Способ получения дифениламина

 

Сущность изобретения: продукт-дифениламин. Реагент 1: анилин. Условия реакции: при 430 - 470°С, 1,1 - 1,3 ата в реакционном блоке, состоящем из двух параллельно соединенных реакторов, работающих в цикле контактирование - регенерация - таким образом, что часть времени каждого цикла контактирование - регенерация оба реактора одновременно работают в режиме контактирования, при этом время одновременного контактирования в каждом цикле контактирование - регенерация для каждого из реакторов определяют по времени регенерации катализатора в одном из реакторов и массовому расходу анилина, поступающего в оба реактора, по следующей ф-ле: t_с=U·t⁰_р^.25·G²_А , где t_c - время одновременного контактирования в цикле контактирование-регенерация, ч; t_р - время регенерации катализатора в реакторе в цикле контактирование- регенерация, ч; G_А - массовый расход анилина на оба реактора, ч^-1 (кг анилина на кг катализатора за час); W - численный множитель, равный 200 - 320. 1 табл., 1 фиг.

Изобретение относится к парофазным способам получения диарилзамещенных аминов каталитической конденсацией соответствующих первичных аминов, конкретно, дифениламина (ДФА) из анилина. ДФА используется в производстве красителей, стабилизаторов для полимерных материалов, синтезе лекарственных препаратов и др. химических продуктов.

Из описанных в литературе наиболее близок к предлагаемому способу промышленный метод получения ДФА [1], заключающийся в контактировании паров анилина при 400-470^оС и атмосферном давлении (1,1-1,3 ата) с неподвижным слоем алюмофосфатного катализатора 2C₆H₅-NH₂ === C₆H₅-NH-C₆H₅ + NH₃.

Процесс осуществляют в реакторных блоках (см. чертеж), состоящих из испарителя анилина, перегревателя паров анилина и двух соединенных параллельно реакторов А и Б, заполненных гранулами катализатора. На выходе из реакторного блока ДФА выделяют из катализата, а непрореагировавший анилин вновь используют.

При работе в режиме контактирования катализатор постепенно дезактивируется, его периодически подвергают окислительной регенерации с использованием воздуха и вновь применяют для контактирования. В то время как один из реакторов реакторного блока, например А, находится в режиме контактирования (режим К), катализатор в реакторе Б регенерируют (режим Р). Об окончании регенерации судят по содержанию диоксида углерода на выходе из реактора. После завершения регенерации реактор Б переводят в режим контактирования, а реактор А переключают на регенерацию (схема (1)). При таком способе проведения процесса время контактирования, t_к, для каждого реактора равно времени регенерации, t_р, параллельного реактора.

Времена, необходимые для регенерации катализатора, в паре реакторов практически совпадают, а следовательно, совпадают и времена контактирования. Продолжительность цикла "контактированиере-генерация" для реактора (t_к + t_р) в производстве ДФА по данному способу составляет 24-42 в зависимости от "возраста" катализатора.

Режим работы реактора А K P K P K P K ----- ****** ------****** ------****** ------ t_k t_p t_k (1) Режим работы реактора Б P K P K P K P ****** ------ ****** ------****** ------****** t_p t_k t_p Недостатком описанного способа получения дифениламина является низкая эффективность использования потенциальных возможностей реакторного блока, поскольку в любой момент времени лишь один из двух параллельно соединенных реакторов находится в режиме контактирования.

Цель изобретения состоит в повышении производительности реакторного блока получения дифениламина.

Поставленная цель достигается за счет нового способа получения дифениламина, заключающегося в том, что часть времени, t_с, контактирование осуществляют одновременно в обоих реакторах данного реакторного блока, а регенерацию в каждом из реакторов проводят периодически (схемы (2) или (3)).

