RU2518110C1 - Способ преобразования ароматического нитросоединения в амины - Google Patents

Способ преобразования ароматического нитросоединения в амины Download PDF

Info

Publication number
RU2518110C1
RU2518110C1 RU2012144330/04A RU2012144330A RU2518110C1 RU 2518110 C1 RU2518110 C1 RU 2518110C1 RU 2012144330/04 A RU2012144330/04 A RU 2012144330/04A RU 2012144330 A RU2012144330 A RU 2012144330A RU 2518110 C1 RU2518110 C1 RU 2518110C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reactor
water
hydrogen
stream
aromatic
Prior art date
Application number
RU2012144330/04A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012144330A (ru
Inventor
Кристофер Джон МИТЧЕЛЛ
Дуглас Хиндмэн СТЮАРТ
Original Assignee
ХАНТСМЭН ИНТЕРНЭШНЛ ЭлЭлСи
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ХАНТСМЭН ИНТЕРНЭШНЛ ЭлЭлСи filed Critical ХАНТСМЭН ИНТЕРНЭШНЛ ЭлЭлСи
Publication of RU2012144330A publication Critical patent/RU2012144330A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2518110C1 publication Critical patent/RU2518110C1/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C209/00Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton
    • C07C209/30Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by reduction of nitrogen-to-oxygen or nitrogen-to-nitrogen bonds
    • C07C209/32Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by reduction of nitrogen-to-oxygen or nitrogen-to-nitrogen bonds by reduction of nitro groups
    • C07C209/36Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by reduction of nitrogen-to-oxygen or nitrogen-to-nitrogen bonds by reduction of nitro groups by reduction of nitro groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings in presence of hydrogen-containing gases and a catalyst
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/02Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
    • B01J31/0234Nitrogen-, phosphorus-, arsenic- or antimony-containing compounds
    • B01J31/0235Nitrogen containing compounds
    • B01J31/0239Quaternary ammonium compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/63Pore volume
    • B01J35/633Pore volume less than 0.5 ml/g
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07BGENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
    • C07B41/00Formation or introduction of functional groups containing oxygen
    • C07B41/02Formation or introduction of functional groups containing oxygen of hydroxy or O-metal groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C209/00Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton
    • C07C209/30Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by reduction of nitrogen-to-oxygen or nitrogen-to-nitrogen bonds
    • C07C209/32Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by reduction of nitrogen-to-oxygen or nitrogen-to-nitrogen bonds by reduction of nitro groups
    • C07C209/36Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by reduction of nitrogen-to-oxygen or nitrogen-to-nitrogen bonds by reduction of nitro groups by reduction of nitro groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings in presence of hydrogen-containing gases and a catalyst
    • C07C209/365Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by reduction of nitrogen-to-oxygen or nitrogen-to-nitrogen bonds by reduction of nitro groups by reduction of nitro groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings in presence of hydrogen-containing gases and a catalyst by reduction with preservation of halogen-atoms in compounds containing nitro groups and halogen atoms bound to the same carbon skeleton

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу гидрирования ароматического нитросоединения. Способ включает обеспечение потока газообразного водорода и потока жидкого ароматического нитросоединения, а также обеспечение каталитического реактора с неподвижным слоем, который имеет впускную и выпускную стороны. В указанную впускную сторону подают указанные потоки газообразного водорода и жидкого ароматического нитросоединения. Указанный газообразный водород и указанное ароматическое нитросоединение превращают в ароматический амин, посредством чего обеспечиваются отходящие продукты реактора, содержащие указанный ароматический амин и воду. Указанные отходящие продукты реактора выводят из реактора на выпускной стороне указанного реактора. Способ характеризуется тем, что во впускную сторону реактора подают воду при молярном отношении числа молей воды к числу молей водорода, находящемся в интервале от 1,5 до 7,5. Предлагаемый способ позволяет уменьшить количество побочных продуктов в отходящих продуктах реактора. 4 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

