專利名稱：一種防老劑的生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)苯二胺類橡膠防老劑，具體為N - (1，3 二甲基丁基)-N^ -苯基對(duì)苯二胺的生產(chǎn)方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
防老劑N —(1，3 二甲基丁基)一 N z —苯基對(duì)苯二胺(防老劑4020或防老劑epro)是延長橡膠制品使用壽命的重要物質(zhì)，其在橡膠制品的應(yīng)用是通過混煉加入，均勻分散在膠料體系中，最后遷移至制品的表面形成保護(hù)膜防止熱氧和老化，從而達(dá)到延長制品使用壽命的目的。防老劑4020是目前全球輪胎用量最大的橡膠防老劑品種，抗臭氧老化龜裂和屈撓龜裂性能優(yōu)良，對(duì)熱氧、天候老化也有較好的防護(hù)作用，且對(duì)變價(jià)金屬有鈍化作用。適用于天然橡膠、順丁橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠和氯丁橡膠，與石蠟(尤其是具有支鏈的混合蠟或微晶蠟)并用，能增強(qiáng)靜態(tài)的防護(hù)效果。廣泛應(yīng)用于動(dòng)態(tài)和靜態(tài)下承受應(yīng)力和周期變形的橡膠制品，是輪胎胎面、胎側(cè)、內(nèi)胎及輸送帶等防護(hù)體系中最佳選擇品種，與防老劑4010NA相比，耐水抽提 要好，可以達(dá)到長效防護(hù)的效果。防老劑4020合成是以4-氨基二苯胺與甲基異丁基酮在5 16MPa氫壓下進(jìn)行縮合后催化加氫反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)精制、分離、造粒而得到。國內(nèi)防老劑4020催化加氫的催化劑一般采用銅為催化劑，而國夕卜多數(shù)采用貴金屬如Pt為催化劑，因此國外產(chǎn)品的質(zhì)量和收率比國內(nèi)產(chǎn)品好。目前國內(nèi)不少生產(chǎn)廠家在加快Pt催化劑的應(yīng)用研究，不過尚未工業(yè)化。從生產(chǎn)技術(shù)來看，我國橡膠防老劑4020生產(chǎn)技術(shù)雖然取得一些進(jìn)展，但與國外的先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)和應(yīng)用開發(fā)相比，在產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)水平、能源消耗、自控程度、生產(chǎn)規(guī)模、環(huán)境保護(hù)等方面都存在一定差距。國內(nèi)企業(yè)一直沿用固定床反應(yīng)器，銅系催化劑催化加氫生產(chǎn)工藝，但存在一系列弊端如:裝置壓力高，投資大，能耗高，而且產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，有害金屬粒子含量高，產(chǎn)品應(yīng)用受到一定程度的限制等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有以4-氨基二苯胺與甲基異丁基酮在5 16MPa氫壓下采用銅系催化劑催化加氫，裝置壓力高，投資大，能耗高，而且產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，有害金屬粒子含量高，產(chǎn)品應(yīng)用受到一定程度的限制等問題，提供一種防老劑N —(1，3 二甲基丁基)一 N z -苯基對(duì)苯二胺的生產(chǎn)制備方法工藝與設(shè)備。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種防老劑N —(1，3 二甲基丁基)一 N ' 一苯基對(duì)苯二胺的生產(chǎn)設(shè)備，包括氫氣管道、甲基異丁基酮管道、4-氨基-二苯胺管道、預(yù)熱器、加氫循環(huán)泵、循環(huán)加氫反應(yīng)器、催化劑加料裝置、預(yù)分離器、過濾器、旋膜蒸發(fā)器、預(yù)熱器、三相混合器、成品罐、真空泵；
其中:循環(huán)加氫反應(yīng)器連接加氫循環(huán)泵并位于加氫循環(huán)泵上方，循環(huán)加氫反應(yīng)器上部連接催化劑加料裝置，循環(huán)加氫反應(yīng)器上部通過管道連接氫氣管道、甲基異丁基酮管道和4-氨基-二苯胺管道，其中甲基異丁基酮管道和4-氨基-二苯胺管道經(jīng)預(yù)熱器連接循環(huán)加氫反應(yīng)器，循環(huán)加氫反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)有三相混合器，循環(huán)加氫反應(yīng)器上部與加氫循環(huán)泵出口通過管道相連，循環(huán)加氫反應(yīng)器底部與加氫循環(huán)泵進(jìn)口連接；
