СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ АРОМАТИЧЕСКОГО НИТРОСОЕДИНЕНИЯ В АМИНЫ Российский патент 2014 года по МПК C07C209/36 C07C211/46 

Данное изобретение относится к способам преобразования ароматических нитросоединений в ароматические амины, например, нитробензола в анилин. Изобретение также относится к ароматическим аминам, таким как анилин, получаемым и полученным с помощью этих способов.

Способы гидрирования ароматического нитросоединения, посредством которого обеспечивается соответствующий амин, хорошо известны. Такие способы обычно включают:

- обеспечение потока газообразного водорода и потока жидкого ароматического соединения;

- обеспечение каталитического реактора с неподвижным слоем, имеющего впускную сторону и выпускную сторону;

- подачу в указанную впускную сторону указанного потока газообразного водорода и указанного потока жидкого ароматического соединения;

- реакционное взаимодействие указанного газообразного водорода и указанного ароматического нитросоединения, дающее отходящие продукты реактора, содержащие соответствующий ароматический амин и воду;

- выведение отходящих продуктов реактора из реактора на выпускной стороне указанного реактора.

Целью данного изобретения является уменьшение количества побочных продуктов в гидрированном ароматическом нитросоединении, т.е. соответствующем ароматическом амине, в отходящих продуктах реактора, причем указанные побочные продукты являются соединениями, имеющими гидрированные циклы, происходящие от ароматических циклов в нитросоединении. Способ в соответствии с данным изобретением может давать экономически эффективный выход превращения ароматического нитросоединения в соответствующий ароматический амин.

Вышеуказанная цель выполняется способами в соответствии с данным изобретением.

В соответствии с первым аспектом данного изобретения предлагается способ гидрирования ароматического нитросоединения, причем данный способ содержит следующие стадии:

- обеспечение потока газообразного водорода и потока жидкого ароматического соединения;

- обеспечение каталитического реактора с неподвижным слоем, имеющего впускную сторону и выпускную сторону;

- подачу в указанную впускную сторону указанного потока газообразного водорода и указанного потока жидкого ароматического соединения;

- превращение указанного газообразного водорода и указанного ароматического нитросоединения в ароматический амин, посредством чего образуются отходящие продукты реактора, содержащие воду и указанный ароматический амин;

- выведение указанных отходящих продуктов реактора из реактора на выпускной стороне указанного реактора.

Инертный растворитель или вода подается во впускную сторону реактора таким образом, что молярное отношение числа молей инертного растворителя или воды к числу молей водорода составляет более чем 1.

Результирующее гидрированное ароматическое нитросоединение представляет собой первичный ароматический амин, причем данный(е) первичный(е) амин(ы) является(ются) результатом гидрирования нитрогруппы (нитрогрупп).

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления молярное отношение числа молей инертного растворителя или воды к числу молей водорода может находиться в интервале от 1,5 до 7,5.

Более предпочтительно, молярное отношение числа молей инертного растворителя или воды к числу молей водорода может находиться в интервале от 2 до 5, например от 2 до 4, например 3.

Результатом способа в соответствии с данным изобретением является получение отходящих продуктов реактора, также называемых реакционной смесью, содержащих первичный ароматический амин и воду, вместе с уменьшенным количеством побочных продуктов, имеющих группы, являющиеся результатом гидрирования ароматических групп. Способ может быть выполнен при обеспечении производительности, приемлемой для промышленных масштабов.

Без намерения быть связанными с какой-либо теорией, в случае, когда инертный растворитель или вода подается во впускную сторону реактора при молярном отношении числа молей инертного растворителя или молей воды к числу молей водорода более чем 1, и предпочтительно в интервалах, указанных выше, полагают, что такая подача инертного растворителя или воды влияет на разность парциального давления водорода между впускной стороной и выпускной стороной, при этом парциальное давление водорода на впускной стороне выше, чем парциальное давление водорода на выпускной стороне. Полагают, что этот фактор, в частности использование величины отношения в предпочтительном интервале, приводит в результате к содержанию восстановленных избыточных гидрированных примесей в отходящих продуктах реактора. Подача слишком большого количества инертного растворителя или воды может, с другой стороны, обусловливать потери в выходе амина, т.е. пониженную степень преобразования, и может вызывать снижение эффективности катализатора.

