2 재생 탈기 단계로 수송되는 재생된 촉매의 수송 파이프라인 내 입자 부피 분획(단위는 %)이 C4이고, 상기 제2 재생 탈기 단계로부터 상기 재순환 단계로 수송되는 재생된 촉매의 수송 파이프라인 내 입자 부피 분획(단위는 %)이 D4이고, 상기 재생 단계로부터 상기 제3 재생 탈기 단계로 수송되는 재생된 촉매의 수송 파이프라인 내 입자 부피 분획(단위는 %)이 C5이고, 상기 제3 재생 탈기 단계로부터 상기 재순환 단계로 수송되는 재생된 촉매의 수송 파이프라인 내 입자 부피 분획(단위는 %)이 D5이고, 상기 재순환 단계로부터 상기 수소화 단계로 수송되는 재생된 촉매 또는 활성화된 촉매의 수송 파이프라인 내 입자 부피 분획(단위는 %)이 C6이라고 가정하면, C1 내지 C6 및 D1 내지 D5 중 적어도 하나(바람직하게 모두)가 0.1-15%(바람직하게 0.5-5%)인, 수소화 반응 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수소화 단계의 반응 조건이 다음을 포함하고: 공탑 기체 속도가 0.2-0.8 m/s (바람직하게 0.3-0.6 m/s), 반응 원료(예를 들어, 니트로벤젠)에 대한 수소 가스의 몰비가 6-21, 반응 온도가 220-280℃, 반응 압력이 0.05-1 MPa(게이지 압력), 및/또는, 상기 재생 단계의 반응 조건이 다음을 포함하고: 산소-함유 가스(예를 들어, 공기 또는 산소 가스)의 존재 하에, 공탑 기체 속도가 0.1-0.6 m/s (바람직하게 0.2-0.4 m/s), 반응 온도가 350-450℃, 반응 압력이 0.05-1 MPa(게이지 압력), 및/또는, 상기 활성화 단계의 반응 조건이 다음을 포함하는: 수소 가스의 존재 하에, 공탑 기체 속도가 0.1-0.6 m/s이고, 반응 온도가 200-250℃이고, 반응 압력이 0.05-1 MPa(게이지 압력), 수소화 반응 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수소화 반응기의 무차원(dimensionless) 입경이 1-60 범위이고, 및/또는, 상기 재생 반응기의 무차원 입경이 1-40이고, 및/또는, 상기 활성화 반응기의 무차원 입경이 1-30이고, 여기서 무차원 입경은 다음 식에 의하여 결정되는, 수소화 반응 방법:
    Figure pct00010

    (상기 식에서,
    평균 입경은 반응기 내 고체 입자의 부피 평균 입경(단위는 m)이고, 기체 밀도는 반응기 내 기체의 밀도(단위는 kg/m3)이고, 기체-고체 밀도차는 반응기 내 고체 입자의 밀도(단위는 kg/m3) - 기체의 밀도(단위는 kg/m3)이고, g는 중력 가속도의 절대값((9.8 m/s2)임).
