材料工程論文征稿苯胺制造技術(shù)

　　目前世界上苯胺的生產(chǎn)以硝基苯催化加氫法為主，其生產(chǎn)能力約占苯胺總生產(chǎn)能力的85%，苯酚氨化法約占10%，鐵粉還原法約占5%。下面小編介紹一篇關(guān)于苯胺制造的一篇論文。

　　[論文摘要]介紹苯胺制造技術(shù)，并對(duì)各制造技術(shù)進(jìn)行評(píng)述。

　　[論文關(guān)鍵詞]苯胺 加氫 催化劑

　　苯胺是一種重要的有機(jī)化工原料和化工產(chǎn)品，由其制得的化工產(chǎn)品和中間體有300多種，在染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、炸藥、香料、橡膠硫化促進(jìn)劑等行業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用，開(kāi)發(fā)利用前景十分廣闊。

　　目前世界上苯胺的生產(chǎn)以硝基苯催化加氫法為主，其生產(chǎn)能力約占苯胺總生產(chǎn)能力的85%，苯酚氨化法約占10%，鐵粉還原法約占5%。

　　一、硝基苯鐵粉還原法

　　硝基苯鐵粉還原法采用間歇式生產(chǎn)，將反應(yīng)物料投入還原鍋中，在鹽酸介質(zhì)和約100℃溫度下，硝基苯用鐵粉還原生成苯胺和氧化鐵，產(chǎn)品經(jīng)蒸餾得粗苯胺，再經(jīng)精餾得成品，所得苯胺收率為95%～98%，鐵粉質(zhì)量的好壞直接影響苯胺的產(chǎn)率。此方法因存在設(shè)備龐大、反應(yīng)熱難以回收、鐵粉耗用量大、環(huán)境污染嚴(yán)重、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、操作維修費(fèi)用高、難以連續(xù)化生產(chǎn)、反應(yīng)速度慢、產(chǎn)品分離困難等缺點(diǎn)，目前正逐漸被其他方法所取代。

　　二、苯酚氨化法

　　基本工藝過(guò)程為：苯酚與過(guò)量的氨(摩爾比為1：20)經(jīng)混合，汽化、預(yù)熱后，進(jìn)入裝有氧化鋁-硅膠催化劑的固

　　定床反應(yīng)器中，在370℃、1.7MPa條件下，苯酚與氨進(jìn)行氨化反應(yīng)制得苯胺，同時(shí)聯(lián)產(chǎn)二苯胺，苯胺的轉(zhuǎn)化率和選擇性均在98%左右。該法工藝簡(jiǎn)單，催化劑價(jià)格低廉，壽命長(zhǎng)，所得產(chǎn)品質(zhì)量好，“三廢”污染少，適合于大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)并可根據(jù)需要聯(lián)產(chǎn)二苯胺，不足之處是基建投資大，能耗和生產(chǎn)成本要比硝基苯催化加氫法高。

　　三、固定床氣相催化加氫

　　固定床氣相催化加氫工藝是經(jīng)預(yù)熱的硝基苯與大過(guò)量的預(yù)熱后的氫氣混合，在觸媒固定的反應(yīng)器中發(fā)生加氫反應(yīng)生成粗苯胺，粗苯胺經(jīng)脫水、精餾后得成品，苯胺的選擇性大于99%。

　　固定床氣相催化加氫工藝具有技術(shù)成熟，反應(yīng)溫度較低，設(shè)備及操作簡(jiǎn)單，維修費(fèi)用低，建設(shè)投資少，不需分離催化劑，產(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn);不足之處是單臺(tái)反應(yīng)器能力低，反應(yīng)壓力較高，易發(fā)生局部過(guò)熱而引起副反應(yīng)和催化劑失活，必須定期更換催化劑。

　　(一)工藝特點(diǎn)