Термин «парциальное давление» газа или пара хорошо известен в данной области техники. Это означает, для газа или пара, присутствующего в реальном или воображаемом объеме при данной температуре, давление, которое указанный газ или пар имел бы, если он один занимал бы этот объем при этой температуре.

В контексте данного изобретения парциальное давление водорода в некоторой точке реактора относится к давлению, которое указанный водород имел бы при бесконечно малом объеме, включающем эту точку в реакторе, если бы водород один занимал бы этот бесконечно малый объем при температуре в данной точке.

В способе гидрирования в соответствии с данным изобретением обычно используется избыток водорода. Молярное отношение молей водорода (H₂) к A-кратному числу молей ароматического нитросоединения, где «A» представляет собой трехкратное число нитрогрупп на молекулу ароматического нитросоединения, предпочтительно находится в интервале от 3,15 до 3,6. Другими словами, подача водорода предпочтительно выполняется в интервале от 5 до 30% мол. выше стехиометрического количества, чтобы превратить посредством реакции все нитрогруппы в группы первичного амина.

Изменение подачи водорода может способствовать дополнительному регулированию молярного отношения числа молей воды или инертного растворителя к числу молей водорода.

Без намерения быть ограниченными теорией, полагают, что более высокое парциальное давление водорода на впускной стороне реактора, где водород и ароматическое нитросоединение, например, нитробензол, приводятся в соприкосновение, вызывает быстрое протекание реакции гидрирования, инициируя высокую степень превращения нитрогрупп в группы первичного амина, например превращение нитробензола в анилин, тогда как более низкое парциальное давление водорода на выпускной стороне реактора уменьшает образование указанных побочных продуктов.

С помощью тщательного регулирования подачи воды или инертного растворителя на впускной стороне реактора может быть достигнута селективность превращения нитрогрупп (в исходном материале) в амины (в отходящих продуктах реактора), например, селективность превращения нитробензола в анилин, 99,8% при степени превращения нитрогрупп, например нитробензола, 99,998%.

Степень превращения представляет собой отношение числа молей любого превращенного ароматического нитросоединения к числу молей поданного ароматического нитросоединения, выраженное в процентах.

Селективность представляет собой отношение числа молей целевого амина в отходящих продуктах реактора к числу молей поданного ароматического нитросоединения, выраженное в процентах.

При этом может сохраняться возможность неполной реакции ароматического нитросоединения, например нитробензола, когда оно пропускается через реактор с неподвижным слоем, вследствие, например, образования каналов для протекания («каналирования») газа и/или жидкости. При таких обстоятельствах концентрация ароматического нитросоединения, например нитробензола, оставляющего слой катализатора, может достигать нескольких тысяч ч./млн ароматического нитросоединения, например нитробензола. Это остаточное ароматическое нитросоединение, например нитробензол, может быть эффективным образом удалено из являющегося продуктом амина, например, продукта-анилина, посредством использования доводочного узла, встроенного в линию. Этот доводочный узел принимает являющийся продуктом амин, например, продукт-анилин при от 200 до 230ºC и от 30 до 40 бар изб. давл. (3-4 МПа изб. давл.) из выхода холодильника реактора.

Водород может быть добавлен в этот доводочный узел, чтобы способствовать превращению. В доводочном узле может также быть использован катализатор такого же состава, что и катализатор в основном реакторе с неподвижным слоем для гидрирования ароматического нитросоединения. Время пребывания от 30 секунд до 2 минут является подходящим для превращения остаточного ароматического нитросоединения, например нитробензола.

Для того чтобы уменьшить или даже устранить протекание газа и/или жидкости по каналам («каналирование») в основном реакторе, можно разделить слой реактора с неподвижным слоем на несколько секций слоев, в которых газ и жидкость из каждого слоя распределяется заново. Это может быть выполнено с помощью узла для механического перераспределения, такого как колпачковая тарелка, или простых стояков.