Description

Данное изобретение относится к способам преобразования ароматических нитросоединений в ароматические амины, например, нитробензола в анилин. Изобретение также относится к ароматическим аминам, таким как анилин, получаемым и полученным с помощью этих способов.
Способы гидрирования ароматического нитросоединения, посредством которого обеспечивается соответствующий амин, хорошо известны. Такие способы обычно включают:
- обеспечение потока газообразного водорода и потока жидкого ароматического соединения;
- обеспечение каталитического реактора с неподвижным слоем, имеющего впускную сторону и выпускную сторону;
- подачу в указанную впускную сторону указанного потока газообразного водорода и указанного потока жидкого ароматического соединения;
- реакционное взаимодействие указанного газообразного водорода и указанного ароматического нитросоединения, дающее отходящие продукты реактора, содержащие соответствующий ароматический амин и воду;
- выведение отходящих продуктов реактора из реактора на выпускной стороне указанного реактора.
Целью данного изобретения является уменьшение количества побочных продуктов в гидрированном ароматическом нитросоединении, т.е. соответствующем ароматическом амине, в отходящих продуктах реактора, причем указанные побочные продукты являются соединениями, имеющими гидрированные циклы, происходящие от ароматических циклов в нитросоединении. Способ в соответствии с данным изобретением может давать экономически эффективный выход превращения ароматического нитросоединения в соответствующий ароматический амин.
Вышеуказанная цель выполняется способами в соответствии с данным изобретением.
В соответствии с первым аспектом данного изобретения предлагается способ гидрирования ароматического нитросоединения, причем данный способ содержит следующие стадии:
- обеспечение потока газообразного водорода и потока жидкого ароматического соединения;
- обеспечение каталитического реактора с неподвижным слоем, имеющего впускную сторону и выпускную сторону;
- подачу в указанную впускную сторону указанного потока газообразного водорода и указанного потока жидкого ароматического соединения;
- превращение указанного газообразного водорода и указанного ароматического нитросоединения в ароматический амин, посредством чего образуются отходящие продукты реактора, содержащие воду и указанный ароматический амин;
- выведение указанных отходящих продуктов реактора из реактора на выпускной стороне указанного реактора.
Инертный растворитель или вода подается во впускную сторону реактора таким образом, что молярное отношение числа молей инертного растворителя или воды к числу молей водорода составляет более чем 1.
Результирующее гидрированное ароматическое нитросоединение представляет собой первичный ароматический амин, причем данный(е) первичный(е) амин(ы) является(ются) результатом гидрирования нитрогруппы (нитрогрупп).
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления молярное отношение числа молей инертного растворителя или воды к числу молей водорода может находиться в интервале от 1,5 до 7,5.
Более предпочтительно, молярное отношение числа молей инертного растворителя или воды к числу молей водорода может находиться в интервале от 2 до 5, например от 2 до 4, например 3.
Результатом способа в соответствии с данным изобретением является получение отходящих продуктов реактора, также называемых реакционной смесью, содержащих первичный ароматический амин и воду, вместе с уменьшенным количеством побочных продуктов, имеющих группы, являющиеся результатом гидрирования ароматических групп. Способ может быть выполнен при обеспечении производительности, приемлемой для промышленных масштабов.
Без намерения быть связанными с какой-либо теорией, в случае, когда инертный растворитель или вода подается во впускную сторону реактора при молярном отношении числа молей инертного растворителя или молей воды к числу молей водорода более чем 1, и предпочтительно в интервалах, указанных выше, полагают, что такая подача инертного растворителя или воды влияет на разность парциального давления водорода между впускной стороной и выпускной стороной, при этом парциальное давление водорода на впускной стороне выше, чем парциальное давление водорода на выпускной стороне. Полагают, что этот фактор, в частности использование величины отношения в предпочтительном интервале, приводит в результате к содержанию восстановленных избыточных гидрированных примесей в отходящих продуктах реактора. Подача слишком большого количества инертного растворителя или воды может, с другой стороны, обусловливать потери в выходе амина, т.е. пониженную степень преобразования, и может вызывать снижение эффективности катализатора.
Термин «парциальное давление» газа или пара хорошо известен в данной области техники. Это означает, для газа или пара, присутствующего в реальном или воображаемом объеме при данной температуре, давление, которое указанный газ или пар имел бы, если он один занимал бы этот объем при этой температуре.
В контексте данного изобретения парциальное давление водорода в некоторой точке реактора относится к давлению, которое указанный водород имел бы при бесконечно малом объеме, включающем эту точку в реакторе, если бы водород один занимал бы этот бесконечно малый объем при температуре в данной точке.
В способе гидрирования в соответствии с данным изобретением обычно используется избыток водорода. Молярное отношение молей водорода (H2) к A-кратному числу молей ароматического нитросоединения, где «A» представляет собой трехкратное число нитрогрупп на молекулу ароматического нитросоединения, предпочтительно находится в интервале от 3,15 до 3,6. Другими словами, подача водорода предпочтительно выполняется в интервале от 5 до 30% мол. выше стехиометрического количества, чтобы превратить посредством реакции все нитрогруппы в группы первичного амина.
Изменение подачи водорода может способствовать дополнительному регулированию молярного отношения числа молей воды или инертного растворителя к числу молей водорода.
Без намерения быть ограниченными теорией, полагают, что более высокое парциальное давление водорода на впускной стороне реактора, где водород и ароматическое нитросоединение, например, нитробензол, приводятся в соприкосновение, вызывает быстрое протекание реакции гидрирования, инициируя высокую степень превращения нитрогрупп в группы первичного амина, например превращение нитробензола в анилин, тогда как более низкое парциальное давление водорода на выпускной стороне реактора уменьшает образование указанных побочных продуктов.
