用于氫化芳香族硝基化合物來(lái)生產(chǎn)芳香胺的方法、以及其系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于在液相中通過(guò)氫化芳香族硝基化合物制備胺的方法，該方法包括用氣態(tài)氫進(jìn)料(9)和液態(tài)芳香族硝基化合物進(jìn)料(8)供應(yīng)包含至少一種催化劑的一個(gè)第一反應(yīng)器(2)；在該第一氫化反應(yīng)器(2)中通過(guò)使該氣相與該液相接觸進(jìn)行氫化以獲得一種含有芳香族胺的產(chǎn)物；將該第一反應(yīng)器(2)中存在的液相和氣相轉(zhuǎn)送到一個(gè)第二精制反應(yīng)器(13)中；并且使該精制反應(yīng)器(13)中存在的氣相材料與該液相接觸以允許任何剩余的芳香族硝基化合物和/或中間體進(jìn)一步氫化，其中向該精制反應(yīng)器(13)進(jìn)料從該第一反應(yīng)器轉(zhuǎn)送的液相和氣相材料。因此本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種系統(tǒng)。
【專利說(shuō)明】
用于氫化芳香族硝基化合物來(lái)生產(chǎn)芳香胺的方法、以及其 系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于通過(guò)催化氫化對(duì)應(yīng)的硝基化合物制備芳香胺的連續(xù)法，這些 胺基于這些對(duì)應(yīng)的硝基化合物。
【背景技術(shù)】
[0002] 以一種連續(xù)方式催化氫化芳香族硝基化合物以生產(chǎn)對(duì)應(yīng)的胺是一種非常重要的 工業(yè)方法。此種方法的實(shí)例是氫化硝基苯(NB)以生產(chǎn)苯胺(AN)和氫化二硝基甲苯(DNT)以 生產(chǎn)甲苯二胺(TDA)。在本領(lǐng)域中已知的通過(guò)硝基化合物與氫反應(yīng)制備芳香胺中，釋放了相 當(dāng)大量的熱。
[0003] 在該氫化方法中所使用的催化劑可以例如是一種貴金屬，如在一種載體上的鈀 (Pd)或鉑(Pt)或一種鎳基催化劑。
[0004] 在液相中進(jìn)行氫化過(guò)程的一種熟知且方便的方式是使用一種充分?jǐn)嚢璧摹⒕哂性?進(jìn)料硝基化合物與氫氣的連續(xù)添加以及獲得的產(chǎn)物混合物的連續(xù)回收的連續(xù)攪拌槽式反 應(yīng)器(CSTR)。將該方法中存在的催化劑過(guò)濾掉并且返回到該氫化器中。
[0005] 對(duì)于大規(guī)模工藝，在很多情況下有利的是在該方法中不使用溶劑，因?yàn)檫@將涉及 另外的工藝步驟，像蒸餾以去除、純化和再循環(huán)該溶劑以便獲得純產(chǎn)物。相反，該產(chǎn)物混合 物本身用作溶解介質(zhì)，因?yàn)楦鶕?jù)定義的CSTR總是在出口條件下運(yùn)行。在該CSTR中這些組分 的平均停留時(shí)間典型地是若干小時(shí)。
[0006] 在一種連續(xù)的氫化方法過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)不斷地添加至單一CSTR氫化器的該進(jìn)料材料 和作為該進(jìn)料的新材料的中間體的完全氫化可能是困難的。
[0007] 由于該連續(xù)方式，總是存在以下風(fēng)險(xiǎn)：小部分的進(jìn)料材料在該充分?jǐn)嚢璧姆磻?yīng)槽 中經(jīng)歷太短停留時(shí)間而不能完全被氫化。使任何殘余進(jìn)料材料和任何中間體最小化的一種 正常對(duì)策是增加催化劑的添加量、增加停留時(shí)間、增加氫壓和/或反應(yīng)溫度以實(shí)現(xiàn)更高的反 應(yīng)率，并且以那種方式優(yōu)化產(chǎn)物輸出并且優(yōu)化來(lái)自進(jìn)料材料與中間體的污染。這種對(duì)策的 一個(gè)缺點(diǎn)是存在以下風(fēng)險(xiǎn):該產(chǎn)物變成過(guò)氫化的和/或產(chǎn)生一些不想要的副反應(yīng)。頻繁地導(dǎo) 致形成干擾物質(zhì)（例如類焦油成分)并且由此導(dǎo)致產(chǎn)量減少的這些副反應(yīng)在迄今使用的許 多方法中是一個(gè)問(wèn)題。
