Спосіб одержання аніліну

Спосіб одержання аніліну каталітичним рідкофазним гідруванням нітробензолу при темпе ратурі 120-170°С і тиску 80-200 атм у реакторі зі стаціонарним шаром каталізатора, який відрізняється тим, що 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, і уведення водню здійснюється в двох місцях у рециркулюючу рідину з його частковим поглинанням і безпосередньо на вході другої стадії Винахід відноситься до загального органічного і нафтохімічного синтезу, а саме до одержання аніліну 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 A M "Анилин", - М, Химия, 1984 г-152 с, ил] Найбільше застосування в промисловості знайшов спосіб газофазного і рідкофазного каталітичного гідрування, при цьому більшість світових виробників аніліну віддають перевагу першому з 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 №5330691, 1978г відомий спосіб проведення газофазного гідрування, при якому гідрування проводять у кожухотрубчатому реакторі на стаціонарному шарі каталізатора при температурах 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 на слідок 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°С 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 циклогексиламжу і застосовуються спеціальні міри для запобігання гідрування ядра [патент США№3270057,1966г] З патенту США №4415754, 1983г відомий спосіб одержання аніліну з нітробензолу, забрудненого полжітрофенолами і кислотами Стадія гідрування відбувається на стаціонарному шарі платинового (паладієвого) каталізатора при температурі 100-300°С и тиску 3,5-25,5атм Для зняття тепла реакції в реакторі використовується випаровування частини аніліну, подальша його конденсація і повернення в процес гідрування ю СО 00 ю 54835 З збірника "Каталитический синтез ароматических аминов" (Грачев A M и др , Л , ГИПХ, 1975г С 16-22) відомий спосіб гідрування нітробензолу на стаціонарному шарі паладієвого каталізатору при тиску до 200атм і температурі 120-150°С в середовищу аніліну Для зняття тепла в системі використовувався рецикл газової фази З "Химическая промышленность", 1968, №3, с 215 (Овчинников П Н и др) відомий спосіб рідкофазного каталітичного гідрування на стаціонарному шарі каталізатора, що є прототипом пропонованого технічного рішення 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 80230°С и тиску 80-200атм Виділене тепло відводять продуктами реакції і надлишковим воднем, що циркулює через шар каталізатора й охолоджується в зовнішньому контурі циклу Таким чином, усі ВІДОМІ рідкофазні способи одержання аніліну мають подібні, ІСТОТНІ недоліки для відведення з системи тепла, що виділилося, необхідно застосовувати великий рецикл водню, що сильно 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 інтенсивними перемішуючими пристроями дозволяє вирішити проблему з відводом реакційного тепла, однак 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 каталізатора, у реакторі колонного типу в безперервному режимі в середовищі аніліну при відносно невисоких температурах При цьому досягається висока питома продуктивність реактора, конверсія нітробензолу складає, принаймні, 99 95%, вихід аніліну - не менш 99 2% Це досягається за рахунок того, у процесі гідрування 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 95-99% реакційного тепла, що приділяється 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 Значна питома продуктивність реактора при відносно невисоких температурах - 120150°С 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 процесу Від сутність 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 поз 1 у рецикл насосом поз 4 У змішувачі поз 5 рециркулюєма рідина змішується з потоком водню, і в теплообміннику поз 6 відбувається часткове розчинення 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 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 0% АНІЛІН, ЩО утворюється в основному об'ємі реактора на першій стадії анілін у КІЛЬКОСТІ рівному подаваному нітробензолові, надходить у реактор поз 1а (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 1 а 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 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 6 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 0% 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 на стадію виділення товарного аніліну методом дистиляції Нижче проведені приклади конкретної реалізації процесу одержання аніліну рідкофазним гід 54835 руванням нітробензолу Приклад 1 Технологічна схема змонтована ВІДПОВІДНО ДО фіг 2 реактор загальним обсягом 750см3 заповнений внавал сплавним нікель-алюмінієвим каталізатором Відбір каталізату в рецикл здійснюється таким чином, що в першій стадії процесу бере участь каталізатор об'ємом 600см3, а на другій стадії - 150см3 Витрата в рециклі рідкої фази 15л/годину, витрата вихідного нітробензолу 190см /годину, витрата водню, подаваного в рецикл - 150 л/годину, на другу стадію - 120л/годину Температура на вході в реактор 120°С, на виході з реактора 135°С, тиск у реакторі ЮОатм На виході з реактора каталізат містить 0 013% нітробензолу, вихід по аніліну складає 99 6% Приклад 2 Використовується та ж експериментальна установка, що й у прикладі 1 Витрата в рециклі рідкої фази 15 л/годину, витрата вихідного нітробензолу 250см3/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 120атм На виході з реактора каталізат містить 0 015% нітробензолу, вихід по аніліну складає 99 4% Приклад З Технологічна схема змонтована ВІДПОВІДНО ДО фіг 1 Реактор загальним обсягом 750см3 заповне ний внавал сплавним нікель-алюмінієвим каталізатором Адіабатичний реактор-дозрівач має об'єм 30см3 і заповнений внавал каталізатором 0 5% паладій на вуглеці Витрата в рециклі рідкої фази 15л/годину, витрата вихідного нітробензолу 210см /годину, витрата водню, подаваного в рецикл - 160л/годину, на другу стадію - 120л/годину Температура на вході в основний реактор 120°С, на вході в реактор-дозрівач 135°С, тиск в реакторах ЮОатм На виході з реактора-дозрівача каталізат містить 0 006% нітробензолу, вихід по аніліну складає 99 3% Приклад 4 Використовується та ж експериментальна установка, що й у прикладі 3 Витрата в рециклі рідкої фази 15л/годину, витрата вихідного нітробензолу 250см3/годину, витрата водню, подаваного в рецикл -190л/годину, на другу стадію -120л/годину Температура на вході в основний реактор 125°С, на вході в реактор-дозрівач 145°С, тиск у реакторах ІЗОатм На виході з реактора-дозрівача каталізат містить 0 008% нітробензолу, вихід по аніліну складає 99 2% Перелік схем 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 водень сдування каталізат на стадію виділення 54835 , сдування каталізат на стадію виділення нітробензол Фіг.2 Підписано до друку 03 04 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24