Посредством регулирования количества инертного растворителя или воды, необязательно, повторно используемой воды из отходящих продуктов реактора, подаваемой во впускную сторону реактора, вместе с ароматическим нитросоединением и водородом, в заданном молярном интервале, может регулироваться парциальное давление водорода. Вода или растворитель постепенно будут испаряться во время их прохождения через реактор и в качестве таковых постепенно увеличивают свой вклад в давление на протяжении реактора, вследствие чего возможно уменьшение парциального давления водорода или же по меньшей мере оказание влияния на него.

Кроме того, разность парциального давления водорода может поддерживаться и регулироваться в дополнительной степени посредством установки и, необязательно, регулирования температурного профиля вдоль реактора. Предпочтительно, на впускной стороне и в области, непосредственно следующей за впускной стороной, обеспечивается температура в интервале между 160ºC и 200ºC. Предпочтительно, на выпускной стороне и в области, непосредственно предшествующей выпускной стороне, обеспечивается температура в интервале между 240ºC и 280ºC. Следовательно, предпочтительно, обеспечивается разность температуры между 40ºC и 100ºC вдоль реактора. Давление на впускной стороне, выпускной стороне и вдоль реактора может поддерживаться по существу постоянным и предпочтительно в интервале от 30 до 40 бар изб. давл. (3-4 МПа изб. давл.). Перепад давления между входным потоком и выходным потоком может составлять от 0,2 до 4 бар изб. давл. (20-400 кПа изб. давл.).

Термин «бар изб. давл.» понимается как давление, выраженное в барах, выше атмосферного давления.

В качестве альтернативы или в дополнение, разность парциального давления водорода может дополнительно регулироваться посредством установки и, необязательно, регулирования давления или профиля давления вдоль реактора.

Ароматическим нитросоединением может быть нитробензол, нитротолуол, 2-нитро-м-ксилол, 4-нитро-м-ксилол, нитронафталин или динитротолуол или их комбинация.

Предпочтительно, добавляется вода, либо пресная вода, либо вода, полученная извлечением из отходящих продуктов реактора, или же вода как часть повторно используемых самих отходящих продуктов реактора. Предпочтительно, вода подается во впускную сторону реактора посредством рециркуляции потока отходящих продуктов реактора во впускную сторону (опционально после дегазации и частичного удаления компонента ароматического амина), так что молярное соотношение молей водорода и молей воды находится в пределах заданного интервала. Вода может быть рекуперирована из жидких отходящих продуктов реактора и/или из газовой смеси после дегазации отходящих продуктов реактора.

В случае, когда используется инертный растворитель, данным инертным растворителем может быть растворитель, который находится в жидкой фазе на впускной стороне реактора при условиях процесса на впускной стороне, который, однако, испаряется, частично или полностью, во время перемещения через реактор. Инертный растворитель может быть рекуперирован из жидких отходящих продуктов реактора и/или из газовой смеси после дегазации отходящих продуктов реактора.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления ароматическим нитросоединением может быть динитротолуол. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления ароматическим нитросоединением может быть нитробензол.

Предпочтительно, анилин обеспечивается с помощью способа в соответствии с первым аспектом данного изобретения, посредством гидрирования нитробензола водородом.

Этот анилин может быть использован, чтобы давать метилендианилин (MDA) посредством реакционного взаимодействия указанного анилина с формальдегидом на подходящем катализаторе, типично HCl. Этот метилендианилин (MDA) может затем быть использован, чтобы давать метилендифенилдиизоцианат (MDI) посредством превращения двух аминовых групп в изоцианатные группы, обычно реакцией метилендианилина (MDA) с фосгеном. Этот метилендианилин (MDA) может быть использован, чтобы давать бис(аминоциклогексил)метаны, такие как бис(4-аминоциклогексил)метан (H12MDI) посредством первоначального гидрирования указанного метилендианилина (MDA) водородом до H₁₂MDA и последующего преобразования двух аминовых групп в изоцианатные группы обычно реакцией H₁₂MDA с фосгеном.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления часть отходящих продуктов реактора может быть рециркулирована во впускную сторону реактора.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления по меньшей мере часть воды из отходящих продуктов реактора может быть рециркулирована во впускную сторону реактора.

