СПОСОБ ОЧИСТКИ АНИЛИНА Российский патент 1997 года по МПК C07C211/46 C07C209/84 

Изобретение относится к химической технологии, а именно к процессам выделения чистого анилина из реакционной массы, полученной каталитическим гидрированием нитробензола водородом, которая содержит 65-68% анилина, 27-29% воды, 0,1-1,2% бензола, а также малые количества других примесей.

Описан способ очистки анилина разделением продуктов реакции на водный и органические слои с отгонкой азеотропной смеси анилин-вода из водного и органических слоев и ректификацией обезвоженного органического слоя в трех колоннах (1). По данному способу азетропные смеси возвращают на расслаивание в основной флорентин, а бензол и другие легкокипящие примеси выводят в виде дистиллята первой колонны вакуумной ректификацией обезвоженного анилина.

Данный способ не может быть использован для очистки сырого анилина, содержащего более 0,1% бензола. Бензол с водой образует азеотроп и отгоняется вместе с азеотропом вода-анилин. В основном флорентине он растворяется в анилине и снижает его плотность. В результате во флорентине образуется нерасслаивающаяся эмульсия, что нарушает нормальный режим процесса очистки.

Известен способ очистки сырого анилина, по которому анилиновый слой из основного флорентина осушают гетероазеотропной ректификацией при атмосферном давлении. Полученный дистиллят расслаивают в дополнительном флорентине на органический и водный слои. Водный слой направляют на обработку вместе с другими анилиновыми водами. Органический слой направляют на орошение колонны обезвреживания. Часть органического слоя, содержащего углеводороды и около 10% анилина, отводят, поддерживая температуру верха колонны 75-95^oC. Из обезвоженного кубового остатка выделяют чистый анилин
Недостатком данного способа является невозможность получения анилина с содержанием основного вещества выше 99,95% При увеличении в колонне обезвоживания числа тарелок в анилине возрастает содержание продуктов термодеструкции.

При уменьшении количества органического слоя, возвращаемого из дополнительного флорентина в колонну обезвоживания в виде флегмы, в дополнительном флорентине образуется нерасслаивающаяся эмульсия.

Целью изобретения является получение анилина с содержанием основного вещества не ниже 99,99% Поставленная цель достигается тем, что реакционную массу расслаивают в основном флорентине на водный и анилиновый слой, анилиновый слой осушают гетероазеотропной ректификацией, под разряжением, полученный дистиллят расслаивают в дополнительном флорентине, обезвоженный анилин подвергают вакуумной ректификации в двух последовательных колоннах, причем в отличие от известного способа нижний слой жидкости или нерасслоившуюся эмульсию из дополнительного флорентина возвращают в основной флорентин. Кроме того, нижний слой жидкости или нерасслоившуюся эмульсию из дополнительного флорентина перед возвратом в основной флорентин смешивают с дистиллятом второй колонны.

На чертеже представлена схема материальных потоков по предлагаемому способу очистки анилина.

Реакционную массу, поток I, подают в основной флорентин 1. Из него верхний водный слой, поток II, направляют на узел очистки воды от анилина. Нижний анилиновый слой подают в колонну азеотропной осушки 2.

Колонна азеотропной осушки 2 работает при остаточном давлении 30-300 мм рт.ст. благодаря чему температура в кубе не превышает 150^oC, а вверху колонны не опускается ниже 30^oC. Дистиллят колонны обезвоживания в дополнительном флорентине 3 расслаивают, из него верхний органический слой выводят на узел переработки, поток III, а нижний слой возвращают в основной флорентин 1.

Обезвоженный анилин из куба колонны 2 направляют на узел вакуумной ректификации с двумя последовательными колоннами 4 и 5. В укрепляющей колонне 4 дистиллятом получают чистый анилин, поток IV. В исчерпывающей колонне 5 извлекают оставшийся анилин из кубового остатка колонны 4. Полученный дистиллят возвращают в основной флорентин 1. Нижний слой жидкости из дополнительного флорентина 3 и дистиллят исчерпывающей колонны 5 перед возвратом в основной флорентин 1 смешивают в смесителе 6.

Остаток исчерпывающей колонны 5, содержащий высококипящие компоненты, направляют на утилизацию, поток V.

Особенностью предлагаемого способа очистки анилина является стабильное качество продукта при изменении содержания бензола в исходной реакционной массе. Такая стабильность обеспечивается возвратом нижнего жидкостного слоя из дополнительного флорентина 3 в основной флорентин 1.

При концентрации бензола в потоке 1 более 0,6-0,8% он непрерывно отводится потоком III. Когда содержание бензола в реакционной массе становится менее 0,6-0,8% дистиллят колонны 2 в дополнительном флорентине 3 образует нерасслаивающуюся эмульсию. Эта эмульсия полностью сливается в основной флорентин. При смешении с потоком реакционной массы 1 концентрация бензола в анилиновой фазе снижается и в основном флорентине 1 происходит нормальное расслоение. Из-за отсутствия слива органической фазы из дополнительного флорентина 3 в контуре флорентин 1 колонна 2 флорентин 3 накапливается бензол. Плотность органической фазы во флорентине 3 снижается, эмульсия начинает расслаиваться и избыток бензола выводится потоком III. Благодаря этому в питании колонны 2 автоматически поддерживается концентрация бензола на уровне 0,6/1,3% что обеспечивает стабильную работу всех ректификационных колонн и позволяет гарантированно получать продукт высокого качества.

Смешение нижнего жидкостного слоя из дополнительного флорентина 3 и дистиллята из исчерпывающей колонны 5 в смесителе 6 перед возвратом в основной флорентин способствует лучшему расслоению эмульсии.