[0008] 用于增加產(chǎn)物輸出的其他方式是使用若干串聯(lián)反應(yīng)器。已知使用進(jìn)料有新鮮氫氣 的串聯(lián)反應(yīng)器以驅(qū)動(dòng)該反應(yīng)進(jìn)一步朝向更完全氫化。用于完成該反應(yīng)的一個(gè)后反應(yīng)器 (post-reactor)可以被定位在該反應(yīng)混合物出口與隨后的分離單元之間。此種后反應(yīng)器可 以具有與該主反應(yīng)器一樣的設(shè)計(jì)。攪拌式反應(yīng)器或流管可以作為一個(gè)后反應(yīng)器。
[0009] 另外，當(dāng)進(jìn)行氫化過(guò)程時(shí)，如果該反應(yīng)被驅(qū)動(dòng)過(guò)多，這可能導(dǎo)致進(jìn)入的組分進(jìn)一步 反應(yīng)并且形成導(dǎo)致令人希望的產(chǎn)物減少產(chǎn)量的不令人希望的副產(chǎn)物。
[0010] CN102952022披露了一種用于用包含鈀的催化劑漿料從二硝基甲苯中制備二氨基 甲苯的方法。在氫化進(jìn)料材料后，使該材料經(jīng)由一個(gè)文丘里混合器(其中添加附加的氫)轉(zhuǎn) 送到用于進(jìn)一步反應(yīng)的一個(gè)管式反應(yīng)器。
[0011] US2012/0289745披露了一種用于在至少兩個(gè)串聯(lián)的反應(yīng)空間中通過(guò)催化氫化對(duì) 應(yīng)的硝基芳香化合物制備芳香胺的方法，其中至少一個(gè)反應(yīng)空間等溫地運(yùn)行，并且至少在 其下游連接的該反應(yīng)空間絕熱地運(yùn)行。
[0012] 因此，對(duì)于用于維持或改進(jìn)所獲得的產(chǎn)物的品質(zhì)和輸出量的新可能性存在一種需 求。另外，對(duì)于更簡(jiǎn)單且更經(jīng)濟(jì)的方法和系統(tǒng)存在一種需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明涉及提供一種增加高品質(zhì)產(chǎn)物輸出而無(wú)需任何新鮮進(jìn)料材料的進(jìn)一步輸 入的方法。通過(guò)在配備有特殊分配器件的隨后反應(yīng)器中進(jìn)行該氫化，獲得了一種完全氫化 且尚品質(zhì)的最終廣物。
[0014] 本發(fā)明通過(guò)在主氫化反應(yīng)器后引入精制反應(yīng)器(polishing reactor)克服了已知 方法和系統(tǒng)的缺點(diǎn)。來(lái)自該主氫化反應(yīng)器的溢流進(jìn)入精制反應(yīng)器，該精制反應(yīng)器可以是尺 寸顯著更小的。該精制反應(yīng)器配備有一個(gè)氣體再循環(huán)裝置，該氣體再循環(huán)裝置將含有氫氣 的氣相再循環(huán)并且分配在該溢流液(該液相）中。因?yàn)闆](méi)有添加新鮮的進(jìn)料材料進(jìn)入該溢流 液中，所以存在的殘余的少量進(jìn)料和中間體將完全被氫化。
[0015] 本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于在液相中通過(guò)氫化芳香族硝基化合物制備胺 的方法，該方法包括用氣態(tài)氫進(jìn)料和液態(tài)芳香族硝基化合物進(jìn)料供應(yīng)包含至少一種催化劑 的一個(gè)第一氫化反應(yīng)器;在該第一反應(yīng)器中通過(guò)使該氣相與該液相接觸進(jìn)行氫化以獲得一 種含有芳香族胺的產(chǎn)物;將該第一反應(yīng)器中存在的液相和氣相轉(zhuǎn)送到一個(gè)第二精制反應(yīng)器 中；并且使該精制反應(yīng)器中存在的氣相材料與該液相接觸以允許任何剩余的芳香族硝基化 合物和/或中間體進(jìn)一步氫化;其中向該精制反應(yīng)器僅進(jìn)料從該第一反應(yīng)器轉(zhuǎn)送的液相材 料和氣相材料。
[0016] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該精制反應(yīng)器包括該氣相至該液相的氣體再循環(huán)和分配的一個(gè) 步驟。
[0017] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該精制反應(yīng)器包括具有一個(gè)空心攪拌器軸的一個(gè)攪拌裝置，該 攪拌裝置被安排用于該氣相至該液相的氣體再循環(huán)和分配。
[0018] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該精制反應(yīng)器包括一個(gè)用于氣相的再循環(huán)管線，該再循環(huán)管線 轉(zhuǎn)送該精制反應(yīng)器上部中存在的氣相并且在該精制反應(yīng)器的充氣液位的下方、優(yōu)選地在該 攪拌裝置下方的一個(gè)位置處引入所述氣相。
