UA54835A - Спосіб одержання аніліну - Google Patents

Abstract

Спосіб одержання аніліну каталітичним рідкофазним гідруванням нітробензолу при температурі 120-170 °С і тиску 80-200 атм у реакторі зі стаціонарним шаром каталізатора. Процес проводять у дві стадії: на першій стадії спрацьовується максимальна кількість вихідного нітробензолу, при цьому відбувається виділення 95-99 % реакційного тепла, що відводиться за рахунок рециклу рідкої фази, на другій стадії гідрування проходить в адіабатичному режимі, при цьому обидві стадії можуть протікати як в одному апараті (реакторі), так і різних, послідовно з'єднаних між собою. Уведення водню здійснюється в двох місцях: у рециркулюючу рідину з його частковим поглинанням і безпосередньо на вході другої стадії.

Description

Опис винаходу

Винахід відноситься до загального органічного і нафтохімічного синтезу, а саме до одержання аніліну 2 каталітичним рідкофазним гідруванням нітробензолу.

Відомі різні способи одержання аніліну, наприклад амінування фенолу, хлорбензолу, амоноліз бензолу і відновлення нітробензолу на чавунній стружці (метод Бешана) |Николаев Ю.Т., Якубсон А.М. "Анилин", - М.,

Химия, 1984 г.-152 с., ил.Ї1. Найбільше застосування в промисловості знайшов спосіб газофазного і рідкофазного каталітичного гідрування, при цьому більшість світових виробників аніліну віддають перевагу першому з 70 зазначених способів гідрування.

Оскільки гідрування нітробензолу є високо екзотермічною реакцією з тепловим ефектом 465.24кдж/моль, то однією з проблем є відвід з реакційної системи виділеного тепла.

З патенту Японии Мо5330691, 1978г. відомий спосіб проведення газофазного гідрування, при якому гідрування проводять у кожухотрубчатому реакторі на стаціонарному шарі каталізатора при температурах 72 180-200 "С и тисках близьких до атмосферного. Недоліком даного способу є попередній випар нітробензолу і великий рецикл водню в процесі гідрування для зняття тепла, що виділилося, а також високі температури процесу і як наслідок застосування в межтрубном просторі реактора висококиплячих теплоносіїв або води з високим тиском.

Гідрування в рідкій фазі дозволяє проводити процес при більш низьких температурах, ніж газофазне гідрування. Крім того, у цьому випадку немає необхідності попереднього випару нітробензолу і використовувати в процесі великий рецикл водню. Відомий метод рідкофазного гідрування в реакторі з перемішувальним пристроєм і з суспендованим каталізатором нікель на кізельгурі при температурі 150-170" і тиску 1-10атм.

Гідрування проводять у середовищі аніліну, що утворює воду і частину аніліну відганяють за рахунок тепла, що виділяється. У цих умовах утворяться великі кількості циклогексиламіну і застосовуються спеціальні міри для запобігання гідрування ядра (патент США Мо3270057,1966Г.|. «

З патенту США Мо4415754, 1983г. відомий спосіб одержання аніліну з нітробензолу, забрудненого полінітрофенолами і кислотами. Стадія гідрування відбувається на стаціонарному шарі платинового (паладієвого) каталізатора при температурі 100-300" и тиску 3,5-25,5атм. Для зняття тепла реакції в реакторі використовується випаровування частини аніліну, подальша його конденсація і повернення в процес гідрування. о

З збірника "Каталитический синтез ароматических аминов" (Грачев А.М. и др., Л., ГИПХ, 1975г. С.16-22) «9 відомий спосіб гідрування нітробензолу на стаціонарному шарі паладієвого каталізатору при тиску до 200атм і температурі 120-1507С в середовищу аніліну. Для зняття тепла в системі використовувався рецикл газової фази. со

З "Химическая промьішленность", 1968, Мо3, с.215. (Овчинников П.Н. и др.) відомий спосіб рідкофазного «Її каталітичного гідрування на стаціонарному шарі каталізатора, що є прототипом пропонованого технічного 3о рішення. о

Апарат складається з порожньої труби, в якій підвішені кошики з каталізатором. Нітробензол і водень подають з низу. Апарат працює з контактним навантаженням 0.8кг нітробензолу на 1л кат у годину. Гідрування проводять при температурі 80-2307"С и тиску 80-200атм. Виділене тепло відводять продуктами реакції і « надлишковим воднем, що циркулює через шар каталізатора й охолоджується в зовнішньому контурі циклу. З

