用于生产苯胺和甲苯二胺的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了生产苯胺或甲苯二胺的方法，该方法包括形成分散体，该分散体包含在包含硝基苯或二硝基甲苯的液体介质中分散的氢气气泡，其中该氢气气泡具有小于１微米的平均直径；以及使该分散体经历氢化反应促进条件，该条件包括小于约６００ｋＰａ的压力和小于约２００℃的温度，从而分别氢化至少一部分硝基苯或二硝基甲苯以形成苯胺或甲苯二胺。本发明专利技术也公开了用于进行该方法的系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总地涉及分别进行硝基苯或甲基二硝基苯(二硝基甲苯) 的气-液相催化氢化以生产对应的芳香胺类即苯胺或曱苯二胺。更特别 地，本专利技术涉及采用反应物的高剪切混合来生产这些芳香胺的设备和 方法。
技术介绍
苯胺被广泛地用于二苯甲垸二异氰酸酯(MDI,用于聚氨酯和汽 车用塑料的关键中间体)的生产，以及用来生产用于橡胶的抗氧化剂 和硫化促进剂，以及在许多其他的用途中，作为除草剂、杀虫剂、染 料和颜料生产中的中间体。现在通常通过硝基苯的催化氢化，或较不 常用，通过酚的胺化来生产它。硝基苯的催化氢化是高度发热的，具 有每摩尔约130千卡的反应热。商业上，在过量氢的存在下，在汽相 和液相中都进行反应。气相方法通常使用固定床或流化床反应器。在 活性碳或作为选择的载体上的钯或铜的催化剂，常常与作为改性剂/助 催化剂的选自铅、钒、磷和铬的其他金属结合，已被证明对于汽相氢 化是有效的。使用这些催化剂已经获得高的活性和选择性。在液相中 进行硝基苯的氢化已经用浆料或流化床反应器进行。操作条件通常是 约90'C至约20(TC范围内的温度以及约100kPa至约600 kPa范围内的 压力。在一些情况下，液相方法利用过量的苯胺作为反应溶剂，并且 通过允许反应混合物在通常小于100 kPa的反应压力下沸腾以除去反 应生成的热。 一种已经用于液体方法的催化剂是在硅藻土上细分散的 镍。 一种连续液相氢化方法用铁作为改性剂，在炭载体上的铂-钯催化剂，在活塞流反应器(plug-flow reactor)中进行。改性剂被用来提供 良好的催化剂寿命，高的活性，以及防止芳环氢化。甲苯二胺(TDA)存在几种异构形式。TDA是用于多种工业和消 费产品，包括爆炸物(TNT)、染料和塑料生产的大体积中间体。2,4-异构体和2,6-异构体的混合物主要用作甲苯二异氰酸酯产生中的中间 体。2，3-异构体和3，4-异构体，以及2,4-异构体和2,6-异构体的商业混 合物在氨基甲酸酯产品、染料、腐蚀抑制剂和橡胶抗氧化剂的产生中 被用作共反应物，或者用作原材料。最通常的市售异构体和异构体混 合物是2，4-TDA, 3,4-TDA，间-TDA (2，4-异构体和2，6-异构体的80:20 混合物或65:35混合物)，和邻-TDA (3,4-异构体，2,3-异构体，作为 60:40混合物)；2，5-TDA也少量地市售。任何单独的商业产品将含有 各种水平的另一种异构体。TDA通常从二硝基甲苯通过液相催化氢化 法，或者通过铁和盐酸与二硝基甲苯的反应生产。反应的副产物包括 水和有机副产物，基于它们较低或较高的沸点将其从TDA产物中分离。 用于甲苯二胺或苯胺最通常的方法和生产设备受各种限制，例如产物 产率、工厂规模、能量消耗和质量流限制。因此，对于改进生产苯胺 和甲苯二胺的方式，存在持续的兴趣。
技术实现思路
根据本专利技术的某个实施方案，提供用于生产苯胺或甲苯二胺的方 法，该方法包括形成分散体，该分散体包含在包含硝基苯或二硝基甲 苯的液体介质中分散的氢气气泡，其中该氢气气泡具有小于1微米的 平均直径；并且使该分散体经历氢化反应促进条件，该条件包括小于 约600 kPa的压力和小于约20(TC的温度，从而分别氢化至少一部分硝 基苯或二硝基甲苯以形成苯胺或甲苯二胺。在一些实施方案中，该气 泡具有小于400纳米的平均直径。根据本专利技术的某个实施方案，提供用于生产苯胺的方法，该方法 包括形成分散体，该分散体包含在包含硝基苯的液体介质中分散的7氢气气泡，其中该气泡具有小于1微米的平均直径；并且使该分散体经历氢化反应促进条件，从而氢化至少一部分硝基苯以形成苯胺。