[0019] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包括氣相從該液相中脫離的一個(gè)步驟。
[0020] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包括用于使制備好的胺從該氫化過(guò)程中存在的該 至少一種催化劑中分離的一個(gè)分離步驟。
[0021] 本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于在液相中通過(guò)氫化芳香族硝基化合物制備胺 的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括
[0022] 一個(gè)氫化反應(yīng)器，
[0023] 在該第一反應(yīng)器中安排的一個(gè)第一攪拌器，
[0024] 在該第一反應(yīng)器中安排的一個(gè)用于硝基芳香化合物的入口，
[0025] 在該第一反應(yīng)器中安排的一個(gè)用于氫氣的入口，
[0026] 一個(gè)精制反應(yīng)器，
[0027] 連接所述氫化反應(yīng)器和精制反應(yīng)器的一個(gè)連接裝置，該連接裝置是用于所述精制 反應(yīng)器的一個(gè)入口，并且是用于所述氫化反應(yīng)器的一個(gè)出口，
[0028] 其中該連接裝置是用于所述精制反應(yīng)器的唯一入口。
[0029] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該精制反應(yīng)器包括用于氣體循環(huán)和分配的安排。
[0030] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該精制反應(yīng)器包括一個(gè)用于氣相的再循環(huán)管線，該再循環(huán)管線 連接至該精制反應(yīng)器的上部并且連接在該精制反應(yīng)器的充氣液位的下方、優(yōu)選地在該攪拌 裝置下方的一個(gè)位置處。
[0031] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該精制反應(yīng)器包括具有一個(gè)空心攪拌器軸的一個(gè)攪拌裝置，該 攪拌裝置被安排用于氣體再循環(huán)和分配。
[0032] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括該精制反應(yīng)器隨后的一個(gè)脫離裝置。
[0033] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括一個(gè)過(guò)濾器。
【附圖說(shuō)明】
[0034] 圖1示出了用于用內(nèi)部氣體再循環(huán)裝置從芳香族硝基化合物生產(chǎn)芳香胺的一個(gè)反 應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)置。
[0035] 圖2示出了用于用外部氣體再循環(huán)裝置從芳香族硝基化合物生產(chǎn)芳香胺的一個(gè)反 應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)置。
[0036] 在這些圖中，以下單元或部分用參考號(hào)呈現(xiàn)。
[0037] 1氫化系統(tǒng)
[0038] 2主氫化反應(yīng)器
[0039] 3攪拌裝置1
[0040] 4攪拌器軸
[00411 5上部攪拌器
[0042] 6下部攪拌器
[0043] 7攪拌裝置電機(jī)
[0044] 8硝基芳香族化合物入口
[0045] 9氫氣入口
[0046] 1〇冷卻裝置
[0047] 11連接器件
[0048] 12充氣液位
[0049] 13精制反應(yīng)器
[0050] 14攪拌裝置2 [0051 ] 15攪拌器
[0052] 16攪拌器軸
[0053] 17攪拌裝置電機(jī)
[0054] 18脫離容器
[0055] 19 栗
[0056] 20過(guò)濾器
[0057] 21產(chǎn)物出口
[0058] 22用于催化劑漿料的再循環(huán)管線
[0059] 23用于氣相的再循環(huán)管線
[0060] 24轉(zhuǎn)送裝置
[0061] 這些圖僅代表本發(fā)明的不同方面的可能具體實(shí)施例并且它們應(yīng)該僅被看作實(shí)例。
【具體實(shí)施方式】