　　硝基苯用合成氣預(yù)熱，氫氣氣混合后進(jìn)入列管反應(yīng)器;使用列管式等溫反應(yīng)器+堆床絕熱反應(yīng)器復(fù)合操作，反應(yīng)放出的熱量通過(guò)產(chǎn)生17bar蒸汽帶出;使用銅催化劑，消耗為0.6kg/t;單套反應(yīng)系統(tǒng)最大生產(chǎn)能力5萬(wàn)噸/年;需要大型氫氣循環(huán)壓縮機(jī);帶有脫水塔+輕組份處理塔、精餾塔+重組份處理塔、苯胺回收塔;精餾塔塔頂產(chǎn)3bar蒸汽;重組份的回收處理，輕重組份7kg/t。

　　(二)優(yōu)劣勢(shì)分析

　　1. 相對(duì)優(yōu)勢(shì)。固定床反應(yīng)器操作穩(wěn)定;原料硝基苯、氫氣消耗較低。

　　2. 劣勢(shì)。單條反應(yīng)線最大能力5萬(wàn)噸/年;催化劑消耗高;需要大量的氫氣進(jìn)行循環(huán)，消耗蒸汽、循環(huán)水和電;蒸餾系統(tǒng)處理過(guò)于復(fù)雜;需要去除硝基苯中的二硝基苯，二硝基苯過(guò)高會(huì)引起催化劑中毒;催化劑更換時(shí)比較繁瑣。

　　四、流化床氣相催化加氫

　　流化床氣相催化加氫法是原料硝基苯加熱汽化后，與約理論量3倍的氫氣混合，進(jìn)入裝有銅-硅膠催化劑的流化床

　　反應(yīng)器中，在催化劑流化的條件下進(jìn)行加氫還原反應(yīng)生成苯胺和水蒸氣，再經(jīng)冷凝、分離、脫水、精餾得到苯胺產(chǎn)品。該法較好地改善了傳熱狀況，控制了反應(yīng)溫度，避免了局部過(guò)熱，減少了副反應(yīng)的生成，延長(zhǎng)了催化劑的使用壽命，不足之處是操作較復(fù)雜，催化劑磨損大，裝置建設(shè)費(fèi)用大，操作和維修費(fèi)用較高。

　　(一)工藝簡(jiǎn)述

　　氫氣同合成氣換熱后，同硝基苯一起汽化升溫，進(jìn)入流化床反應(yīng)，生成苯胺和水，經(jīng)冷卻、靜止分離后為粗苯胺、苯胺水。苯胺水進(jìn)入苯胺回收塔處理;粗苯胺經(jīng)過(guò)脫水塔、精餾塔處理為合格苯胺。

　　(二)工藝特點(diǎn)

　　循環(huán)氫氣同合成氣換熱;液-液靜止分離;具有廢水塔、脫水塔、精餾塔;單線能力大;反應(yīng)器中安裝有熱交換束，該熱交換束浸在流化床內(nèi)。用水作冷媒，反應(yīng)熱用來(lái)生產(chǎn)蒸汽;催化劑需要再生，1-2月再生一次，再生時(shí)間月24-72hr;有廢渣產(chǎn)生。

　　(三)優(yōu)劣勢(shì)分析

　　1. 相對(duì)優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)技術(shù)成熟，投資費(fèi)用低;觸媒運(yùn)行成本低。

　　2. 劣勢(shì)。硝基苯、氫氣單耗高，生產(chǎn)成本高;單條反應(yīng)線最大能力7萬(wàn)噸/年;催化劑需要每1-2月再生一次，耗

　　時(shí)1-3天;生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量隨催化劑周期性變化。

　　五、液相催化加氫

　　硝基苯液相催化加氫工藝是在150～250℃、0.15～1.0MPa壓力下，采用貴金屬催化劑，在無(wú)水條件下硝基苯進(jìn)行加氫反應(yīng)生成苯胺，再經(jīng)精餾后得成品，苯胺的收率為99%。液相催化加氫工藝的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)溫度較低，副反應(yīng)少，催化劑負(fù)荷高，壽命長(zhǎng)，設(shè)備生產(chǎn)能力大，不足之處是反應(yīng)物與催化劑以及溶劑必須進(jìn)行分離，設(shè)備操作以及維修費(fèi)用高。