С помощью тщательного регулирования подачи воды или инертного растворителя на впускной стороне реактора может быть достигнута селективность превращения нитрогрупп (в исходном материале) в амины (в отходящих продуктах реактора), например, селективность превращения нитробензола в анилин, 99,8% при степени превращения нитрогрупп, например нитробензола, 99,998%.
Степень превращения представляет собой отношение числа молей любого превращенного ароматического нитросоединения к числу молей поданного ароматического нитросоединения, выраженное в процентах.
Селективность представляет собой отношение числа молей целевого амина в отходящих продуктах реактора к числу молей поданного ароматического нитросоединения, выраженное в процентах.
При этом может сохраняться возможность неполной реакции ароматического нитросоединения, например нитробензола, когда оно пропускается через реактор с неподвижным слоем, вследствие, например, образования каналов для протекания («каналирования») газа и/или жидкости. При таких обстоятельствах концентрация ароматического нитросоединения, например нитробензола, оставляющего слой катализатора, может достигать нескольких тысяч ч./млн ароматического нитросоединения, например нитробензола. Это остаточное ароматическое нитросоединение, например нитробензол, может быть эффективным образом удалено из являющегося продуктом амина, например, продукта-анилина, посредством использования доводочного узла, встроенного в линию. Этот доводочный узел принимает являющийся продуктом амин, например, продукт-анилин при от 200 до 230ºC и от 30 до 40 бар изб. давл. (3-4 МПа изб. давл.) из выхода холодильника реактора.
Водород может быть добавлен в этот доводочный узел, чтобы способствовать превращению. В доводочном узле может также быть использован катализатор такого же состава, что и катализатор в основном реакторе с неподвижным слоем для гидрирования ароматического нитросоединения. Время пребывания от 30 секунд до 2 минут является подходящим для превращения остаточного ароматического нитросоединения, например нитробензола.
Для того чтобы уменьшить или даже устранить протекание газа и/или жидкости по каналам («каналирование») в основном реакторе, можно разделить слой реактора с неподвижным слоем на несколько секций слоев, в которых газ и жидкость из каждого слоя распределяется заново. Это может быть выполнено с помощью узла для механического перераспределения, такого как колпачковая тарелка, или простых стояков.
Посредством регулирования количества инертного растворителя или воды, необязательно, повторно используемой воды из отходящих продуктов реактора, подаваемой во впускную сторону реактора, вместе с ароматическим нитросоединением и водородом, в заданном молярном интервале, может регулироваться парциальное давление водорода. Вода или растворитель постепенно будут испаряться во время их прохождения через реактор и в качестве таковых постепенно увеличивают свой вклад в давление на протяжении реактора, вследствие чего возможно уменьшение парциального давления водорода или же по меньшей мере оказание влияния на него.
Кроме того, разность парциального давления водорода может поддерживаться и регулироваться в дополнительной степени посредством установки и, необязательно, регулирования температурного профиля вдоль реактора. Предпочтительно, на впускной стороне и в области, непосредственно следующей за впускной стороной, обеспечивается температура в интервале между 160ºC и 200ºC. Предпочтительно, на выпускной стороне и в области, непосредственно предшествующей выпускной стороне, обеспечивается температура в интервале между 240ºC и 280ºC. Следовательно, предпочтительно, обеспечивается разность температуры между 40ºC и 100ºC вдоль реактора. Давление на впускной стороне, выпускной стороне и вдоль реактора может поддерживаться по существу постоянным и предпочтительно в интервале от 30 до 40 бар изб. давл. (3-4 МПа изб. давл.). Перепад давления между входным потоком и выходным потоком может составлять от 0,2 до 4 бар изб. давл. (20-400 кПа изб. давл.).
Термин «бар изб. давл.» понимается как давление, выраженное в барах, выше атмосферного давления.
В качестве альтернативы или в дополнение, разность парциального давления водорода может дополнительно регулироваться посредством установки и, необязательно, регулирования давления или профиля давления вдоль реактора.
Ароматическим нитросоединением может быть нитробензол, нитротолуол, 2-нитро-м-ксилол, 4-нитро-м-ксилол, нитронафталин или динитротолуол или их комбинация.
Предпочтительно, добавляется вода, либо пресная вода, либо вода, полученная извлечением из отходящих продуктов реактора, или же вода как часть повторно используемых самих отходящих продуктов реактора. Предпочтительно, вода подается во впускную сторону реактора посредством рециркуляции потока отходящих продуктов реактора во впускную сторону (опционально после дегазации и частичного удаления компонента ароматического амина), так что молярное соотношение молей водорода и молей воды находится в пределах заданного интервала. Вода может быть рекуперирована из жидких отходящих продуктов реактора и/или из газовой смеси после дегазации отходящих продуктов реактора.
В случае, когда используется инертный растворитель, данным инертным растворителем может быть растворитель, который находится в жидкой фазе на впускной стороне реактора при условиях процесса на впускной стороне, который, однако, испаряется, частично или полностью, во время перемещения через реактор. Инертный растворитель может быть рекуперирован из жидких отходящих продуктов реактора и/или из газовой смеси после дегазации отходящих продуктов реактора.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления ароматическим нитросоединением может быть динитротолуол. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления ароматическим нитросоединением может быть нитробензол.
Предпочтительно, анилин обеспечивается с помощью способа в соответствии с первым аспектом данного изобретения, посредством гидрирования нитробензола водородом.