[0062] 本發(fā)明方法涉及芳香族硝基化合物和氫氣的反應(yīng)。
[0063]進(jìn)入的進(jìn)料材料可以是具有一個(gè)或多個(gè)硝基基團(tuán)和6至18個(gè)碳原子的芳香族硝基 化合物，例如，硝基苯類，例如硝基苯，1，3-二硝基苯，硝基甲苯，例如2，4-或2，6-二硝基甲 苯、2，4,6_三硝基甲苯，硝基二甲苯，例如1，2_二甲基-3-、1，2_二甲基-4-、1，4_二甲基-2-、 1，3_二甲基-2-、2,4-二甲基-1-以及1，3-二甲基-5-硝基苯，硝基萘，例如1-、2-硝基萘，1， 5_和1，8_二硝基蔡，氣代硝基苯，例如2_氣_1，3_和1_氣_2，4_二硝基苯，鄰-、間-和對(duì)-氣代 硝基苯，1，2-二氣-4-、1，4-二氣 -2-、2，4-二氣和1，2-二氣_3 -硝基苯，氣-硝基甲苯，例 如4-氯-2，4-氯-3-、2-氯-4-和2-氯-6-硝基甲苯，硝基苯胺，例如鄰-、間-和對(duì)-硝基苯胺， 硝基醇，例如三(羥甲基)_硝基甲烷，2-硝基-2-甲基-和2-硝基-2-乙基-1，3-丙二醇，2-硝 基-1-丁醇和2-硝基-2-甲基-1-丙醇，以及其任何所希望的組合。
[0064] 作為一個(gè)實(shí)例，該硝基化合物進(jìn)料可以包括硝基苯、硝基甲苯或二硝基甲苯，例如 2，4-二硝基甲苯和/或2，6-二硝基甲苯。
[0065] 本發(fā)明方法在將二硝基甲苯氫化成對(duì)應(yīng)的甲苯二胺(TDA)中和在將硝基苯氫化成 苯胺中是特別有利的。最優(yōu)選地在氫化二硝基甲苯中使用本發(fā)明方法。根據(jù)本發(fā)明方法制 備芳香胺在用于制備芳香胺的通常溫度和壓力下進(jìn)行。
[0066] 將這些硝基芳香族化合物氫化成對(duì)應(yīng)的胺在氫氣或氫氣和惰性氣體的混合物作 為氫化試劑的情況下發(fā)生。適合的催化劑是常規(guī)用于催化氫化的所有催化劑。優(yōu)選使用含 有貴金屬(如？丨、？(1、1^、1?11或有色金屬(如附、0)或(：11)或其混合物）的催化劑。特別優(yōu)選使用 含有Pt、Pd、Ni或Cu的催化劑，即在水中呈懸浮液的形式。在貴金屬催化劑的情況下，它們施 用于載體例如，如炭黑、活性炭、Si〇2或AI2O2。
[0067] 本發(fā)明方法和系統(tǒng)涉及一個(gè)氫化反應(yīng)，該氫化反應(yīng)發(fā)生在第一主氫化反應(yīng)器中， 通過(guò)連接器件將該第一主氫化反應(yīng)器連接至第二精制反應(yīng)器。該第二反應(yīng)器可以是顯著小 于該第一反應(yīng)器。在第一反應(yīng)器中發(fā)生了該氫化的主要部分，并且將任何剩余硝基化合物 進(jìn)料材料和/或中間體在隨后的精制反應(yīng)器中氫化。該主氫化反應(yīng)器和精制反應(yīng)器通過(guò)連 接器件進(jìn)行連接。該連接器件可以處于至少一個(gè)管道的形式。該連接器件可以從該第一反 應(yīng)器至該第二反應(yīng)器在同一個(gè)管道中轉(zhuǎn)送液相和氣相兩者。進(jìn)一步地，可以使用從該第一 反應(yīng)器至第二反應(yīng)器連接氣相的一個(gè)附加管道以確保在這兩個(gè)反應(yīng)器之間的壓力均衡。這 兩個(gè)反應(yīng)器被安排為使得該連接器件正在這些反應(yīng)器之間轉(zhuǎn)送液相和氣相兩者。優(yōu)選地該 連接器件被安排為鄰近或圍繞這些反應(yīng)器的充氣液位。該充氣液位在這兩個(gè)反應(yīng)器中處于 大致相同的水平，并且該連接器件是連接這些反應(yīng)器并且允許該第一反應(yīng)器中的液相經(jīng)由 所述連接器件連續(xù)轉(zhuǎn)送到該第二反應(yīng)器的裝置。該第二反應(yīng)器中的該充氣液位可以被控制 在稍微低于該連接管的水平下，以確保在重力作用下從該第一反應(yīng)器溢出總是有可能的。 還以相似的方式，使該氣相從一個(gè)反應(yīng)器轉(zhuǎn)送到另一個(gè)反應(yīng)器。在該精制反應(yīng)器中，使含有 來(lái)自該第一主反應(yīng)器的未反應(yīng)的氫氣的氣相與該精制反應(yīng)器的液相的任何剩余硝基化合 物進(jìn)料材料和/或中間體進(jìn)行接觸。用于該氫化方法的任何催化劑優(yōu)選地僅添加至該第一 主氫化反應(yīng)器中。然而，還有可能的是將催化劑添加至該第二精制反應(yīng)器中，單獨(dú)地或與添 加到該第一主氫化反應(yīng)器中組合。向該精制反應(yīng)器優(yōu)選地僅進(jìn)料來(lái)自前一反應(yīng)器的材料。 