Таким чином, усі відомі рідкофазні способи одержання аніліну мають подібні, істотні недоліки - для с відведення з системи тепла, що виділилося, необхідно застосовувати великий рецикл водню, що сильно з» ускладнює апаратурне оформлення процесу і підвищує вартість кінцевого продукту, або проведення процесу при високій температурі і низькому тиску для випару частини продуктів реакції або розчинника, що приводить до утворення великої кількості побічних продуктів і знижує продуктивність системи. Застосування реакторів з |нтенсивними перемішуючими пристроями дозволяє вирішити проблему з відводом реакційного тепла, однак і-й застосування в них дрібнодисперсних суспендованих каталізаторів робить необхідним застосування системи «» відділення продуктів реакції від часточок каталізатора, і, такі процеси, як правило, є періодичними.

Пропонований нами винахід дозволяє проводити гідрування нітробензолу на стаціонарному шарі бо каталізатора, у реакторі колонного типу в безперервному режимі в середовищі аніліну при відносно невисоких

Ге) 20 температурах. При цьому досягається висока питома продуктивність реактора, конверсія нітробензолу складає, принаймні, 99.9595, вихід аніліну - не менш 99.295. Це досягається за рахунок того, у процесі гідрування сл виведення реакційного тепла здійснюється за рахунок рециклювання більшої частини каталізату. Висока конверсія нітробензолу досягається завдяки проведенню синтезу в дві стадії: на першій стадії спрацьовується максимальна кількість вихідного нітробензолу, при цьому відбувається виділення 95-9995 реакційного тепла, що 29 приділяється за рахунок рециклу рідкої фази, на другій стадії гідрування проходить в адіабатичному режимі. в. При цьому, обидві стадії можуть протікати як в одному апараті (реакторі), так і різних, послідовно з'єднаних між собою. Значна питома продуктивність реактора при відносно невисоких температурах - 120-1507С визначається тим, що введення водню в реакційну систему також проводять у дві стадії: у рециклюєму рідку фазу і безпосередньо в другу стадію процесу. При цьому низькі температури приводять до значної селективності 60 процесу. Відсутність розчинника полегшує процес виділення товарного аніліну на стадії дистиляції.

На фіг.1 приведена принципова технологічна схема процесу гідрування нітробензолу при проведенні двох стадій гідрування в різних реакторах. Каталізат, що складається переважно з аніліну і реакційної води, забирається з верхньої частини першого реактора по3з.1 у рецикл насосом поз.4. У змішувачі поз.5 рециркулюєма рідина змішується з потоком водню, і в теплообміннику поз.б відбувається часткове розчинення бо водню в каталізаті і його охолодження до необхідної температури. На вході в реактор поз.1 каталізат змішується з вихідним нітробензолом, подача якого здійснюється з ємності по3з.2 насосом-дозатором поз.3, і надходить на вхід у реактор. Витрата рециклу підбирається таким чином, щоб концентрація нітробензолу на вході в реактор складала величину 1.5-3.095. Анілін, що утворюється в основному об'ємі реактора на першій стадії анілін у кількості рівному подаваному нітробензолові, надходить у реактор поз. Та (реактор-дозрівач) на другу стадію процесу. Проходячи через нерухомий шар каталізатора, що розташований в реакторі-дозрівачі поз.1а, відбувається спрацьовування залишкового нітробензолу в анілін в адіабатичному режимі. При цьому для високої швидкості реакції на вхід у верхню частину реактора-дозрівача поз.ї1 а подають свіжий водень. На виході з другої стадії каталізат надходить у фазорозділювач поз.7, де відбувається відділення рідкої і 70 газової фази. Рідка фаза, що складається переважно з аніліну і реакційної води, надходить на стадію виділення товарного аніліну методом дистиляції.

На фіг.2 приведена принципова технологічна схема процесу гідрування нітробензолу при проведенні двох стадій гідрування в одному реакторі. Каталізат, що складається переважно з аніліну і реакційної води, забирається з верхньої чверті реактора поз.1 у рецикл насосом поз.4. У змішувачі поз.5 рециркулюєма рідина змішується з потоком водню, і в теплообміннику поз.б6 відбувається часткове розчинення водню в каталіаті і його охолодження до необхідної температури. На вході в реактор поз.1 каталізат змішується з вихідним нітробензолом, подача якого здійснюється з ємності поз.2 насосом-дозатором поз.3, і надходить на вхід у реактор. Витрата рециклу підбирається таким чином, щоб концентрація нітробензолу на вході в реактор складала величину 1.5-3.095. Анілін, що утворився в основному об'ємі реактора на першій стадії у кількості рівному подаваному нітробензолові, надходить на другу стадію процесу. Проходячи через шар каталізатора, розташованої у верхній чверті реактора, відбувається спрацьовування залишкового нітробензолу в анілін в адіабатичному режимі. При цьому для високої швидкості реакції під шар каталізатора у верхній чверті реактора подають свіжий водень. На виході з другої стадії каталізат надходить у фазорозділювач поз.7, де відбувається відділення рідкої і газової фази. Рідка фаза, що складається переважно з аніліну і реакційної води, надходить ов НВ стадію виділення товарного аніліну методом дистиляції.