Этот анилин может быть использован, чтобы давать метилендианилин (MDA) посредством реакционного взаимодействия указанного анилина с формальдегидом на подходящем катализаторе, типично HCl. Этот метилендианилин (MDA) может затем быть использован, чтобы давать метилендифенилдиизоцианат (MDI) посредством превращения двух аминовых групп в изоцианатные группы, обычно реакцией метилендианилина (MDA) с фосгеном. Этот метилендианилин (MDA) может быть использован, чтобы давать бис(аминоциклогексил)метаны, такие как бис(4-аминоциклогексил)метан (H12MDI) посредством первоначального гидрирования указанного метилендианилина (MDA) водородом до H12MDA и последующего преобразования двух аминовых групп в изоцианатные группы обычно реакцией H12MDA с фосгеном.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления часть отходящих продуктов реактора может быть рециркулирована во впускную сторону реактора.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления по меньшей мере часть воды из отходящих продуктов реактора может быть рециркулирована во впускную сторону реактора.
Перед рециркуляцией части воды или инертного растворителя из отходящих продуктов реактора вода или инертный растворитель могут быть отделены обычными известными методами (такими как, например, фазовое разделение жидкость - жидкость, гравитационное или центробежное фазовое разделение жидкость - жидкость) от отходящих продуктов реактора.
В случае, когда вода используется, чтобы регулировать молярное отношение воды к водороду, способ, соответственно, может включать разделение отходящих продуктов реактора на поток органических веществ и водный поток, причем данный водный поток содержит основную часть воды из отходящих продуктов реактора и последующую рециркуляцию по меньшей мере части водного потока во впускную сторону реактора.
В дополнение к этому или в качестве альтернативы, после того, как отходящие продукты реактора оставили реактор, отходящие продукты реактора могут быть дегазированы при отделении избытка водорода, анилина и водяного пара от жидких отходящих продуктов реактора, содержащих воду и анилин. Водяной пар может быть сконденсирован и частично или полностью рециркулирован во впускную сторону реактора.
В предпочтительном исполнении отходящие продукты реактора разделяются на паровую фазу и жидкую фазу.
Выходной поток реактора с неподвижным слоем представляет собой обычно жидкий продукт и газообразный продукт. Необязательно, жидкий и газообразный продукты из реактора охлаждаются/конденсируются отдельно. Газообразный продукт, который имеет более высокую концентрацию легких примесей и более низкую концентрацию тяжелых примесей, чем общий продукт реактора (т.е. комбинация газообразного и жидкого продуктов реакции), может становиться основным продуктом реактора, используемым в качестве продукта для дополнительной обработки. Полученное гидрированное ароматическое нитросоединение может затем быть подвергнуто процессам очистки.
Некоторая часть жидкой фазы может быть использована для промывки, чтобы удалить примеси из процесса, наряду с тем, что другая часть жидкой фазы может быть использована для рециркуляции во входной поток реактора, являясь источником воды, добавляемой во входной поток в соответствии с данным изобретением. Необязательно, часть жидкой фазы может быть использована, чтобы удалять менее чистое гидрированное ароматическое нитросоединение из процесса.
Такой режим функционирования является предпочтительным, когда реактор производит низкие концентрации легких примесей и более высокие концентрации тяжелых примесей.
Тяжелые примеси предпочтительно удаляются из системы реактора посредством промывки рециркуляционной линии реактора жидкостью, расход которой обычно составляет от 0,1 до 0,3 от расхода продукта.
Функционирование в этом режиме имеет дополнительное преимущество по отношению к превращению нитробензола. Найдено, что сконденсированная газовая фаза от реакции содержит значительно более низкие концентрации нитробензола, чем жидкий продукт реактора. Эта сконденсированная газовая фаза может быть использована в качестве конечного продукта, а непрореагировавший нитробензол будет в основном возвращен назад в реактор, и ему будет предоставлена новая возможность для реакционного взаимодействия, хотя некоторая часть нитробензола будет удаляться посредством промывочного потока. Удаляемое количество будет зависеть от расхода промывочного потока. Общим конечным результатом является более высокая степень преобразования нитробензола в анилин.
Также извлеченный водород может быть возвращен во впускную сторону реактора, например, посредством добавления этого повторно используемого водорода в поток свежего водорода перед точкой впуска водорода или в этой точке.
Рециркуляция воды или инертного растворителя из отходящих продуктов реактора, необязательно, посредством рециркуляции части отходящих продуктов реактора, может быть выполнена посредством добавления этой повторно используемой воды или инертного растворителя к потоку жидкого ароматического соединения.
Предпочтительно, реактор функционирует адиабатически и при одинаковом давлении вдоль реактора.
Гидрирование выполняется при использовании катализатора, чтобы катализировать реакцию гидрирования. Подходящие катализаторы могут содержать металлы группы VIII Периодической таблицы элементов (такие как никель, платина или палладий), например, палладий, нанесенный на носитель из глинозема. Катализатор может, необязательно, содержать небольшие количества железа, свинца, ванадия, платины, бария или других металлов. Эти дополнительные элементы могут суммарно обычно обеспечиваться в количестве менее чем 5% масс. в расчете на общую массу катализатора в целом.
Катализатор может обеспечиваться носителем катализатора, таким как глинозем, кремнезем, диоксид титана или другой носитель. Носитель имеет обычно форму стержней или сфер или любую другую геометрическую форму, например, сфер диаметром от 1/16 до 1/8 дюйма (1,6-3,2 мм). В качестве альтернативы, катализатор может быть обеспечен в форме экструдатов, доступных в различных формах, например, в виде цилиндров, трилистников, четырехлистников и т.п.
Типичный объемный расход подаваемого материала по отношению к объему катализатора может находиться в интервале от 0,2 до 2 ч-1, предпочтительно в интервале от 0,5 до 1,5 ч-1.