然后沒(méi)有從其他來(lái)源添加新鮮的材料或其它附加材料。將氣態(tài)和液態(tài)材料兩者從該前一反 應(yīng)器轉(zhuǎn)送至該精制反應(yīng)器。因此，該精制反應(yīng)器僅接收來(lái)自該第一主氫化反應(yīng)器的進(jìn)料中 的任何剩余催化劑?？梢允乖摼品磻?yīng)器中的氫氣經(jīng)由一個(gè)氣體再循環(huán)裝置與該液相的任 何剩余硝基化合物進(jìn)料材料和/或中間體進(jìn)行接觸。該氣體再循環(huán)裝置取走并且運(yùn)輸含有 氫氣的氣相并且使該氣相與該液相接觸。該氣體再循環(huán)裝置可以是該精制反應(yīng)器的一個(gè)外 部或內(nèi)部裝置。
[0068] 作為一個(gè)外部氣體再循環(huán)裝置，可以將氣相從該精制反應(yīng)器的含有氣體的部分 和/或該前一反應(yīng)器的含有氣體的部分中取出，并且然后可以將該氣相再引入和/或引入該 精制反應(yīng)器中在該精制反應(yīng)器的含有液體的部分中。該再循環(huán)可以通過(guò)使用一種轉(zhuǎn)送裝置 如一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)、一個(gè)或多個(gè)栗、一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇(例如鼓風(fēng)扇)等來(lái)協(xié)助。將氣相引入 該精制反應(yīng)器的液相中可以在該精制反應(yīng)器的液相中的任何地方發(fā)生。然而，優(yōu)選的是，該 引入靠近有助于該氣相貫穿該液相的分配的一個(gè)攪拌裝置。優(yōu)選地，在該精制反應(yīng)器中的 攪拌器下方的一個(gè)位置處引入該氣相以確保最大效率。優(yōu)選地，在該攪拌器附近的一個(gè)位 置處引入該氣相。
[0069] 該氣體再循環(huán)裝置可以含有一個(gè)分配區(qū)段，例如噴灑器、散布器、擴(kuò)散器等，以促 進(jìn)該氣相在該液相中的分配。
[0070] 在一個(gè)實(shí)施例中，存在于該精制反應(yīng)器中的優(yōu)選是一個(gè)攪拌裝置，如以上披露的。 該攪拌裝置通過(guò)一個(gè)電機(jī)運(yùn)行。該攪拌裝置以這樣的方式進(jìn)行構(gòu)造，使得該電機(jī)連接到一 個(gè)攪拌器軸，該攪拌器軸進(jìn)而連接到攪拌器。該攪拌器是實(shí)現(xiàn)混合的在流體中的裝置，并且 可以包括擋板和螺旋槳或渦輪葉片等。
[0071] 可替代地，該氣體再循環(huán)裝置可以是該精制反應(yīng)器的一個(gè)內(nèi)部裝置。該攪拌裝置 可以被安排用于氣體再循環(huán)和分配。該攪拌器軸可以是一個(gè)具有孔的空心軸，這些孔置于 該精制反應(yīng)器的充氣液位上方的氣體空間中。穿過(guò)這些孔，可以使氫氣在該攪拌器軸內(nèi)向 下運(yùn)輸至該攪拌裝置的分配區(qū)段，該分配區(qū)段置于該精制反應(yīng)器的充氣液位下方的液體空 間中，并且從該分配區(qū)段氫氣被轉(zhuǎn)送或進(jìn)料到該液相中。在該攪拌裝置的包括該攪拌器的 下部區(qū)段中，該空心軸和/或所述攪拌器可以含有一個(gè)分配區(qū)段。該分配區(qū)段是在該攪拌器 附近。所述分配區(qū)段可以包括臨近該攪拌器的空心軸（如該攪拌器的葉片）的開(kāi)口或孔。進(jìn) 一步地，該攪拌器的多個(gè)部分，如該攪拌器的這些葉片可以是空心的。因此，所述分配區(qū)段 可以包括該攪拌器的開(kāi)口或孔(如在該攪拌器的這些葉片中的開(kāi)口或孔）。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的 實(shí)施例，該分配區(qū)段的開(kāi)口或孔可以置于這些攪拌器葉片的外部部分上，即，距該軸一定距 離的外邊緣(在這些葉片的周邊中）。更優(yōu)選地，所述開(kāi)口或孔置于該葉片的背側(cè)或后側(cè)上， 與當(dāng)該攪拌器在使用中時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向有關(guān)。當(dāng)該攪拌器正在旋轉(zhuǎn)時(shí)，這種安排將產(chǎn)生對(duì)該 氣相的栗送作用，使得能夠?qū)崿F(xiàn)有效的氣體再循環(huán)。在具有空心軸攪拌器的構(gòu)造下，氫氣和 硝基化合物和/或中間體可以與彼此接觸以確保該反應(yīng)或系統(tǒng)的任何硝基化合物和/或中 間體的完全氫化。