Нижче проведені приклади конкретної реалізації процесу одержання аніліну рідкофазним гідруванням « нітробензолу.

Приклад 1.

Технологічна схема змонтована відповідно до фіг.2. реактор загальним обсягом 750см заповнений внавал ю сплавним нікель-алюмінієвим каталізатором. Відбір каталізату в рецикл здійснюється таким чином, що в першій стадії процесу бере участь каталізатор об'ємом бО0см?, а на другій стадії - 150см?. Витрата в рециклі рідкої о фази 15л/годину, витрата вихідного нітробензолу 190см/годину, витрата водню, подаваного в рецикл - 150.00 л/годину, на другу стадію - 120л/годину. Температура на вході в реактор 120"С, на виході з реактора 1357, « тиск у реакторі 100б0атм. На виході з реактора каталізат містить 0.01395 нітробензолу, вихід по аніліну складає 99,696. Іс)

Приклад 2.

Використовується та ж експериментальна установка, що й у прикладі 1. Витрата в рециклі рідкої фази 15 л/годину, витрата вихідного нітробензолу 2БОсм/годину, витрата водню, подаваного в рецикл - 200л/годину, на « другу стадію - 120л/годину. Температура на вході в реактор 135 "С, на виході з реактора 150 "С, тиск у реакторі 120батм. На виході з реактора каталізат містить 0.01595 нітробензолу, вихід по аніліну складає 99.496, З с Приклад 3. з» Технологічна схема змонтована відповідно до фіг.1. Реактор загальним обсягом 750смЗ заповнений внавал сплавним нікель-алюмінієвим каталізатором. Адіабатичний реактор-дозрівач має об'єм ЗОсм? і заповнений внавал каталізатором 0.595 паладій на вуглеці. Витрата в рециклі рідкої фази 15л/годину, витрата вихідного с 175 нітробензолу 210смЗ/годину, витрата водню, подаваного в рецикл - 1бОл/годину, на другу стадію - 12бл/годину. Температура на вході в основний реактор 120"С, на вході в реактор-дозрівач 1357С, тиск в - реакторах 100атм. На виході з реактора-дозрівача каталізат містить 0.006955 нітробензолу, вихід по аніліну о складає 99.3905.

Приклад 4. о Використовується та ж експериментальна установка, що й у прикладі 3. Витрата в рециклі рідкої фази сп 15л/годину, витрата вихідного нітробензолу 250смУ/годину, витрата водню, подаваного в рецикл -19Ол/годину, на другу стадію -120л/годину. Температура на вході в основний реактор 125"С, на вході в реактор-дозрівач 1457"С, тиск у реакторах 13батм. На виході з реактора-дозрівача каталізат містить 0.00895 нітробензолу, вихід дво по аніліну складає 99.296.

Перелік схем:

Р Фіг.1 Технологічна схема гідрування нітробензолу при проведенні процесу у дві стадії в різних апаратах.

Фіг.2 Технологічна схема гідрування нітробензолу при проведенні процесу у дві стадії в одному апараті.

Claims (1)

1. 60 Формула винаходу

   Спосіб одержання аніліну каталітичним рідкофазним гідруванням нітробензолу при температурі 120-170 "С і тиску 80-200 атм у реакторі зі стаціонарним шаром каталізатора, який відрізняється тим, що процес проводять у

   65 дві стадії: на першій стадії спрацьовується максимальна кількість вихідного нітробензолу, при цьому відбувається виділення 95-99 95 реакційного тепла, що відводиться за рахунок рециклу рідкої фази, на другій стадії гідрування проходить в адіабатичному режимі, при цьому обидві стадії можуть протікати як в одному апараті (реакторі), так і різних, послідовно з'єднаних між собою, і уведення водню здійснюється в двох місцях: у рециркулюючу рідину з його частковим поглинанням і безпосередньо на вході другої стадії. « ІС) со с « ІС в) -

   с . и? 1 щ» (ее) о 50 сл 60 б5