Перед рециркуляцией части воды или инертного растворителя из отходящих продуктов реактора вода или инертный растворитель могут быть отделены обычными известными методами (такими как, например, фазовое разделение жидкость - жидкость, гравитационное или центробежное фазовое разделение жидкость - жидкость) от отходящих продуктов реактора.

В случае, когда вода используется, чтобы регулировать молярное отношение воды к водороду, способ, соответственно, может включать разделение отходящих продуктов реактора на поток органических веществ и водный поток, причем данный водный поток содержит основную часть воды из отходящих продуктов реактора и последующую рециркуляцию по меньшей мере части водного потока во впускную сторону реактора.

В дополнение к этому или в качестве альтернативы, после того, как отходящие продукты реактора оставили реактор, отходящие продукты реактора могут быть дегазированы при отделении избытка водорода, анилина и водяного пара от жидких отходящих продуктов реактора, содержащих воду и анилин. Водяной пар может быть сконденсирован и частично или полностью рециркулирован во впускную сторону реактора.

В предпочтительном исполнении отходящие продукты реактора разделяются на паровую фазу и жидкую фазу.

Выходной поток реактора с неподвижным слоем представляет собой обычно жидкий продукт и газообразный продукт. Необязательно, жидкий и газообразный продукты из реактора охлаждаются/конденсируются отдельно. Газообразный продукт, который имеет более высокую концентрацию легких примесей и более низкую концентрацию тяжелых примесей, чем общий продукт реактора (т.е. комбинация газообразного и жидкого продуктов реакции), может становиться основным продуктом реактора, используемым в качестве продукта для дополнительной обработки. Полученное гидрированное ароматическое нитросоединение может затем быть подвергнуто процессам очистки.

Некоторая часть жидкой фазы может быть использована для промывки, чтобы удалить примеси из процесса, наряду с тем, что другая часть жидкой фазы может быть использована для рециркуляции во входной поток реактора, являясь источником воды, добавляемой во входной поток в соответствии с данным изобретением. Необязательно, часть жидкой фазы может быть использована, чтобы удалять менее чистое гидрированное ароматическое нитросоединение из процесса.

Такой режим функционирования является предпочтительным, когда реактор производит низкие концентрации легких примесей и более высокие концентрации тяжелых примесей.

Тяжелые примеси предпочтительно удаляются из системы реактора посредством промывки рециркуляционной линии реактора жидкостью, расход которой обычно составляет от 0,1 до 0,3 от расхода продукта.

Функционирование в этом режиме имеет дополнительное преимущество по отношению к превращению нитробензола. Найдено, что сконденсированная газовая фаза от реакции содержит значительно более низкие концентрации нитробензола, чем жидкий продукт реактора. Эта сконденсированная газовая фаза может быть использована в качестве конечного продукта, а непрореагировавший нитробензол будет в основном возвращен назад в реактор, и ему будет предоставлена новая возможность для реакционного взаимодействия, хотя некоторая часть нитробензола будет удаляться посредством промывочного потока. Удаляемое количество будет зависеть от расхода промывочного потока. Общим конечным результатом является более высокая степень преобразования нитробензола в анилин.

Также извлеченный водород может быть возвращен во впускную сторону реактора, например, посредством добавления этого повторно используемого водорода в поток свежего водорода перед точкой впуска водорода или в этой точке.

Рециркуляция воды или инертного растворителя из отходящих продуктов реактора, необязательно, посредством рециркуляции части отходящих продуктов реактора, может быть выполнена посредством добавления этой повторно используемой воды или инертного растворителя к потоку жидкого ароматического соединения.

Предпочтительно, реактор функционирует адиабатически и при одинаковом давлении вдоль реактора.