其中:預(yù)分離器的進(jìn)料口與加氫循環(huán)泵出口管道相連，預(yù)分離器的上端與過濾器上部相連，預(yù)分離器的下端與加氫循環(huán)泵進(jìn)口管道相連；
其中:過濾器連接旋膜蒸發(fā)器，旋膜蒸發(fā)器底部連接成品罐，旋膜蒸發(fā)器上部與真空泵連接。進(jìn)一步，所述氫氣管道上設(shè)置有氫氣壓縮機(jī)和氫氣流量調(diào)節(jié)閥組；甲基異丁基酮管道上設(shè)有甲基異丁基酮計(jì)量泵和甲基異丁基酮流量調(diào)節(jié)閥組；4_氨基-二苯胺管道上設(shè)有4-氨基-二苯胺計(jì)量泵和4-氨基-二苯胺流量調(diào)節(jié)閥組；預(yù)分離器的進(jìn)料口與加氫循環(huán)泵出口管道之間設(shè)有循環(huán)加氫反應(yīng)器液位調(diào)節(jié)閥組；預(yù)分離器的下端與加氫循環(huán)泵進(jìn)口管道之間設(shè)有催化劑循環(huán)流量調(diào)節(jié)閥組；預(yù)分離器的上端與過濾器之間設(shè)有預(yù)分離器減壓閥組。進(jìn)一步，所述循環(huán)加氫反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)有降溫盤管，外部設(shè)有加熱伴管。進(jìn)一步，所述過濾器是一個(gè)微孔多管 并列裝置。進(jìn)一步，所述旋膜蒸發(fā)器內(nèi)部由多個(gè)刮片組成。一種防老劑N —(1，3 二甲基丁基)一 N z —苯基對(duì)苯二胺的生產(chǎn)方法:
將甲基異丁基酮和4-氨基-二苯胺通過甲基異丁基酮管道和4-氨基-二苯胺管道按摩爾比1:1.05-3.0，優(yōu)選比例為1:1.05-1.2，連續(xù)經(jīng)預(yù)熱器進(jìn)入事先加入酮胺縮合催化加氫催化劑，5— 200千克，優(yōu)選20 - 80千克，和甲基異丁基酮的循環(huán)加氫反應(yīng)器，酮胺縮合催化加氫催化劑粒徑控制在10-400目，循環(huán)加氫反應(yīng)器內(nèi)有設(shè)氣、液、固三相混合器，氫氣通過氫氣管道進(jìn)入循環(huán)加氫反應(yīng)器，加氫循環(huán)器內(nèi)溫度控制在100-280°C，最佳溫度為130-220°C，壓力控制在0.5-3.5Mpa,最佳壓力為2.0-3.0 Mpa，在加氫循環(huán)泵的強(qiáng)制循環(huán)下，達(dá)到氣、液、固充分混合接觸發(fā)生加氫反應(yīng)；加氫循環(huán)泵出口設(shè)一催化劑的預(yù)分離器，含有少量催化劑的物料由預(yù)分離器頂部的溢流口出料至過濾器，過濾器的催化劑循環(huán)使用；過濾后的粗品N - (1，3 二甲基丁基)-N ' 一苯基對(duì)苯二胺，經(jīng)旋膜蒸發(fā)器在真空條件下完成精制工序，旋膜蒸發(fā)器8的溫度控制在180-280°C，最佳溫度為220-260°C，真空度控制在-0.06—-0.1 Mpa，最佳真空度為-0.08—-0.1 Mpa，得到 N — (1，3 二甲基丁基)一N ,—苯基對(duì)苯二胺。在上述過程中，所述的酮胺縮合催化加氫催化劑對(duì)芳胺與酮的還原胺化反應(yīng)具有較高的反應(yīng)活性和選擇性；并且具有耐強(qiáng)力沖刷的強(qiáng)度。酮胺縮合催化加氫催化劑的主要成分為鉬(Pt)、鈀(Pd)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋁(Al)、鑰(Mo)、鉻(Cr)和三氧化二鋁、活性炭、納米金屬膠體中的至少一種，其中鉬(Pt)、鈀(Pd)、鎳(Ni)、銅(Cu)主要金屬含量為0.2—99.99%(質(zhì)量%)，其它0.01%—99.8%(質(zhì)量%)，目數(shù)為10—400 (目)，酮胺縮合催化加氫催化劑較為優(yōu)選的主要成分及含量為鎳(Ni) 91%、鑰(Mo) 2.5%、鋁(Al) 6.5%。本發(fā)明所述的循環(huán)加氫反應(yīng)器位于加氫循環(huán)泵上方，在加氫循環(huán)泵強(qiáng)制循環(huán)下使得氣、液、固三相由混合器充分混合接觸發(fā)生加氫反應(yīng)。