　　(一)工藝簡(jiǎn)述

　　硝基苯先被用作萃取劑從苯胺水中回收苯胺，然后經(jīng)預(yù)熱后進(jìn)入反應(yīng)器。苯胺料漿(含催化劑)、循環(huán)水、循環(huán)苯胺和氫氣從底部進(jìn)入，氫溶解在液體混合物中，和硝基苯反應(yīng)生成苯胺和水。反應(yīng)生成的少量焦油及催化劑從反應(yīng)器側(cè)線流出經(jīng)催化劑稠厚器過(guò)濾后，催化劑回到反應(yīng)系統(tǒng)。反應(yīng)物以蒸汽形式從頂部帶出，進(jìn)入二級(jí)廢鍋、空冷器、水冷器冷卻后，氣液分離，合成液靜止分離，粗苯胺通過(guò)脫水塔脫水后，進(jìn)入席夫堿反應(yīng)器處理低沸物，進(jìn)入精餾塔處理高沸物。

　　(二)工藝特點(diǎn)

　　對(duì)氫氣純度要求較高，必須增加甲烷化反應(yīng)器;使用精硝基苯萃取苯胺水中的苯胺;反應(yīng)塔為立式、多級(jí)、柱塞流反應(yīng)器，液相加氫;使用以碳為載體的鈀、鉑貴金屬催化劑;反應(yīng)生成的熱量由反應(yīng)物以蒸汽的形式從頂部帶出;具有一套催化劑循環(huán)系統(tǒng)，需采購(gòu)德國(guó)設(shè)備催化劑增稠器;可產(chǎn)中壓和低壓蒸汽;氫氣、硝基苯投料摩爾比為小，過(guò)量氫氣用小型氫氣循環(huán)機(jī)循環(huán);催化劑連續(xù)添加，不需要停車;脫水塔真空脫水;具有席夫堿反應(yīng)器處理反應(yīng)生成的低沸物;有廢液產(chǎn)生。

　　(三)優(yōu)劣勢(shì)分析

　　1.相對(duì)優(yōu)勢(shì)：(1)原料硝基苯、氫氣消耗低，單位生產(chǎn)成本低;(2)單套裝置生產(chǎn)能力大，反應(yīng)器可設(shè)計(jì)最大能力為30萬(wàn)噸/年;(3)反應(yīng)器內(nèi)部不需要機(jī)械攪拌，不需要大的氫氣循環(huán)系統(tǒng)，氫油比低，排放時(shí)可減少氫氣的消耗;(4)三廢產(chǎn)生已達(dá)到了最低，接近了理論值;(5)省去了觸媒再生時(shí)間，只需要較少的主要設(shè)備維修時(shí)間，運(yùn)轉(zhuǎn)率可高達(dá)98%。

　　2.劣勢(shì)：必須增加一套甲烷化裝置，增加投;使用貴金屬催化劑，價(jià)格昂貴;貴金屬處理系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)備較多。

　　六、結(jié)束語(yǔ)

　　綜上，苯胺的制造技術(shù)各具特點(diǎn)，目前主要以硝基苯的加氫技術(shù)為主，早期國(guó)內(nèi)以硝基苯固定床加氫和氣相流化床為主，但隨著國(guó)外硝基苯液相加氫技術(shù)的工業(yè)化生產(chǎn)，以其單套裝置產(chǎn)能大，生產(chǎn)成本低，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)日益得到制造商的青睞。苯胺制造技術(shù)也將向著高產(chǎn)能、低成本的方向前進(jìn)。

　　閱讀期刊：《材料工程》

　　《材料工程》(月刊)創(chuàng)刊于1956年，由中航工業(yè)集團(tuán)公司主管，中航工業(yè)北京航空材料研究院主辦，國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)行。是綜合性的材料科學(xué)與技術(shù)刊物。《材料工程》一直是美國(guó)《工程索引》(EI Compendex)，劍橋科學(xué)文摘(CSA)，美國(guó)化學(xué)文摘(CA)和日本科學(xué)文摘等多家國(guó)外數(shù)據(jù)庫(kù)收錄期刊。同時(shí)是北大圖書(shū)館出版的《中文核心期刊要覽》和科技引文統(tǒng)計(jì)源(核心)收錄期刊。