Гидрирование выполняется при использовании катализатора, чтобы катализировать реакцию гидрирования. Подходящие катализаторы могут содержать металлы группы VIII Периодической таблицы элементов (такие как никель, платина или палладий), например, палладий, нанесенный на носитель из глинозема. Катализатор может, необязательно, содержать небольшие количества железа, свинца, ванадия, платины, бария или других металлов. Эти дополнительные элементы могут суммарно обычно обеспечиваться в количестве менее чем 5% масс. в расчете на общую массу катализатора в целом.

Катализатор может обеспечиваться носителем катализатора, таким как глинозем, кремнезем, диоксид титана или другой носитель. Носитель имеет обычно форму стержней или сфер или любую другую геометрическую форму, например, сфер диаметром от 1/16 до 1/8 дюйма (1,6-3,2 мм). В качестве альтернативы, катализатор может быть обеспечен в форме экструдатов, доступных в различных формах, например, в виде цилиндров, трилистников, четырехлистников и т.п.

Типичный объемный расход подаваемого материала по отношению к объему катализатора может находиться в интервале от 0,2 до 2 ч^-1, предпочтительно в интервале от 0,5 до 1,5 ч^-1.

Когда реагенты подаются на впускной стороне реактора, потоки продуктов в реакторе являются параллельными. Это означает, что потоки, являются ли они жидкостью или газом, протекают через реактор в одном и том же направлении от впускной стороны к выпускной стороне.

Реактор с неподвижным слоем предпочтительно является реактором со слоем насадки со струйным протеканием. Реактор может функционировать адиабатически. Поток в реакторе может быть вертикальным, при впускной стороне и выпускной стороне, расположенных одна над другой. Наиболее предпочтительно, применяется поток сверху вниз, когда впускная сторона расположена над выпускной стороной. Также возможен поток снизу вверх, когда впускная сторона расположена под выпускной стороной.

Для того чтобы лучше регулировать парциальное давление водорода в дополнительной степени, реактор может быть снабжен охлаждающим оборудованием, таким как, например, кожухо-трубные, пластинчатые и/или спиральные теплообменные системы.

В соответствии со вторым аспектом данного изобретения предлагается смесь первичного ароматического амина и воды, где данная смесь получена способом в соответствии с первым аспектом данного изобретения.

В соответствии с третьим аспектом данного изобретения предлагается смесь первичного ароматического амина и воды, получаемая способом в соответствии с первым аспектом данного изобретения, где данная смесь также содержит менее чем 7500 ч./млн соединений, имеющих группы, являющиеся результатом гидрирования ароматических групп первичного ароматического амина.

Предпочтительно, соединения, имеющие группы, являющиеся результатом гидрирования ароматических групп первичного ароматического амина, присутствуют в количестве менее чем 5000 ч./млн, например, в интервале от 100 ч./млн до 5000 ч./млн.

Указанные выше величины в ч./млн^-1 относятся к общей массе компонента по отношению к общей массе смеси.

Смесь, получаемая или полученная в соответствии с данным изобретением, обладает тем преимуществом, что не требуется дополнительной очистки смеси перед применением смеси в процессе производства изоцианатов.

В частности, в случае, когда первичным ароматическим амином является анилин, не требуется очистки смеси, когда смесь используется для превращения анилина в метилдифенилдиамин (MDA), который, в свою очередь, является предшественником в производстве метилдифенилдиизоцианата (MDI).

Независимые и зависимые пункты формулы изобретения определяют конкретные и предпочтительные отличительные признаки данного изобретения. Отличительные признаки зависимых пунктов формулы изобретения могут быть объединены с отличительными признаками независимых пунктов или других зависимых пунктов формулы изобретения в соответствующих случаях.

Вышеуказанные и другие характеристики, отличительные особенности и преимущества данного изобретения станут очевидными из приведенного ниже подробного описания, представленного в сочетании с сопроводительными чертежами, которое иллюстрирует на примерах принципы данного изобретения. Это описание приведено лишь в качестве примера и не предполагает ограничения объема данного изобретения. Ссылки на фигуры, указанные ниже, относятся к сопроводительным чертежам.