Когда реагенты подаются на впускной стороне реактора, потоки продуктов в реакторе являются параллельными. Это означает, что потоки, являются ли они жидкостью или газом, протекают через реактор в одном и том же направлении от впускной стороны к выпускной стороне.
Реактор с неподвижным слоем предпочтительно является реактором со слоем насадки со струйным протеканием. Реактор может функционировать адиабатически. Поток в реакторе может быть вертикальным, при впускной стороне и выпускной стороне, расположенных одна над другой. Наиболее предпочтительно, применяется поток сверху вниз, когда впускная сторона расположена над выпускной стороной. Также возможен поток снизу вверх, когда впускная сторона расположена под выпускной стороной.
Для того чтобы лучше регулировать парциальное давление водорода в дополнительной степени, реактор может быть снабжен охлаждающим оборудованием, таким как, например, кожухо-трубные, пластинчатые и/или спиральные теплообменные системы.
В соответствии со вторым аспектом данного изобретения предлагается смесь первичного ароматического амина и воды, где данная смесь получена способом в соответствии с первым аспектом данного изобретения.
В соответствии с третьим аспектом данного изобретения предлагается смесь первичного ароматического амина и воды, получаемая способом в соответствии с первым аспектом данного изобретения, где данная смесь также содержит менее чем 7500 ч./млн соединений, имеющих группы, являющиеся результатом гидрирования ароматических групп первичного ароматического амина.
Предпочтительно, соединения, имеющие группы, являющиеся результатом гидрирования ароматических групп первичного ароматического амина, присутствуют в количестве менее чем 5000 ч./млн, например, в интервале от 100 ч./млн до 5000 ч./млн.
Указанные выше величины в ч./млн-1 относятся к общей массе компонента по отношению к общей массе смеси.
Смесь, получаемая или полученная в соответствии с данным изобретением, обладает тем преимуществом, что не требуется дополнительной очистки смеси перед применением смеси в процессе производства изоцианатов.
В частности, в случае, когда первичным ароматическим амином является анилин, не требуется очистки смеси, когда смесь используется для превращения анилина в метилдифенилдиамин (MDA), который, в свою очередь, является предшественником в производстве метилдифенилдиизоцианата (MDI).
Независимые и зависимые пункты формулы изобретения определяют конкретные и предпочтительные отличительные признаки данного изобретения. Отличительные признаки зависимых пунктов формулы изобретения могут быть объединены с отличительными признаками независимых пунктов или других зависимых пунктов формулы изобретения в соответствующих случаях.
Вышеуказанные и другие характеристики, отличительные особенности и преимущества данного изобретения станут очевидными из приведенного ниже подробного описания, представленного в сочетании с сопроводительными чертежами, которое иллюстрирует на примерах принципы данного изобретения. Это описание приведено лишь в качестве примера и не предполагает ограничения объема данного изобретения. Ссылки на фигуры, указанные ниже, относятся к сопроводительным чертежам.
Фиг.1, 2 и 3 представляют собой схематические виды, иллюстрирующие процессы в соответствии с данным изобретением.
Одинаковые обозначения относятся к одним и тем же, подобным или аналогичным элементам на разных фигурах.
Данное изобретение будет теперь описано по отношению к конкретным вариантам осуществления.
Следует заметить, что термин «содержащий» или «включающий», используемый в формуле изобретения, не должен интерпретироваться как ограниченный средствами, перечисленными после него; он не исключает другие элементы или стадии. Он, соответственно, должен интерпретироваться как указывающий на присутствие приведенных отличительных признаков, стадий или компонентов, на которые он ссылается, однако это не исключает присутствия или добавления одного или нескольких других отличительных признаков, стадий или компонентов или же их комбинаций. Соответственно, объем выражения «устройство, содержащее средства A и B, не должно ограничиваться устройствами, состоящими лишь из компонентов A и B. Это означает, что по отношению к данному изобретению лишь релевантные компоненты устройства представляют собой A и B.
На протяжении этого описания делается ссылка на «один из вариантов осуществления» или «вариант осуществления». Такая ссылка указывает, что конкретный отличительный признак, описанный в отношении варианта осуществления, включен по меньшей мере в один вариант осуществления данного изобретения. Соответственно, фразы «в одном из вариантов осуществления» или «в варианте осуществления», приведенные в различных местах данного описания, необязательно относятся к одному и тому же варианту осуществления, хотя они и могут относиться к нему. Кроме того, конкретные отличительные признаки или характеристики могут быть объединены любым подходящим образом в одном или нескольких вариантах осуществления, как это будет очевидно среднему специалисту в данной области техники.
Принцип изобретения раскрыт далее в данном документе посредством различных испытаний, проведенных при использовании различных молярных отношений H2O/H2 во входном потоке реактора «нитробензол в анилин» со слоем насадки со струйным протеканием.
При использовании реактор при параметрах подачи и установочных параметрах, представленных в таблице I, воду подавали при различных отношениях по сравнению с водородом во входном потоке. Были испытаны два разных катализатора. Первый катализатор (cat I) представляет собой палладиевый катализатор, активированный железом, на носителе из глинозема (сферы 1/16 дюйма (1,6 мм)). Второй катализатор (cat II) представляет собой палладиевый катализатор гидрирования на носителе из глинозема, коммерчески доступный от Johnson Matthey (катализатор гидрирования Тип 310/2 E 1,2 мм).
Таблица I
Испытание 1 2 3 4 5 6
Катализатор I I I I II II
Подача H2 (моль/ч.) 0,277 0,277 0,277 0,277 0,277 0,277
Нитробензол (моль/ч.) 0,072 0,072 0,072 0,072 0,072 0,072
Анилин (моль/ч.) 0,582 0,582 0,582 0,582 0,582 0,582
Вода (моль/ч.) 1,667 0,833 0,417 0 1,667 0
Молярное отношение H2O/H2 6 3 1,5 0 6 0
Заданное значение температуры (ºC) 250 250 250 250 250 250
Давление (бар изб. давл.) 20 20 20 20 20 20
Масса катализатора (г) 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0
