[發(fā)明專利]二硝基甲苯低壓加氫生產(chǎn)甲苯二胺的工藝及催化劑和催化劑的制法

有效

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• 申請日: 2014-05-15
• 公開（公告）號: CN104058974A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設計）人: 閆少偉;范輝
• 申請（專利權(quán)）人: 賽鼎工程有限公司
• 主分類號: C07C211/50
• 分類號: C07C211/50;C07C209/36;B01J25/02
• 代理公司: 山西五維專利事務所(有限公司) 14105
• 代理人: 魏樹巍

技術領域

本發(fā)明屬于二硝基甲苯加氫合成甲苯二胺的工藝及催化劑和催化劑制備方法，尤其涉及一種雷尼鎳用于二硝基甲苯低壓加氫合成甲苯二胺的工藝及所用的雷尼鎳催化劑和雷尼鎳催化劑制備方法。

背景技術

二氨基甲苯又名甲苯二胺(TDA)，是一種重要的化工原料和化學中間體，其最主要的用途是用于合成甲苯二異氰酸酯(TDI)，進而生產(chǎn)聚氨酯。工業(yè)上通常采用二硝基甲苯(DNT)在外加溶劑和催化劑存在條件下加氫合成，具體見反應式(1)和(2)。目前主要有兩種DNT加氫工業(yè)技術：第一種是瑞典，美國杜邦技術，采用負載型Pd+Pt/C貴金屬催化劑，具有催化劑活性高、反應壓力低(1MPa)和反應無需外加溶劑等優(yōu)點，但催化劑存在價格昂貴、易積碳或中毒而失活和分離困難的缺點；第二種是BASF技術，采用雷尼鎳基為催化劑，具有催化劑價格低廉和分離簡單等優(yōu)點，但該技術存在需為加溶劑(乙醇或甲醇)，且反應壓力高達2MPa，設備投資大的缺點。近年來，隨著TDI行業(yè)的迅速發(fā)展，作為TDI核心的DNT加氫技術逐漸成為國內(nèi)外的研究熱點。

專利CN102272092A是BASF公司公開的一種通過氫化二硝基甲苯制備甲苯二胺的方法，其特征在于在立式反應器上端增加了推進噴嘴，提高了整個反應的傳質(zhì)速率；同時將反應溫度提高至180℃以上，在保證反應本身高選擇性和產(chǎn)率的前提下，還可利用反應熱產(chǎn)生4巴計量或更高壓力的蒸汽。

專利CN102952022A公開了一種二硝基甲苯連續(xù)制備二氨基甲苯的方法及使用的催化劑和催化劑的制備方法，其特征在于采用貴金屬(Pd+Fe)/C為催化劑，在反應器出口增加一段管道反應器，然后通過增稠器實現(xiàn)催化劑的回收，具有二氨基甲苯產(chǎn)品質(zhì)量好、收率高，副反應少及反應徹底的優(yōu)點。專利CN101687767A公開了一種用于生產(chǎn)苯胺和甲苯二胺的系統(tǒng)和方法，其特征在于通過高剪切裝置將反應中的氫氣氣泡破碎至一微米以下，大大提高了反應的傳質(zhì)速率，且氫化反應速率是不經(jīng)歷專利所述的干剪切混合的5倍。

上述發(fā)明主要通過對反應器結(jié)構(gòu)的改造或局部工藝的優(yōu)化達到提高產(chǎn)能和降低能耗的目的。但上述發(fā)明并沒有從根本上解決兩種主要的工業(yè)DNT加氫技術如瑞典，美國杜邦技術中存在的催化劑價格昂貴、催化劑易失活且分離困難和BASF技術中存在的反應需外加溶劑、反應壓力高及設備投資大的問題。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的之一是提供一種設備投資少，能耗低，且在無外加溶劑和1MPa低壓條件下二硝基苯加氫合成甲苯二胺的連續(xù)生產(chǎn)工藝。

本發(fā)明的目的之二是提供一種價格低廉，具有優(yōu)良催化二硝基甲苯加氫合成甲苯二胺性能的鎳基催化劑及制備方法。

為達上述目的，本發(fā)明突破鎳基催化劑在二硝基甲苯加氫反應中需外加溶劑和反應壓力高達2MPa這一常規(guī)技術認知的枷鎖，通過大量催化劑改性實驗、活性評價實驗和機理的分析對各種鎳基催化劑進行篩選比較，并成功開發(fā)出一種在低壓1MPa左右和無外加溶劑條件下具有與貴金屬催化劑相似活性的雷尼鎳催化劑；并根據(jù)開發(fā)的雷尼鎳催化劑的催化性能、強度和沉降性能，通過大量的理論計算及實驗研究進一步開發(fā)出一種二硝基甲苯加氫連續(xù)生產(chǎn)甲苯二胺的新工藝；雷尼鎳催化劑在二硝基甲苯加氫中的新工藝的發(fā)明不但完全克服了現(xiàn)有兩工業(yè)DNT加氫技術的缺點，從根本上解決了兩種工業(yè)二硝基甲苯加氫技術如瑞典，美國杜邦技術中存在的催化劑價格昂貴、催化劑易失活且分離困難和BASF技術中存在的反應需外加溶劑、反應壓力高及設備投資大的問題。且大大降低了工業(yè)成本和能耗，具有較大的工業(yè)化潛力。

本發(fā)明二硝基甲苯低壓加氫合成甲苯二胺的工藝，具體包括如下步驟：

(1)新鮮雷尼鎳催化劑料漿從新鮮催化劑儲槽送至氫化反應器頂部加入氫化反應器中，以維持整個反應體系中的催化劑含量，原料DNT從氫化反應器中部加入氫化反應器，氫氣從氫化反應器底部加入并參與反應，反應過程中反應熱通過氫化反應器的內(nèi)盤管和外夾套內(nèi)的冷卻水移出；反應后的液相產(chǎn)物自氫化反應器底部導入清凈反應器中，氫化反應器通過管道與清凈反應器進行壓力平衡；

(2)來自氫化反應器的液相產(chǎn)物在清凈反應器進行清凈反應后，上部清液送至靜置沉降罐區(qū)進行催化劑沉降分離和回收；氣相自清凈反應器頂部進入馳放氣分離器進行氣液分離，分離后的氣相自馳放器頂部放空或回收利用，而分離出的液相返回至氫化反應器中；清凈反應器底部沉降的催化劑料漿返回至氫化反應器中；