Фиг.1, 2 и 3 представляют собой схематические виды, иллюстрирующие процессы в соответствии с данным изобретением.

Одинаковые обозначения относятся к одним и тем же, подобным или аналогичным элементам на разных фигурах.

Данное изобретение будет теперь описано по отношению к конкретным вариантам осуществления.

Следует заметить, что термин «содержащий» или «включающий», используемый в формуле изобретения, не должен интерпретироваться как ограниченный средствами, перечисленными после него; он не исключает другие элементы или стадии. Он, соответственно, должен интерпретироваться как указывающий на присутствие приведенных отличительных признаков, стадий или компонентов, на которые он ссылается, однако это не исключает присутствия или добавления одного или нескольких других отличительных признаков, стадий или компонентов или же их комбинаций. Соответственно, объем выражения «устройство, содержащее средства A и B, не должно ограничиваться устройствами, состоящими лишь из компонентов A и B. Это означает, что по отношению к данному изобретению лишь релевантные компоненты устройства представляют собой A и B.

На протяжении этого описания делается ссылка на «один из вариантов осуществления» или «вариант осуществления». Такая ссылка указывает, что конкретный отличительный признак, описанный в отношении варианта осуществления, включен по меньшей мере в один вариант осуществления данного изобретения. Соответственно, фразы «в одном из вариантов осуществления» или «в варианте осуществления», приведенные в различных местах данного описания, необязательно относятся к одному и тому же варианту осуществления, хотя они и могут относиться к нему. Кроме того, конкретные отличительные признаки или характеристики могут быть объединены любым подходящим образом в одном или нескольких вариантах осуществления, как это будет очевидно среднему специалисту в данной области техники.

Принцип изобретения раскрыт далее в данном документе посредством различных испытаний, проведенных при использовании различных молярных отношений H₂O/H₂ во входном потоке реактора «нитробензол в анилин» со слоем насадки со струйным протеканием.

При использовании реактор при параметрах подачи и установочных параметрах, представленных в таблице I, воду подавали при различных отношениях по сравнению с водородом во входном потоке. Были испытаны два разных катализатора. Первый катализатор (cat I) представляет собой палладиевый катализатор, активированный железом, на носителе из глинозема (сферы 1/16 дюйма (1,6 мм)). Второй катализатор (cat II) представляет собой палладиевый катализатор гидрирования на носителе из глинозема, коммерчески доступный от Johnson Matthey (катализатор гидрирования Тип 310/2 E 1,2 мм).

Таблица I Испытание 1 2 3 4 5 6 Катализатор I I I I II II Подача H₂ (моль/ч.) 0,277 0,277 0,277 0,277 0,277 0,277 Нитробензол (моль/ч.) 0,072 0,072 0,072 0,072 0,072 0,072 Анилин (моль/ч.) 0,582 0,582 0,582 0,582 0,582 0,582 Вода (моль/ч.) 1,667 0,833 0,417 0 1,667 0 Молярное отношение H₂O/H₂ 6 3 1,5 0 6 0 Заданное значение температуры (ºC) 250 250 250 250 250 250 Давление (бар изб. давл.) 20 20 20 20 20 20 Масса катализатора (г) 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0

Давление в «бар изб. давл.» представляет собой величину давления, на которое оно превышает фактическое давление окружающей среды (манометрическое давление в барах), выраженное в барах.

В таблице II ниже указано количество избыточно-восстановленных компонентов в отходящих продуктах реактора, как определено с помощью газовой хроматографии, (таких как бензол, циклогексиламин, циклогексанол, циклогексанон, дициклогексиламин, циклогексилиденанилин, N-циклогексиланилин и дифениламин). Видно, что при уменьшении молярного отношения воды к водороду обнаруживается увеличение избыточно-восстановленных компонентов.