  6. 제1항에 있어서,
    추가 수소화 촉매를 상기 수소화 단계, 재생 단계, 임의의 활성화 단계 및 재순환 단계 중 적어도 하나에 수송하는 단계를 더 포함하고, 바람직하게 추가 수소화 촉매를 활성화 단계로 수송하는 단계(촉매 보충 단계)를 포함하는, 수소화 반응 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 촉매 보충 단계에서, 상기 수소화 반응기 내 수소화 촉매 인벤토리로 수송되는 추가 수소화 촉매의 평균 질량 유속의 비(단위는 kg)는 0-10h-1(바람직하게 0.00002-0.001h-1)인, 수소화 반응 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 수소화 반응기는 유동층 반응기이고, 상기 유동층 반응기는 조밀상 반응 구역(4)을 포함하고, 상기 조밀상 반응 구역(4) 내 순간 압력 변동을 측정하기 위하여 상기 조밀상 반응 구역(4)의 측벽에 적어도 하나의 동압력 측정 포인트(바람직하게, 반응 주파수는 100 Hz 이상)가 장착되고, 상기 순간 압력 변동의 표준 편차가 600Pa를 초과할 때 (바람직하게 1500Pa 초과), 상기 촉매 보충 단계를 개시하고, 및/또는, 상기 수소화 반응기는 유동층 반응기이고, 상기 유동층 반응기는 조밀상 반응 구역(4)을 포함하고, 100㎛ 미만의 입경을 가지는 촉매 입자가 상기 조밀상 반응 구역(4) 내 모든 촉매 입자의 질량 백분율을 기준으로 하여 3wt%를 초과할 때(바람직하게 5wt% 초과), 상기 촉매 보충 단계를 개시하는, 수소화 반응 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 추가 수소화 촉매는 5-150㎛(바람직하게, 20-70㎛)의 평균 입경을 가지는, 구리계 로딩 촉매, 니켈계 로딩 촉매, 및 귀금속계 로딩 촉매 중 적어도 하나로부터 선택되는, 수소화 반응 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 수소화 촉매는 구리계 로딩 촉매, 니켈계 로딩 촉매, 및 귀금속계 로딩 촉매 중 적어도 하나로부터 선택되고, 및/또는, 상기 수소화 촉매는 300-1200 kg/m3의 겉보기 밀도를 가지고, 및/또는 상기 수소화 촉매는 30-800㎛(바람직하게 40-500㎛ 또는 50-600㎛)의 평균 입경을 가지고, 80㎛ 미만의 입경을 가지는 촉매 입자가 모든 촉매 입자의 질량 백분율을 기준으로 하여 2wt% 이상(바람직하게 5-15 wt%)이고, 및/또는 상기 니트로 화합물은 다음 식으로 표시되는 화합물들 중 적어도 하나로부터 선택되는, 수소화 반응 방법:
    R-NO2 (1)
    (상기 구조식 (1)에서, R은 임의로 치환된 C2-20 직쇄, 분지쇄 또는 환형 하이드로카르빌(바람직하게, 임의로 치환된 C4-20 환형 하이드로카르빌, 특히 임의로 치환된 C6-20 아릴, 더욱 특히 임의로 치환된 페닐)임).
  11. 수소화 반응기(바람직하게 유동층 반응기), 재생 반응기(바람직하게, 유동층 반응기), 활성화 반응기(바람직하게 유동층 반응기) 및 재순환 장치(예를 들어, 리프팅 파이프)를 포함하는 니트로 화합물의 수소화 반응 장치로서,
    상기 수소화 반응기는 수송 파이프라인을 통하여 적어도 하나의 폐촉매 탈기 장치를 경유하여 상기 재생 반응기와 소통하고, 상기 재생 반응기는 수송 파이프라인을 통하여 적어도 하나의 재생된 촉매 탈기 장치를 경유하여 상기 활성화 반응기와 소통하고, 상기 활성화 반응기는 수송 파이프라인을 통하여 상기 재순환 장치와 소통하거나 수송 파이프라인을 통하여 적어도 하나의 활성화된 촉매 탈기 장치를 경유하여 상기 재순환 장치와 소통하고, 상기 재순환 장치는 수송 파이프라인을 통하여 상기 수소화 반응기와 소통하고,
    상기 수소화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위는 kg): 상기 재생 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위는 kg): 상기 활성화 반응기의 고체 입자 인벤토리(단위는 kg) = (10-200):(0.1-20):(0.1-20) (바람직하게 (20-100):(0.5-8):(0.5-8)인, 수소화 반응 장치).
  12. 제11항에 있어서,
    상기 수소화 반응기는 5-60m (바람직하게 10-30m)의 높이, 및 0.5-12m (바람직하게 1-8m)의 직경을 가지고, 및/또는, 상기 재생 반응기는 1-15m (바람직하게 3-6m)의 높이, 및 0.1-3m (바람직하게 0.3-1m)의 직경을 가지고, 및/또는, 상기 활성화 반응기는 1-15m (바람직하게 3-6m)의 높이, 및 0.1-3m (바람직하게 0.3-1m)의 직경을 가지고, 및/또는, 상기 수송 파이프라인의 내부 직경은 서로 동일하거나 다르고, 각각 독립적으로 30-400mm (바람직하게 50-300mm)인, 수소화 반응 장치.
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