[0072]此外，所實(shí)現(xiàn)的該精制反應(yīng)器中的反應(yīng)的進(jìn)度（即該精制反應(yīng))可以通過(guò)改變?cè)摲?應(yīng)器中的攪拌強(qiáng)度進(jìn)行優(yōu)化。該攪拌速度越高，則精制速率（即，存在的任何進(jìn)料材料或中 間體的最終轉(zhuǎn)化率)越高。因此，通過(guò)本發(fā)明方法和使用本發(fā)明系統(tǒng)，可以氫化殘余進(jìn)料材 料和中間體而無(wú)過(guò)多的副反應(yīng)。
[0073] 該精制反應(yīng)器與該主氫化反應(yīng)器相比優(yōu)選在尺寸上顯著更小。在這兩個(gè)反應(yīng)器之 間的反應(yīng)體積差異可以例如是至多1:20, 即，該精制反應(yīng)器是該主氫化反應(yīng)器的體積的至 多1/20。在其他實(shí)施例中，該精制反應(yīng)器是該主氫化反應(yīng)器的體積的至多1/25,例如至多1/ 30、至多1/35、至多1/40、或至多1/50。
[0074] 在該精制反應(yīng)器中（在這里發(fā)生該反應(yīng))的停留時(shí)間通常是短暫的。該停留時(shí)間可 以是幾分鐘，例如從小于1分鐘至10分鐘，如0.5分鐘-7分鐘、0.5分鐘-5分鐘，取決于該應(yīng) 用。
[0075] 本發(fā)明的這些實(shí)施例允許在該主氫化反應(yīng)器與該隨后的精制反應(yīng)器之間的尺寸 差異。與以上所披露的相關(guān)聯(lián)的還有實(shí)現(xiàn)短停留時(shí)間的能力。使氣相材料與該精制反應(yīng)器 的液相材料進(jìn)行接觸實(shí)現(xiàn)了所希望的氫化。
[0076] 圖1示出了本發(fā)明的一個(gè)設(shè)置。所披露的氫化系統(tǒng)1包括一個(gè)主氫化反應(yīng)器2,例如 一個(gè)連續(xù)攪拌槽式反應(yīng)器(CSTR)氫化器，具有一個(gè)冷卻裝置10、一個(gè)第一攪拌裝置3、連接 器件11、為精制反應(yīng)器13的一個(gè)第二反應(yīng)器、以及一個(gè)第二攪拌裝置14。
[0077] 第一攪拌裝置3包括一個(gè)攪拌裝置電機(jī)7、一個(gè)攪拌器軸4、一個(gè)上部攪拌器5和一 個(gè)下部攪拌器6,優(yōu)選地位于靠近該反應(yīng)器的底部。攪拌器軸4可以被制成具有在充氣液位 12上方的氣體空間中鉆的孔和在上部攪拌器5處的對(duì)應(yīng)孔的空心軸。如果該攪拌器被正確 地設(shè)計(jì)，這種設(shè)置將使該氣相能夠內(nèi)部再循環(huán)進(jìn)入該液相以確保該氫氣與含有有待氫化的 硝基化合物的液體密切混合。典型地將新鮮氫氣經(jīng)由氫氣入口 9引入該氫化反應(yīng)器的底部 并且使其分散。該氫氣的分散可以通過(guò)下部攪拌器6進(jìn)行。新鮮氫氣的入口 9可以位于下部 攪拌器6上或鄰近下部攪拌器6。將新鮮氫氣以一定速率引入，該速率足以保持該操作壓力 恒定在所希望的水平下。在提及的上部攪拌器5處或鄰近該上部攪拌器，將這些新鮮的芳香 族硝基化合物經(jīng)由入口 8引入主氫化反應(yīng)器2。
[0078] 第二攪拌裝置14包括一個(gè)攪拌裝置電機(jī)17、一個(gè)攪拌器軸17、以及一個(gè)攪拌器15。 如以上對(duì)于第一攪拌裝置3提及的，第二攪拌裝置14還具有一個(gè)攪拌器軸16,該攪拌器軸可 以被制成具有置于在該充氣液位上方的氣體空間中的孔或開(kāi)口以及在攪拌器15處的對(duì)應(yīng) 孔/開(kāi)口的空心軸。因此，在此還實(shí)現(xiàn)了使該氣相內(nèi)部循環(huán)進(jìn)入該液相以確保該氫氣與含有 有待氫化的任何剩余芳香族硝基化合物或中間體的液體密切混合。優(yōu)選的是，有待在該充 氣液位下方的液體空間中的在攪拌裝置14上存在的這些開(kāi)口或孔置于攪拌器15上，如在攪 拌器15的這些葉片上，并且更優(yōu)選地所述開(kāi)口或孔位于后面，即相對(duì)于攪拌器15的旋轉(zhuǎn)方 向的葉片的背面，以便產(chǎn)生較低壓力，在該壓力下這些孔退出，使從該氣相的氣體再循環(huán)成 為可能。
[0079] 該氫化反應(yīng)是非常放熱的，并且反應(yīng)熱通過(guò)內(nèi)部或外部換熱器或兩者的組合通過(guò) 冷卻液進(jìn)行去除。如果有可能，有利的是使用該過(guò)剩熱通過(guò)在足夠高的反應(yīng)溫度下操作該 反應(yīng)產(chǎn)生例如水蒸氣或升級(jí)該熱能用于此種方法。