Таблица II Испытание 1 2 3 4 5 6 Избыточно-восстановленные компоненты (ч./млн)             Бензол 80 86 79 98 68 40 Циклогексиламин 22 149 235 1515 0 546 Циклогексанол 58 123 253 1018 40 46 Циклогексанон 952 2289 2968 3818 610 2772 Дициклогексиламин 0 0 0 249 0 0 Циклогексилиденанилин 101 436 1256 2428 0 761 N-циклогексиланилин 75 713 1800 11039 19 4583 Дифениламин 135 316 484 704 124 441 Суммарно* (ч./млн) 1423 4112 7075 20869 861 9189 Молярное отношение H₂O/H₂ 6 3 1,5 0 6 0

Промышленный способ в соответствии с данным изобретением схематически представлен на фиг.1. Данный способ описывает, в качестве примера, процесс превращения нитробензола в анилин. Технологическое оборудование содержит реактор 101 с неподвижным слоем насадки со струйным протеканием, имеющий впускную сторону 103 и выпускную сторону 105, причем впускная сторона 103 расположена над выпускной стороной 105.

На впускной стороне обеспечивается поток 201 жидкого нитробензола и поток 203 газообразного водорода. К потоку 201 нитробензола добавляется рецикловый поток 205, содержащий воду.

Реактор 101, содержащий неподвижный слой 107 катализатора, содержащего палладий, превращает нитробензол и водород, протекающие параллельно сверху вниз через реактор 101, в анилин. Неподвижный слой 107 может содержать один или несколько последовательных слоев катализатора. На впускной стороне 103 установлены температура примерно от 160ºC до 210ºC и давление примерно от 25 бар изб. давл. (2,5 МПа изб. давл.) до 45 бар изб. давл. (4,5 МПа изб. давл.). На выпускной стороне 105 установлены температура примерно от 240ºC до 280ºC и давление примерно от 21 до 45 бар изб. давл. (2,1-4,5 МПа изб. давл.). Отходящие продукты 207 реактора выводятся из реактора 101 на выпускной стороне 105. Отходящие продукты 207 реактора разделяют на первый газовый поток 211 и первый жидкостной поток 209 посредством первого фазоразделителя 109. Первый газовый поток 211, охлажденный охлаждающим средством 111, снова подвергается фазовому разделению с помощью фазоразделителя 113 на второй газовый поток 215 и второй жидкостной поток 213. Второй газовый поток 215, охлажденный охлаждающим средством 115, снова подвергается фазовому разделению с помощью фазоразделителя 117 на третий газовый поток 219 и третий жидкостной поток 217. Третий газовый поток 219 дополнительно охлаждается охлаждающим средством 119 и еще раз после охлаждения предоставляется жидкая фаза в виде жидкостного потока 221 посредством отделения этой жидкой фазы от отходящего водорода 223 с помощью фазоразделителя 121.

Жидкостные потоки 209 (после охлаждения охлаждающим средством 123), 213 и 217 объединяют и разделяют на рецикловый поток 205 и жидкостной поток 206 для дополнительной обработки. Жидкостные потоки 206 и 221 объединяют и дополнительно охлаждают охлаждающим средством 125. Охлажденный жидкий продукт реакции 223 подают в средство 127 для разделения жидкой фазы, в котором анилин 225 отделяют от водного отходящего продукта 227. Анилин может быть подвергнут дополнительной очистке 500.

В этом способе реактор 101 функционирует адиабатически.

Расходы для отходящих продуктов реактора, повторно используемых посредством жидкостного потока 205 и сырьевого потока 203 газообразного водорода, являются такими, что на впускной стороне молярное отношение воды к водороду (воды, присутствующей в рецикловом потоке 205) находится в интервале от 2 до 4, например 3. Подача водорода выполняется при избытке от 20% до 25% от стехиометрического количества по отношению к нитробензолу.

Испытания показали, что посредством изменения молярного отношения воды к водороду на впускной стороне между 1,8 и 7 состав отходящих продуктов 207 реактора, выпускаемых из реактора 101, может включать менее чем 7500 ч./млн избыточно-гидрированных производных нитробензола, в то время как выход анилина является удовлетворительным.