Режим работы реактора А K P K P K -------- ******* ----------------- ******* --- (2)
t_p t_k t_p
Режим работы реактора Б
P K P K
**** ----------------- ******* ----------------
t_k t_p t_k
Режим работы реактора А
P K P K
******* ---------------- ******* ---------- (3)
t_k t_p t_k
Режим работы реактора Б
K P K P K
------------ ******* ----------- ******* --------
t_p t_k t_p
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Во всех примерах в каждый из реакторов загружают по 1850 кг алюмофосфатного катализатора, поддерживают температуры в испарителе анилина 195-205^оС, перегревателе паров анилина 500-520^оС и реакторах 430-470^оС, а также давление в реакторах равным 1,1-1,3 ата.

Массовый расход анилина на оба реактора, G_A, в примерах 1-6 равен 0,27-0,28 ч^-1 (кг анилина на кг катализатора за 1 ч).

П р и м е р 1 (по известному способу для сравнения).

Реакторы А и Б работают попеременно по схеме (1) с t_р = 16 ч для каждого из реакторов (t_с = 0). За 305 ч работы реакторного блока средняя производительность равна 82 кг ДФА/ч.

П р и м е р 2. Реакторы А и Б работают по схеме (2) с t_р = 16 ч для каждого из реакторов и t_c = 19 ч. За 105 ч работы реакторного блока средняя производительность равна 93 кг ДФА/ч.

Как видно из данных примеров 1 и 2 переход к новому способу приводит к существенному увеличению производительности реакторного блока.

П р и м е р 3. Так же, как в примере 2, но с t_с = 36 ч. За 129 часов работы реакторного блока средняя производительность равна 95 кг ДФА/ч.

П р и м е р 4. Так же, как в примере 2, но с t_c = 54 ч. За 175 ч работы реакторного блока средняя производительность равна 92 кг ДФА/ч.

Из данных примеров 2-4 следует, что существует оптимум производительности в зависимости от t_с при заданных t_р и G_A, однако он выражен слабо. В приведенных ниже примерах значения t_c отвечают оптимальной производительности реакторного блока.

П р и м е р 5. Реакторы А и Б работают по схеме (3) с t_р = 16 ч для каждого из реакторов и t_с = 36 ч. За 152 ч работы реакторного блока средняя производительность равна 97 кг ДФА/ч.

Из сравнения примеров 3 и 5 видно, что схема (3) имеет некоторое преимущество перед схемой (2).

Дальнейшие примеры иллюстрируют влияние продолжительности регенерации и весового расхода анилина на оптимальное время одновременного контактирования для цикла "контактирование - регенерация". Их результаты приведены в таблице.

Видно, что оптимальное t_с увеличивается с ростом t_р и G_A.

Найдено, что обнаруженную закономерность можно описать следующим эмпирическим уравнением:
t_c = W ˙t_р^0,25 ˙G_A², где W - множитель, лежащий в пределах от 200 до 320, для t_c, t_р - ч, G_A- ч^-1.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИФЕНИЛАМИНА парофазной конденсацией анилина в присутствии алюмофосфатного катализатора, включающий стадии испарения анилина, перегрев его паров и конденсацию при температуре 430 - 470^oС и давлении 1,1 - 1,3 ата в реакционном блоке, состоящим из двух параллельно соединенных реакторов, режим работы которых описывается циклом контактирование - регенерация с последующим выделением целевого продукта, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, процесс ведут так, чтобы часть времени каждого цикла контактирование - регенерация оба реактора одновременно работали в режиме контиктирования, при этом время одновременного контактирования в каждом цикле контактирование - регенерация для каждого из реакторов определяют по времени регенерации катализатора в одном из реакторов и массовому расходу анилина, поступающего в оба реактора, по следующей формуле:
t_с = ω˙t_p^0,25˙G_A² ,
где t_с - время одновременного контактирования в цикле контактирование - регенерация, ч;
t_р - время регенерации катализатора в реакторе в цикле контактирование - регенерация, ч;
G_А - массовой расход анилина на оба реактора, ч^-1 (кг анилина /кг катализатора/ ч);
ω - численный множитель, равный 200 - 320.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2