[0080] 該形成的產(chǎn)物混合物正在經(jīng)由連接器件11不斷地溢出進(jìn)入精制反應(yīng)器13中。連接 器件11還可以包括在主氫化反應(yīng)器2與精制反應(yīng)器13之間的氣相的附加流(沒(méi)有示出）以確 保壓力均衡。在精制反應(yīng)器13中，使任何剩余的芳香族硝基化合物和中間體與充氣液位12 上方的氣相中存在的氫氣進(jìn)行反應(yīng)，因?yàn)閷錃饨?jīng)由空心攪拌器軸16向下轉(zhuǎn)送進(jìn)入液相中 并且通過(guò)攪拌器15分配。以這種方式，將任何殘余硝基化合物和中間體轉(zhuǎn)化成所希望的最 終產(chǎn)物(芳香胺）。而且，由于該連接器件的開(kāi)放特性，該過(guò)程在與該主氫化反應(yīng)器相同的條 件下運(yùn)行。在精制反應(yīng)器13之后，將形成的產(chǎn)物混合物轉(zhuǎn)送到一個(gè)脫離容器18,在這里將這 些氫氣氣泡從該液體中分離以便使得能夠栗送該產(chǎn)物漿料而無(wú)空化現(xiàn)象。該脫離還意味著 由于缺少氫氣以及從氣相至液相的較差傳質(zhì)，該催化氫化將停止。精制反應(yīng)器13和脫離容 器18可以被構(gòu)造為單獨(dú)單元，一個(gè)在另一個(gè)的下游，或它們可以是在相同設(shè)備構(gòu)造中的一 個(gè)單個(gè)設(shè)備單元的單獨(dú)部分，彼此的正好隨后部分。從脫離容器18的底部將混合物經(jīng)由栗 19(例如催化劑增稠進(jìn)料栗)栗送至過(guò)濾器20(例如催化劑增稠過(guò)濾器），在這里將該催化劑 保留并且經(jīng)由再循環(huán)管線22返回至主氫化反應(yīng)器2,并且將含有該反應(yīng)中產(chǎn)生的胺和水的 不含催化劑的產(chǎn)物混合物經(jīng)由管線21送至下游用于進(jìn)一步加工。
[0081 ]圖2示出了本發(fā)明的一個(gè)設(shè)置。在圖2中披露的實(shí)施例與圖1中披露的實(shí)施例相似， 除了圖1的氣體再循環(huán)裝置是內(nèi)部的并且涉及一個(gè)空心軸攪拌器，并且在圖2中該氣體再循 環(huán)裝置是外部的而沒(méi)有空心軸攪拌器。因此，主要部分與對(duì)于圖1所披露的相似。在圖2中， 使用用于氣相23的一個(gè)再循環(huán)管線進(jìn)行該氣體再循環(huán)，通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)送裝置24促進(jìn)該氣體再 循環(huán)。優(yōu)選的是再循環(huán)管線23在攪拌裝置14的攪拌器15下方的一個(gè)位置處進(jìn)入精制反應(yīng)器 13。
[0082] ^lj
[0083] 進(jìn)行測(cè)試來(lái)了解在一個(gè)主連續(xù)攪拌槽式反應(yīng)器(CSTR)后包括一個(gè)精制反應(yīng)器的 效果。對(duì)于連續(xù)氫化DNT以產(chǎn)生TDA進(jìn)行這些測(cè)試。
[0084] 這些不同試驗(yàn)數(shù)字表示115°C的溫度和8.5巴系統(tǒng)壓力進(jìn)行的不同試驗(yàn)。使用一種 在活性炭載體上的基于Pd和Pt的專有催化劑。在這些試驗(yàn)之間的唯一不同是使用的活性炭 載體的類型。在這些實(shí)例中，該精制時(shí)間在充分混合條件下是約1分鐘。
[0085]
[0086]從這些測(cè)試獲得的數(shù)據(jù)清楚地示出了使用精制步驟的好處。在該CSTR中的主氫化 步驟后，在該產(chǎn)物混合物中仍然剩余一些硝基化合物進(jìn)料材料和中間體。在該精制步驟后， 在該產(chǎn)物混合物中不存在硝基化合物進(jìn)料材料或中間體，其結(jié)果是增加的產(chǎn)物產(chǎn)量。具有 甚至更多重要性的是，精制后的產(chǎn)物純度得到很大改進(jìn)，使得其更適合于用作原材料用于 生產(chǎn)下游產(chǎn)品。