Второй способ в соответствии с данным изобретением показан схематически на фиг.2. Одинаковые цифровые обозначения относятся к одним и тем же элементам, как поясняется для фиг.1. Способ также включает доводочный узел 301. После обеспечения жидкостного потока 206 для дополнительной обработки жидкостной поток 206 подается в доводочный узел 301 вместе с добавлением небольшого количества газообразного водорода 303. Доводочный узел превращает основную часть нитробензола в потоке 206 в анилин. Обеспечивается доведенный жидкостной поток 216. Жидкостные потоки 216 и 221 объединяют и дополнительно обрабатывают, как в способе на фиг.1.

Третий способ в соответствии с данным изобретением показан схематически на фиг.3. Одинаковые цифровые обозначения относятся к одним и тем же элементам, как поясняется для фиг.1.

Реактор 101 с неподвижным слоем снабжен двумя последовательными неподвижными слоями 107 и 108 катализатора. Из первого жидкостного потока 209 отделяют небольшой поток 411 для промывки 412 и удаления тяжелых загрязняющих веществ.

Оставшаяся часть первого жидкостного потока 209, после охлаждения и отделения части 301, объединяется с третьим жидкостным потоком 217 и рециркулируется к впускной стороне 103 реактора 101 в качестве рециклового потока 205.

Второй жидкостной поток 213 вводится в доводочный узел 401 вместе с добавлением небольшого количества газообразного водорода 403. Доводочный узел преобразует основную часть нитробензола в потоке 213 в анилин. Предоставляется доведенный жидкостной поток 405. Жидкостные потоки 405 и 221 объединяют и дополнительно обрабатывают, как в способе на фиг.1.

Следует понимать, что, хотя предпочтительные варианты осуществления и/или материалы были рассмотрены для предоставления вариантов осуществления в соответствии с данным изобретением, различные модификации или изменения могут быть сделаны без отклонения от объема и сущности данного изобретения.

Изобретение относится к способу гидрирования ароматического нитросоединения. Способ включает обеспечение потока газообразного водорода и потока жидкого ароматического нитросоединения, а также обеспечение каталитического реактора с неподвижным слоем, который имеет впускную и выпускную стороны. В указанную впускную сторону подают указанные потоки газообразного водорода и жидкого ароматического нитросоединения. Указанный газообразный водород и указанное ароматическое нитросоединение превращают в ароматический амин, посредством чего обеспечиваются отходящие продукты реактора, содержащие указанный ароматический амин и воду. Указанные отходящие продукты реактора выводят из реактора на выпускной стороне указанного реактора. Способ характеризуется тем, что во впускную сторону реактора подают воду при молярном отношении числа молей воды к числу молей водорода, находящемся в интервале от 1,5 до 7,5. Предлагаемый способ позволяет уменьшить количество побочных продуктов в отходящих продуктах реактора. 4 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

1. Способ гидрирования ароматического нитросоединения, включающий:
- обеспечение потока газообразного водорода и потока жидкого ароматического нитросоединения;
- обеспечение каталитического реактора с неподвижным слоем, имеющего впускную сторону и выпускную сторону;
- подачу в указанную впускную сторону указанного потока газообразного водорода и указанного потока жидкого ароматического нитросоединения;
- превращение указанного газообразного водорода и указанного ароматического нитросоединения в ароматический амин, посредством чего обеспечиваются отходящие продукты реактора, содержащие указанный ароматический амин и воду;
- выведение указанных отходящих продуктов реактора из реактора на выпускной стороне указанного реактора;
в котором во впускную сторону реактора подается вода при молярном отношении числа молей воды к числу молей водорода, находящемся в интервале от 1,5 до 7,5.

2. Способ гидрирования ароматического нитросоединения по п.1, в котором указанным ароматическим нитросоединением является динитротолуол.

3. Способ гидрирования ароматического нитросоединения по п.1, в котором указанным ароматическим нитросоединением является нитробензол.

4. Способ гидрирования ароматического нитросоединения по любому из пп.1-3, в котором часть отходящих продуктов реактора рециркулируют во впускную сторону реактора.

5. Способ гидрирования ароматического нитросоединения по любому из пп.1-3, в котором по меньшей мере часть воды из отходящих продуктов реактора рециркулируют во впускную сторону реактора.