循環(huán)加氫反應(yīng)器上部設(shè)有催化劑加料裝置用來補(bǔ)加消耗和回收的部分催化劑；上部還設(shè)有進(jìn)氫氣、甲基異丁基酮和4-氨基-二苯胺管道；上部為確保安全生產(chǎn)還裝有壓力聯(lián)鎖和安全閥；上部中心位置是氣、液、固三相混合器并與加氫循環(huán)泵出口通過管道相連；循環(huán)加氫反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)有降溫盤管用來移出加氫反應(yīng)放出的熱量；循環(huán)加氫反應(yīng)器外部設(shè)有加熱伴管，用來提供加氫反應(yīng)啟動(dòng)的熱能和維持反應(yīng)一定的溫度；底部與加氫循環(huán)泵進(jìn)口相連使固體催化劑和液體物料在重力作用下順暢進(jìn)入泵內(nèi)達(dá)到強(qiáng)制循環(huán)目的。本發(fā)明所述的氣、液、固三相混合器不僅使氣、液、固充分混合接觸，還可以使氫氣得以有效循環(huán)利用，省去了功率較大的氫氣循環(huán)機(jī)。本發(fā)明所述的催化劑預(yù)分離器是進(jìn)料口與加氫循環(huán)泵出口管相連，上端與催化劑過濾器相連，下端與加氫循環(huán)泵進(jìn)口管相連，利用旋液和降速達(dá)到固液分離的目的，使得大部分催化劑重新返回反應(yīng)體系。本發(fā)明所述的過濾器是一個(gè)微孔多管并列裝置，設(shè)有正吹、反吹及自沖洗功能，靠自身進(jìn)出口壓差達(dá)到過濾目的，將預(yù)分離器所不能分離的細(xì)微催化劑充分過濾。本發(fā)明所述的旋膜蒸發(fā)裝置內(nèi)部由多個(gè)刮片組成，在攪拌狀態(tài)下將反應(yīng)后含有少量溶劑的粗品N —(1，3 二甲基丁基)一 N ' 一苯基對(duì)苯二胺在旋膜蒸發(fā)器的筒壁上形成一種薄膜，熱效率明顯增加，達(dá)到與溶劑分離的目的，產(chǎn)品質(zhì)量提升。與現(xiàn)有技術(shù)相比 本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
(I )、采用酮胺縮合催化加氫催化劑，活性高，選擇性好，使得甲基異丁基酮轉(zhuǎn)化為醇的量大大減少，酮胺配比由原工藝的3.5降低到1.05，從而降低了酮的消耗，同時(shí)也降低了后處理負(fù)荷，減少了能耗。(2)、氣、液、固三相混合器大大提高傳質(zhì)效果，使加氫反應(yīng)更易進(jìn)行，從而提高了設(shè)備利用效率，減少了設(shè)備投資。(3)、催化劑經(jīng)與物料分離后，能自動(dòng)返回加氫系統(tǒng)，循環(huán)使用，一次性投入量較少，解決了固定床催化劑一次性裝填量大、活化時(shí)間長、前后期出現(xiàn)次品量大問題。(4)、避免了銅系催化劑在產(chǎn)品中的殘留，產(chǎn)品應(yīng)用范圍更加廣泛。(5)、采用旋膜蒸發(fā)，與溶劑分離徹底，產(chǎn)品質(zhì)量提升。 ( 6 )、生產(chǎn)裝置可在較低壓力和溫度下進(jìn)行生產(chǎn)，安全性提高?？傊景l(fā)明采用酮胺縮合催化加氫催化劑、循環(huán)加氫反應(yīng)器無論在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上都是最佳選擇，真正實(shí)現(xiàn)了節(jié)能、降耗、環(huán)保、安全目標(biāo)。


圖1為本發(fā)明流程示意圖，
圖中:1_氫氣壓縮機(jī)、2-甲基異丁基酮計(jì)量泵、3-4-氨基-二苯胺計(jì)量泵、4-加氫循環(huán)泵、5-循環(huán)加氫反應(yīng)器、6-預(yù)分離器、7-過濾器、8-旋膜蒸發(fā)器、9-成品罐、10-循環(huán)加氫反應(yīng)器液位調(diào)節(jié)閥組、11-4-氨基-二苯胺流量調(diào)節(jié)閥組、12-甲基異丁基酮流量調(diào)節(jié)閥組、13-氫氣流量調(diào)節(jié)閥組、14-催化劑循環(huán)流量調(diào)節(jié)閥組、15-催化劑加料裝置、16-過濾器減壓閥組、17-真空泵、18-預(yù)熱器、19-三相混合器、20-降溫盤管，21-加熱伴管，22-氫氣管道，23-甲基異丁基酮管道，24- 4-氨基-二苯胺管道。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