Давление в «бар изб. давл.» представляет собой величину давления, на которое оно превышает фактическое давление окружающей среды (манометрическое давление в барах), выраженное в барах.
В таблице II ниже указано количество избыточно-восстановленных компонентов в отходящих продуктах реактора, как определено с помощью газовой хроматографии, (таких как бензол, циклогексиламин, циклогексанол, циклогексанон, дициклогексиламин, циклогексилиденанилин, N-циклогексиланилин и дифениламин). Видно, что при уменьшении молярного отношения воды к водороду обнаруживается увеличение избыточно-восстановленных компонентов.
Таблица II
Испытание 1 2 3 4 5 6
Избыточно-восстановленные компоненты (ч./млн)
Бензол 80 86 79 98 68 40
Циклогексиламин 22 149 235 1515 0 546
Циклогексанол 58 123 253 1018 40 46
Циклогексанон 952 2289 2968 3818 610 2772
Дициклогексиламин 0 0 0 249 0 0
Циклогексилиденанилин 101 436 1256 2428 0 761
N-циклогексиланилин 75 713 1800 11039 19 4583
Дифениламин 135 316 484 704 124 441
Суммарно* (ч./млн) 1423 4112 7075 20869 861 9189
Молярное отношение H2O/H2 6 3 1,5 0 6 0
Промышленный способ в соответствии с данным изобретением схематически представлен на фиг.1. Данный способ описывает, в качестве примера, процесс превращения нитробензола в анилин. Технологическое оборудование содержит реактор 101 с неподвижным слоем насадки со струйным протеканием, имеющий впускную сторону 103 и выпускную сторону 105, причем впускная сторона 103 расположена над выпускной стороной 105.
На впускной стороне обеспечивается поток 201 жидкого нитробензола и поток 203 газообразного водорода. К потоку 201 нитробензола добавляется рецикловый поток 205, содержащий воду.
Реактор 101, содержащий неподвижный слой 107 катализатора, содержащего палладий, превращает нитробензол и водород, протекающие параллельно сверху вниз через реактор 101, в анилин. Неподвижный слой 107 может содержать один или несколько последовательных слоев катализатора. На впускной стороне 103 установлены температура примерно от 160ºC до 210ºC и давление примерно от 25 бар изб. давл. (2,5 МПа изб. давл.) до 45 бар изб. давл. (4,5 МПа изб. давл.). На выпускной стороне 105 установлены температура примерно от 240ºC до 280ºC и давление примерно от 21 до 45 бар изб. давл. (2,1-4,5 МПа изб. давл.). Отходящие продукты 207 реактора выводятся из реактора 101 на выпускной стороне 105. Отходящие продукты 207 реактора разделяют на первый газовый поток 211 и первый жидкостной поток 209 посредством первого фазоразделителя 109. Первый газовый поток 211, охлажденный охлаждающим средством 111, снова подвергается фазовому разделению с помощью фазоразделителя 113 на второй газовый поток 215 и второй жидкостной поток 213. Второй газовый поток 215, охлажденный охлаждающим средством 115, снова подвергается фазовому разделению с помощью фазоразделителя 117 на третий газовый поток 219 и третий жидкостной поток 217. Третий газовый поток 219 дополнительно охлаждается охлаждающим средством 119 и еще раз после охлаждения предоставляется жидкая фаза в виде жидкостного потока 221 посредством отделения этой жидкой фазы от отходящего водорода 223 с помощью фазоразделителя 121.
Жидкостные потоки 209 (после охлаждения охлаждающим средством 123), 213 и 217 объединяют и разделяют на рецикловый поток 205 и жидкостной поток 206 для дополнительной обработки. Жидкостные потоки 206 и 221 объединяют и дополнительно охлаждают охлаждающим средством 125. Охлажденный жидкий продукт реакции 223 подают в средство 127 для разделения жидкой фазы, в котором анилин 225 отделяют от водного отходящего продукта 227. Анилин может быть подвергнут дополнительной очистке 500.
В этом способе реактор 101 функционирует адиабатически.
Расходы для отходящих продуктов реактора, повторно используемых посредством жидкостного потока 205 и сырьевого потока 203 газообразного водорода, являются такими, что на впускной стороне молярное отношение воды к водороду (воды, присутствующей в рецикловом потоке 205) находится в интервале от 2 до 4, например 3. Подача водорода выполняется при избытке от 20% до 25% от стехиометрического количества по отношению к нитробензолу.
Испытания показали, что посредством изменения молярного отношения воды к водороду на впускной стороне между 1,8 и 7 состав отходящих продуктов 207 реактора, выпускаемых из реактора 101, может включать менее чем 7500 ч./млн избыточно-гидрированных производных нитробензола, в то время как выход анилина является удовлетворительным.
Второй способ в соответствии с данным изобретением показан схематически на фиг.2. Одинаковые цифровые обозначения относятся к одним и тем же элементам, как поясняется для фиг.1. Способ также включает доводочный узел 301. После обеспечения жидкостного потока 206 для дополнительной обработки жидкостной поток 206 подается в доводочный узел 301 вместе с добавлением небольшого количества газообразного водорода 303. Доводочный узел превращает основную часть нитробензола в потоке 206 в анилин. Обеспечивается доведенный жидкостной поток 216. Жидкостные потоки 216 и 221 объединяют и дополнительно обрабатывают, как в способе на фиг.1.
Третий способ в соответствии с данным изобретением показан схематически на фиг.3. Одинаковые цифровые обозначения относятся к одним и тем же элементам, как поясняется для фиг.1.
Реактор 101 с неподвижным слоем снабжен двумя последовательными неподвижными слоями 107 и 108 катализатора. Из первого жидкостного потока 209 отделяют небольшой поток 411 для промывки 412 и удаления тяжелых загрязняющих веществ.
Оставшаяся часть первого жидкостного потока 209, после охлаждения и отделения части 301, объединяется с третьим жидкостным потоком 217 и рециркулируется к впускной стороне 103 реактора 101 в качестве рециклового потока 205.
Второй жидкостной поток 213 вводится в доводочный узел 401 вместе с добавлением небольшого количества газообразного водорода 403. Доводочный узел преобразует основную часть нитробензола в потоке 213 в анилин. Предоставляется доведенный жидкостной поток 405. Жидкостные потоки 405 и 221 объединяют и дополнительно обрабатывают, как в способе на фиг.1.
Следует понимать, что, хотя предпочтительные варианты осуществления и/или материалы были рассмотрены для предоставления вариантов осуществления в соответствии с данным изобретением, различные модификации или изменения могут быть сделаны без отклонения от объема и сущности данного изобретения.