在 一些实施方案中，该反应促进条件包括使该分散体接触氢化催化剂。在一些实施方案中，该反应促进条件进一步包括小于约600 kPa的压力 以及小于约20(TC的温度。根据本专利技术的某个实施方案，还提供用于生产甲苯二胺的方法， 其包含形成分散体，该分散体包含在包含二硝基甲苯的液体介质中 分散的氢气气泡，其中该气泡具有小于1微米的平均直径；并且使该 分散体经历氢化反应促进条件，从而氢化至少一部分二硝基甲苯以形 成甲苯二胺。在一些实施方案中，该反应促进条件包括使该分散体接 触氢化催化剂。在一些实施方案中，该反应促进条件进一步包括小于 约600 kPa的压力以及小于约200"C的温度。根据本专利技术的某个实施方案，还提供了系统，提供该系统用于从 硝基苯生产苯胺或用于从二硝基甲苯生产甲苯二胺。该系统包含至少 一个高剪切混合装置，其被配置用于产生氢气气泡在包含硝基苯或二 硝基甲苯的液体介质中的分散体，其中该分散体具有平均直径小于400 纳米的气泡；泵，其被配置用于将包含硝基苯或二硝基甲苯的液体物 流递送至该高剪切混合装置；以及容器，其被配置用于从该高剪切混 合器接收分散体以及用于维持预定的压力和温度。在一些实施方案中， 该容器包含氢化催化剂。在下面的详细说明和附图中，这些和其他实 施方案和潜在优点将变得显而易见。附图说明图1是根据本专利技术的某个实施方案，用于生产苯胺或甲苯二胺的 方法的工艺流程图。图2是作为在图1的系统的实施方案中使用的多级高剪切装置的 纵向截面视图。优选方式详述用于经由硝基苯和二硝基甲苯的气-液相部分氧化来生产苯胺和 甲苯二胺的本专利技术的方法和系统分别使用外部高剪切机械装置以在混 合装置中在受控环境中提供化学成分的快速接触和混合。该高剪切装 置降低了对反应的传质限制，因此增加了总反应速率。为了本公开的 目的，"二硝基甲苯"和"甲苯二胺"包括相应的异构体及其混合物。涉及液体、气体和固体的化学反应依靠涉及时间、温度和压力的 动力学定律以决定反应速度。如果期望将不同相(例如固体和液体；液体和气体；固体、液体和气体)的两种或更多种原材料反应，控制反应速度的限制因素之一涉及反应物的接触时间。在非均相催化反应的情况下，存在另外的速率限制因素将反应产物从催化剂表面移除以使催化剂能够催化另外的反应物。反应物和/或催化剂的接触时间通 常通过混合得以控制，所述混合操作提供在化学反应中所牵涉的两种 或更多种反应物的接触。包括如本文所述的外部高剪切装置或混合器 的反应器组件使得有可能降低传质限制，从而使得反应更密切地接近 动力学极限。当反应速率被加速时，停留时间可被减少，从而增加可 获得的处理量。产品收率因高剪切系统和方法而被增加。或者，如果 现有方法的产品收率是可接受的话，那么通过并入合适的高剪切来减 少所需的停留时间可允许使用比传统方法更低的温度和/或压力。生产苯胺或甲苯二胺的系统。现在将参考图1来描述高剪切苯胺或甲苯二胺生产系统，其是用 于通过硝基苯的气-液相氢化来生产苯胺，或者用于通过二硝基甲苯的 气-液相氢化来生产甲苯二胺的高剪切系统1的实施方案的工艺流程图。代表性系统的基础部件包括外部的高剪切混合装置(HSD)40、容器 10、和泵5。如图1中所示，所述高剪切装置位于容器/反应器10以外。 这些部件的每一个都在下文进行更详细的描述。管道21连接于泵5， 用于引入硝基苯或二硝基甲苯反应物。管道13将泵5连接于HSD 40， 管道18将HSD 40连接于容器10。管道22连接于管道13，用于引入可分散的分子氢。管道17连接于容器10用于移除未反应的硝本文档来自技高网...

【技术保护点】
生产苯胺或甲苯二胺的方法，该方法包括：　形成分散体，该分散体包含在包含硝基苯或二硝基甲苯的液体介质中分散的氢气气泡，其中所述气泡具有小于１微米的平均直径；以及　使所述分散体经历氢化反应促进条件，从而分别氢化至少一部分所述硝基苯或二硝基甲 苯以形成苯胺或甲苯二胺。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿巴斯哈桑，易卜拉西姆巴盖尔扎德，雷福德G安东尼，格雷戈里博尔西格，阿齐兹哈桑，
申请(专利权)人：HRD有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]