將400—1600千克甲基異丁基酮用計(jì)量泵加入到循環(huán)加氫反應(yīng)器中，停泵，并逐漸升溫至100-28(TC，從催化劑加料裝置將處理過的酮胺縮合催化加氫催化劑(主要成分及含量為鎳(Ni) 91%、鑰(Mo) 2.5%、鋁(八1)6.5%) 20千克-80千克加入到循環(huán)加氫反應(yīng)器中，啟動(dòng)加氫循環(huán)泵和氫氣壓縮機(jī)，使系統(tǒng)升壓至.5-3.5Mpa。當(dāng)系統(tǒng)溫度和壓力相對(duì)穩(wěn)定后，開啟甲基異丁基酮計(jì)量泵和4-氨基-二苯胺計(jì)量泵按摩爾比1:1.05-3.0最佳比例為1:1.05 — 1.2分別連續(xù)加入循環(huán)加氫反應(yīng)器內(nèi)，通過加氫循環(huán)器的降溫盤管通入冷卻水控制反應(yīng)器溫度，當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)液位達(dá)到一定值后，開啟加氫循環(huán)泵的催化劑預(yù)分離器調(diào)節(jié)閥組，保持液位恒定，連續(xù)出料。當(dāng)預(yù)分離器內(nèi)液位達(dá)到一定值時(shí)，開啟預(yù)分離器底部循環(huán)加氫反應(yīng)調(diào)節(jié)閥組，控制一定流量保持催化劑循環(huán)使用。當(dāng)預(yù)分離器液位至溢流口時(shí)，打開溢流口過濾器減壓閥組，連續(xù)出料。經(jīng)過濾后的粗品N —(1，3 二甲基丁基)一一苯基對(duì)苯二胺，進(jìn)入旋膜蒸發(fā)，維護(hù)旋膜蒸發(fā)器真空度-0.06一-0.1 Mpa，溫度180-280°C，溶劑從頂部經(jīng)冷凝后進(jìn)入溶劑后處理系統(tǒng)，成品N —(1，3 二甲基丁基)一 N z —苯基對(duì)苯二胺從底部出至 成品罐。
權(quán)利要求
1.一種防老劑N —(1，3 二甲基丁基)一 N Z —苯基對(duì)苯二胺的生產(chǎn)方法，具體步驟如下: 甲基異丁基酮和4-氨基-二苯胺以摩爾比1:1.05-3.0，優(yōu)選1:1.05-1.2的比例進(jìn)入預(yù)先加入5-200千克酮胺縮合催化加氫催化劑和400-1600千克甲基異丁基酮的循環(huán)加氫反應(yīng)器，然后將氫氣導(dǎo)入循環(huán)加氫反應(yīng)器，加氫循環(huán)器內(nèi)溫度控制在100-280°C，壓力控制在0.5-3.5Mpa，在加氫循環(huán)泵的強(qiáng)制循環(huán)下，達(dá)到氣、液、固充分混合接觸發(fā)生加氫反應(yīng)；加氫循環(huán)泵出口設(shè)一催化劑的預(yù)分離器，含有少量催化劑的物料由預(yù)分離器頂部的溢流口出料至過濾器，過濾器的催化劑循環(huán)使用；過濾后的粗品N - (1，3 二甲基丁基)-N ^ 一苯基對(duì)苯二胺，經(jīng)旋膜蒸發(fā)器在真空條件下完成精制工序，旋膜蒸發(fā)器的溫度控制在180-280°C，真空度控制在-0.06 -0.1 MPa，得到N —( 1，3 二甲基丁基)一 N , —苯基對(duì)苯二胺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于:加氫循環(huán)器溫度控制在130-220°C，壓力控制在2.0-3.0 1 &，旋膜蒸發(fā)器的溫度控制在220-2601:，真空度控制在-0.08 -0.1MPa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于:酮胺縮合催化加氫催化劑的主要成分為鉬(Pt)、鈀(Pd)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋁(Al)、鑰(Mo)、鉻(Cr)和三氧化二鋁、活性炭、納米金屬膠體中的至少一種，其中鉬(Pt)、鈀(Pd)、鎳(Ni)、銅(Cu)主要金屬含量為0.2—/99.99%，其它 0.01%—99.8%,目數(shù)為 10—400。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種防老劑N－(1，3二甲基丁基)－Nˊ－苯基對(duì)苯二胺的生產(chǎn)方法，采用酮胺縮合催化加氫催化劑，使得甲基異丁基酮轉(zhuǎn)化為醇的量大大減少，酮胺配比由原工藝的3.5降低到1.05，從而降低了酮的消耗，同時(shí)也降低了后處理負(fù)荷，減少了能耗；氣、液、固三相混合器大大提高傳質(zhì)效果，使加氫反應(yīng)更易進(jìn)行，從而提高了設(shè)備利用效率，減少了設(shè)備投資。
文檔編號(hào)C07C209/26GK103204778SQ201310163648
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2012年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月17日
發(fā)明者徐承秋, 劉經(jīng)福, 趙峰, 苗靜, 沙德昌 申請(qǐng)人:山東尚舜化工有限公司