Claims (5)

1. Способ гидрирования ароматического нитросоединения, включающий:
- обеспечение потока газообразного водорода и потока жидкого ароматического нитросоединения;
- обеспечение каталитического реактора с неподвижным слоем, имеющего впускную сторону и выпускную сторону;
- подачу в указанную впускную сторону указанного потока газообразного водорода и указанного потока жидкого ароматического нитросоединения;
- превращение указанного газообразного водорода и указанного ароматического нитросоединения в ароматический амин, посредством чего обеспечиваются отходящие продукты реактора, содержащие указанный ароматический амин и воду;
- выведение указанных отходящих продуктов реактора из реактора на выпускной стороне указанного реактора;
в котором во впускную сторону реактора подается вода при молярном отношении числа молей воды к числу молей водорода, находящемся в интервале от 1,5 до 7,5.
2. Способ гидрирования ароматического нитросоединения по п.1, в котором указанным ароматическим нитросоединением является динитротолуол.
3. Способ гидрирования ароматического нитросоединения по п.1, в котором указанным ароматическим нитросоединением является нитробензол.
4. Способ гидрирования ароматического нитросоединения по любому из пп.1-3, в котором часть отходящих продуктов реактора рециркулируют во впускную сторону реактора.
5. Способ гидрирования ароматического нитросоединения по любому из пп.1-3, в котором по меньшей мере часть воды из отходящих продуктов реактора рециркулируют во впускную сторону реактора.
RU2012144330/04A 2010-03-18 2010-03-18 Способ преобразования ароматического нитросоединения в амины RU2518110C1 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2010/053529 WO2011113491A1 (en) 2010-03-18 2010-03-18 Process for the conversion of aromatic nitro compound into amines