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于在液相中通過(guò)氫化芳香族硝基化合物制備胺的方法，該方法包括用氣態(tài)氫 進(jìn)料(9)和液態(tài)芳香族硝基化合物進(jìn)料(8)供應(yīng)包含至少一種催化劑的一個(gè)第一氫化反應(yīng) 器(2);在該第一反應(yīng)器(2)中通過(guò)使該氣相與該液相接觸進(jìn)行氫化以獲得一種含有芳香族 胺的產(chǎn)物;將該第一反應(yīng)器(2)中存在的液相和氣相轉(zhuǎn)送到一個(gè)第二精制反應(yīng)器(13)中；并 且使該精制反應(yīng)器（13)中存在的氣相材料與該液相接觸以允許任何剩余的芳香族硝基化 合物和/或中間體進(jìn)一步氫化，其中向該精制反應(yīng)器（13)僅進(jìn)料從該第一反應(yīng)器轉(zhuǎn)送的液 相和氣相材料。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該精制反應(yīng)器（13)包括該氣相至該液相的氣體再 循環(huán)和分配的一個(gè)步驟。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中該精制反應(yīng)器（13)包含一個(gè)具有空心攪拌器軸 (16)的攪拌裝置(14)，該攪拌裝置被安排用于該氣相至該液相的氣體再循環(huán)和分配。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中該精制反應(yīng)器（13)包含一個(gè)用于氣相的再循環(huán) 管線（23)，該再循環(huán)管線轉(zhuǎn)送該精制反應(yīng)器（13)上部中存在的氣相并且在該精制反應(yīng)器 (13)的充氣液位(12)的下方、優(yōu)選地在該攪拌裝置(14)下方的一個(gè)位置處引入所述氣相。5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括該氣相從該液相中脫離的一個(gè) 步驟。6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括用于使該制備好的胺從該氫化 過(guò)程中存在的至少一種催化劑中分離的一個(gè)分離步驟。7. -種用于在液相中通過(guò)氫化芳香族硝基化合物制備胺的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含 一個(gè)氫化反應(yīng)器(2)， 在該第一反應(yīng)器(2)中安排的一個(gè)第一攪拌裝置(3)， 在該第一反應(yīng)器(2)中安排的一個(gè)用于硝基芳香化合物的入口（8)， 在該第一反應(yīng)器(2)中安排的一個(gè)用于氫氣的入口（9)， 一個(gè)精制反應(yīng)器（13)， 連接所述氫化反應(yīng)器和精制反應(yīng)器(2,13)的一個(gè)連接裝置（11)，該連接裝置是用于所 述精制反應(yīng)器(13)的一個(gè)入口，并且是用于所述氫化反應(yīng)器(2)的一個(gè)出口， 其中該連接裝置(11)是用于所述精制反應(yīng)器(13)的唯一入口。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中該精制反應(yīng)器（13)包括用于氣體循環(huán)和分配的安 排。9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的系統(tǒng)，其中該精制反應(yīng)器（13)包含一個(gè)具有空心攪拌器軸 (16)的攪拌裝置(14)，該攪拌裝置被安排用于氣體再循環(huán)和分配。10. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的系統(tǒng)，其中該精制反應(yīng)器（13)包含一個(gè)用于氣相的再循 環(huán)管線(23)，該再循環(huán)管線連接至該精制反應(yīng)器（13)的上部并且連接在該精制反應(yīng)器（13) 的充氣液位(12)的下方、優(yōu)選地在該攪拌裝置(14)下方的一個(gè)位置處。11. 根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包含該精制反應(yīng)器(13)隨后的一 個(gè)脫離裝置(18)。12. 根據(jù)權(quán)利要求7至11中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包含一個(gè)過(guò)濾器(20)。
【文檔編號(hào)】B01J19/18GK105960390SQ201580007071
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2015年2月5日
【發(fā)明人】拉爾斯·斯坦馬克
【申請(qǐng)人】凱曼托技術(shù)有限公司