Примеры осуществления процесса
Пример 1. В основной флорентин подавали реакционную массу, содержащую 1,21% бензола и нижний водный слой из дополнительного флорентина со следовыми количествами бензола. Анилиновый слой, содержащий 1,29% бензола, подали в колонну обезвоживания с 20 тарелками, в которой поддерживали остаточное давление 150 мм рт.ст. Температура куба составляла 130^oC, верха колонны - 60^oC.

В дополнительном флорентине дистиллят колонны обезвоживания расслаивался. Органический слой, содержащий 16,7% бензола, непрерывно отводили на извлечение бензола. Водный слой, содержащий 3,63% анилина, возвращали в основной флорентин 1.

Кубовый остаток колонны обезвоживания подали в укрепляющую колонну с 30 тарелками, в которой поддерживали остаточное давление 70 мм рт.ст. температуру куба 145^oC и температуру верха колонны 110^oC. Дистиллятом этой колонны получили анилин с содержанием основного вещества 99,92%
Кубовый остаток укрепляющей колонны, содержащий 53% анилина, подали в исчерпывающую колонну с 16 тарелками. При остаточном давлении 30 мм рт.ст. температуре верха колонны 90^oC и куба колонны 150^oC отогнали остатки анилина. Дистиллят вернули в основной флорентин. Кубовый поток содержал 8,3% анилина.

Пример 2. В основной флорентин подавали реакционную массу, содержащую 0,09% бензола, и эмульсию из дополнительного флорентина со среднерасходной концентрацией бензола 8,7% После расслоения получили анилиновый слой, содержащий 0,61% бензола, который обезвоживали в условиях примера 1. В дополнительном флорентине получили дистиллят в виде нерасслаивающейся эмульсии, которую сливали в основной флорентин. Содержание бензола в потоке, подаваемом в колонну обезвоживания, постепенно увеличивалось. При достижении концентрации бензола в этом потоке до 0,84% в дополнительном флорентине началось расслаивание. Сливаемый из него верхний органический слой содержит 12-12,3% бензола. Концентрация бензола в анилиновом слое, подаваемом на обезвоживание, быстро снизилось до 0,6% В дополнительном флорентине расслоение прекратилось и описанный выше цикл повторился. Процесс вакуумной ректификации вели в соответствии с примером 1. Получили анилин с содержанием основного вещества 99,995±0,002%
Пример 3. Процесс вели в соответствии с примером 2, но нижний слой жидкости или нерасслаивающейся эмульсии перед возвратом в основной флорентин смешивали с дистиллятом исчерпывающей вакуумной колонны. Время, необходимое для расслоения в основном флорентине смеси на водный и анилиновый слои, уменьшилось в 1,5-2,0 раза. В результате получили готовый продукт, содержащий 99,994-99,996% анилина.

Пример 4 (сопоставительный). В основной флорентин подавали реакционную массу, содержащую 0,6% бензола, а из него анилиновый слой с концентрацией бензола 0,65% направили в колонну обезвоживания с 20 тарелками, в которой поддерживали остаточное давление 150 мм рт.ст. при температуре куба 130^oC. Дистиллят колонны обезвоживания расслаивали в дополнительном флорентине. Основную массу верхнего органического слоя возвращали в колонну обезвоживания в виде флегмы, а оставшуюся часть выводили из системы.

При температуре верха колонны 30^oC и содержании бензола в органическом слое 88,4% и последующей вакуумной ректификацией обезвоженного анилина получили продукт, содержащий 99,95% анилина. При уменьшении возврата флегмы в колонну обезвоживания температура верха колонны возрастала, содержание бензола в органическом слое уменьшилось. Вакуумной ректификацией получили 99,973±0,002% продукта. При дальнейшем уменьшении доли возврата органической фазы на орошение колонны обезвоживания и температуре верха колонны 58^oC дистиллят в дополнительном флорентине перестал расслаиваться.

Существенной особенностью предлагаемого способа является возврат в основной флорентин из дополнительного флорентина нижнего водного слоя или нерасслоившейся эмульсии. На установке непрерывного действия переход от слива водного слоя на слив эмульсии и обратно происходит самопроизвольно. Благодаря такому саморегулированию обеспечивается высокое качество анилина при изменении содержания бензола в реакционной массе в очень широких пределах.

Сущность изобретения: продукт анилин, полученный каталитическим восстановлением нитробензола водородом, подвергают очистке расслаиванием на водный и анилиновый слои, гетероазеотропной осушкой анилинового слоя, расслаиванием полученного дистиллята, вакуумной ректификацией обезвоженного полупродукта в двух последовательных колоннах, при этом нижний слой или нерасслоившуюся эмульсию дистиллята гетероазеотропной осушки подают на расслаивание с исходным анилином. При необходимости перед подачей на расслаивание с исходным анилином проводят смешивание с дистиллятом второй колонны. 1 ил. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ очистки анилина, полученного каталитическим восстановлением нитробензола водородом, путем его расслаивания на водный и анилиновые слои, гетероазеотропной осушки анилинового слоя, расслаивания полученного дистиллята, вакуумной ректификации обезвоженного полупродукта в двух последовательных колоннах, отличающийся тем, что нижний слой или нерасслоившуюся эмульсию дистиллята гетероазеотропной осушки подают на расслаивание с исходным анилином. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нижний слой или нерасслоившуюся эмульсию дистиллята гетероазеотропной осушки перед подачей на расслаивание с исходным анилином смешивают с дистиллятом второй колонны.