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012144330A RU2012144330A (ru) 2014-04-27
RU2518110C1 true RU2518110C1 (ru) 2014-06-10

Family

ID=43466561

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012144330/04A RU2518110C1 (ru) 2010-03-18 2010-03-18 Способ преобразования ароматического нитросоединения в амины

Country Status (13)

Country Link
US (1) US9533939B2 (ru)
EP (1) EP2547647B1 (ru)
JP (1) JP5711768B2 (ru)
KR (1) KR101797255B1 (ru)
CN (1) CN102811996B (ru)
AU (1) AU2010348909A1 (ru)
BR (1) BR112012021120A2 (ru)
CA (1) CA2789032A1 (ru)
ES (1) ES2444967T3 (ru)
MX (1) MX2012010496A (ru)
PT (1) PT2547647E (ru)
RU (1) RU2518110C1 (ru)
WO (1) WO2011113491A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2805504C2 (ru) * 2018-10-17 2023-10-18 Чайна Петролиум & Кемикал Корпорейшн Способ замещения газа, аппарат для замещения газа и способ проведения реакции гидрирования нитросоединения

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2757088B1 (de) * 2013-01-22 2016-08-03 Covestro Deutschland AG Verfahren zur Herstellung von aromatischen Aminen
CA2898320C (en) * 2013-03-14 2017-09-05 Teleflex Medical Incorporated Optical fiber based antimicrobial ultraviolet radiation therapy system
WO2018187812A1 (en) * 2017-04-07 2018-10-11 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona High-rate treatment of 3-nitro-1,2,4-triazol-5-one (nto) and other munitions compounds
CN111056949B (zh) 2018-10-17 2021-05-11 中国石油化工股份有限公司 连续反应、再生、活化制苯胺反应装置及反应方法
WO2024205665A1 (en) * 2023-03-31 2024-10-03 ExxonMobil Technology and Engineering Company Epoxy-based thermoset polymers using mixed aromatic amines

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB596287A (en) * 1944-01-28 1948-01-01 Standard Oil Dev Co Improvements in the production of aromatic amines
US2458214A (en) * 1944-06-26 1949-01-04 Shell Dev Hydrogenation of nitro compounds
US6479704B1 (en) * 2001-04-20 2002-11-12 Air Products And Chemicals, Inc. Hydrogenation with monolith reactor under conditions of immiscible liquid phases
RU2202537C2 (ru) * 1995-08-04 2003-04-20 Байер Аг Водосодержащий толуилендиамин, пригодный для хранения или транспортировки в жидком виде, способ его получения и способ получения толуилендиизоцианата

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB508024A (en) 1936-12-23 1939-06-23 Chem Ind Basel Production and purification of compounds of the suprarenal cortical hormone series
BE754868A (fr) 1969-08-16 1971-02-15 Basf Ag Procede pour la mise en oeuvre de reactions exothermiques entreun gaz et un liquide
DE4428017A1 (de) * 1994-08-08 1996-02-15 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung von aromatischen Aminen
FR2741877B1 (fr) 1995-12-01 1998-02-13 Rhone Poulenc Chimie Procede d'hydrogenation de composes nitres aromatiques
DE102006035203A1 (de) * 2006-07-29 2008-01-31 Bayer Materialscience Ag Verfahren zur Herstellung von aromatischen Aminen

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB596287A (en) * 1944-01-28 1948-01-01 Standard Oil Dev Co Improvements in the production of aromatic amines
US2458214A (en) * 1944-06-26 1949-01-04 Shell Dev Hydrogenation of nitro compounds
RU2202537C2 (ru) * 1995-08-04 2003-04-20 Байер Аг Водосодержащий толуилендиамин, пригодный для хранения или транспортировки в жидком виде, способ его получения и способ получения толуилендиизоцианата
US6479704B1 (en) * 2001-04-20 2002-11-12 Air Products And Chemicals, Inc. Hydrogenation with monolith reactor under conditions of immiscible liquid phases

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2805504C2 (ru) * 2018-10-17 2023-10-18 Чайна Петролиум & Кемикал Корпорейшн Способ замещения газа, аппарат для замещения газа и способ проведения реакции гидрирования нитросоединения
RU2806024C2 (ru) * 2018-10-17 2023-10-25 Чайна Петролиум & Кемикал Корпорейшн Способ проведения реакции гидрирования нитросоединения и установка проведения реакции гидрирования

Also Published As

Publication number Publication date
MX2012010496A (es) 2012-10-09
CN102811996B (zh) 2014-10-01
CA2789032A1 (en) 2011-09-22
KR20130059332A (ko) 2013-06-05
AU2010348909A1 (en) 2012-08-23
US20130006018A1 (en) 2013-01-03
RU2012144330A (ru) 2014-04-27
JP5711768B2 (ja) 2015-05-07
JP2013522247A (ja) 2013-06-13
EP2547647B1 (en) 2014-01-08
BR112012021120A2 (pt) 2016-05-17
CN102811996A (zh) 2012-12-05
ES2444967T3 (es) 2014-02-27
EP2547647A1 (en) 2013-01-23
US9533939B2 (en) 2017-01-03
KR101797255B1 (ko) 2017-11-13
WO2011113491A1 (en) 2011-09-22
PT2547647E (pt) 2014-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2518110C1 (ru) Способ преобразования ароматического нитросоединения в амины
JP5599130B2 (ja) トルエンジイソシアネートの製造方法
KR101685699B1 (ko) 이소시아네이트의 기상 제조 방법
JP6743068B2 (ja) 化学反応用塩化水素製造方法
KR100938664B1 (ko) 아민의 제조 방법
TWI729085B (zh) 丙烯的環氧化方法
US9504933B2 (en) Hydrocarbon feed flexible high pressure nitration plant design
KR101429417B1 (ko) 폴리이소시아네이트의 제조 방법 및 폴리이소시아네이트의 제조 장치
EP3181220A1 (en) A process for removing a heterogeneous catalyst from a reaction product and a process for producing an aromatic amine
JP5040460B2 (ja) キシリレンジアミンの製造方法
JP4791783B2 (ja) ポリイソシアネートの製造方法
EP2559659A1 (en) A process for separating hydrogen chloride gas out of a mixture of hydrogen chloride and phosgene
KR20190047031A (ko) 무색 아민의 존재 하에서의 혼합물의 수소화 방법

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210319