Способ очистки бензолсодержащего анилина

 

Изобретение относится к химической технологии, а именно выделению ректификацией товарного аналина из продуктов гидрования нитробензола. Цель изобретения: обеспечение устойчивого технологического процесса при монотонном снижении концентрации бензола в реакционной массе с 5 до 0,5% с получением анилина, содержащего более 99,45% основного вещества. Сущность изобретения: способ включает отделение анилинового слоя расслаиванием, удаление воды и бензола гетероазеотропной ректификацией, выделение чистого анилина вакуумной ректификацией. Особенностью процесса является то, что при монотонном уменьшении концентрации бензола с 5 до 0,7% долю отбора азеотропа монотонно снижают с 0,3-0,4 до 0,1, при достижении концентрации 0,7% долю отбора азеотропа скачкообразно увеличивают до 0,2-0,3, а при дальнейшем убывании концентрации бензола долю отбора азеотропа снижают по 0,07-0,15. 1 ил.

Изобретение относится к химической технологии, а именно выделению ректификацией товарного анилина из реакционной массы, полученной путем каталитического гидрирования нитробензола водородом и содержащей в масс. 65-68 анилина, 27-29 воды, 0,1-5 бензола и небольшое количество других примесей.

Концентрация бензола в реакционной массе, полученной на новом, высокоактивном катализаторе, достигает 5% масс.

В период стабилизации процесса концентрация бензола снижается с 5 до 1,2% масс. По мере снижения активности катализатора концентрация бензола в реакционной массе уменьшается до 0,18% масс. одновременно возрастает концентрация непрореагировавшего нитробензола. Предлагаемый способ определяют технологию получения очищенного анилина при монотонном снижении концентрации бензола в реакционной массе с 5 до 0,1% масс.

Описан способ выделения очищенного анилина из полупродукта, полученного каталитическим гидрированием нитробензола водородом, путем его расслоения на водный и анилиновый слои, отгонки азеотропной смеси анилин-вода из водного и анилинового слоев с возвратом дистиллятов на расслоение совместно с полупродуктом и ректификации обезвоженного органического слоя в трех колоннах.

В первой колонне отделяют бензол и другие легкокипящие примеси, во второй колонне дистиллятом получают товарный анилин, а в третьей колонне извлекают остатки анилина из кубового продукта второй колонны [1] Такой способ не может быть использован для переработки полупродукта, содержащего бензол. При обезвоживании анилинового слоя бензол полностью отгоняется с азеотропом анилин-вода и возвращается на расслоение совместно с полупродуктом, что приводит к его накоплению в системе. Бензол растворяется в анилиновом слое, снижает его плотность. В результате образуется нерасслаивающаяся эмульсия и полностью нарушается технологический процесс.

Наиболее близким к предполагаемому способу является способ очистки сырого анилина, полученного каталитическим восстановлением нитробензола водородом, включающий разделение полупродукта на водный и анилиновый слои и ректификацию анилинового слоя в двух колоннах. В первой колонне отгоняют воду и углеводороды, а из второй колонны дистиллятом отбирают очищенный анилин. Паровой поток из первой колонны конденсируют, затем из конденсата отделяют водный слой. Основную массу органического слоя возвращают на орошение первой колонны, а оставшуюся часть органического слоя выводят из системы, поддерживая на заданном уровне температуру верха первой колонны [2] Недостатком данного способа является повышенное содержание примесей в готовом продукте. При уменьшении потока флегмы в первую колонну с целью снижения содержания легкокипящих компонентов в готовом продукте дистиллят первой колонны прекращает расслаиваться.

Целью данного изобретения является обеспечением устойчивого технологического процесса при монотонном снижении концентрации бензола в реакционной массе с 5 до 0,1% масс с получением анилина, содержащего более 99,95% масс. основного вещества.

Поставленная цель достигается тем, что очистку анилина, полученного каталитическим гидрированием нитробензола, осуществляют отделением анилинового слоя расслаиванием, удалением растворенной воды и легкокипящих примесей гетероазеотропной ректификацией и выделением чистого анилина вакуумной ректификацией, причем долю отбора азеотропа из отпарной колонны монотонно снижают с 0,3-0,4 до 0,1 от количества поданного питания при монотонном уменьшении концентрации бензола и других органических примесей, а при достижении концентрации бензола, равной 0,7% масс. долю отбора азеотропа скачкообразно увеличивают до 0,2-0,3 от количества поданного питания, а при дальнейшем убывании концентрации бензола и других легкокипящих примесей долю отбора азеотропа снижают до 0,07-0,15 от количества поданного питания.

На чертеже представлена принципиальная схема очистки анилина по предлагаемому способу.

Полупродукт, поток 1, со стадии каталитического гидрирования нитробензола водородом с температурой 20-50^oC подают в основной флорентин 1 и разделяют на водный и анилиновый слой. Верхний водный слой, поток II, направляют на очистку от анилина, а нижний анилиновый слой через промежуточную емкость 2 насосом 3 подают в отпарную колонну 4 поток III. Паровой поток IV в теплообменнике 5 конденсируют и полученный азеотроп в дополнительном флорентине 6 расслаивают на водный и органический слои. В зависимости от содержания легкокипящих органических примесей в анилиновом слое, доли отбора азеотропа, температуры жидкости во флорентине, органическая фаза может быть вверху, внизу или образовать нерасслаивающуюся эмульсию. Это обстоятельство очень затрудняет процесс выделения чистого анилина, поскольку содержание бензола и других легкокипящих примесей в продуктах каталитического гидрирования нитробензола после смены катализатора достигает 5% масс. а затем постепенно снижается до 0,1% масс. Экспериментальным путем найдено, что при концентрации бензола и других легкокипящих примесей в анилиновом слое выше 0,7% масс. устойчивое расслоение достигается при доле отбора азеотропа из отпарной колонны 4 0,1 от количества поданного питания и его расслоении при температуре 30-50^oC.

Нижний водный слой из дополнительного флорентина 6 подают, поток V, на отпарку анилина, а верхний органический слой, поток VI, направляют на узел периодической ректификации.

При достижении концентрации бензола и других легкокипящих компонентов 0,7% масс. полностью опорожняют дополнительный флорентин 6 и скачкообразно увеличивают долю отбора азеотропа от количества поданного питания до 0,2-0,3. В этих условиях в дополнительном флорентине 6 сверху собирается водный слой, снизу органический. Переключением запорной арматуры на сливных линиях образовавшиеся слои направляют в соответствующие емкости. Данный режим является энергоемким, поэтому по мере дальнейшего снижения концентрации бензола и других легкокипящих органических примесей долю отбора азеотропа от количества поданного питания уменьшают с 0,2-0,3 до 0,07-0,15.

Обезвоженный анилин из испарителя 7 и куба колонны, поток VII, насосом 8 подают в укрепляющую колонну 9. Испаритель 10 создает паровой поток VIII. Кубовый остаток, поток IX, насосом 11 откачивают на извлечение остатков анилина. Паровой поток их колонны 9 в теплообменнике 12 конденсируют. Часть конденсата в виде флегмы, поток X, возвращают на орошение колонны 9. Другую часть конденсата, поток XI, через гидрозатвор 13 сливают в емкость очищенного анилина.

Пример 1. В первую колонну диаметром 100 мм с 15 тарелками подавали анилиновый слой из основного флорентина после смены катализатора с убывающей концентрацией бензола и других легкокипящих примесей с 5 до 0,1% масс. В отпарной колонне поддерживали остаточное давление 340 мм рт.ст. Азеотроп отбирали при постоянном уменьшении доли отбора азеотропа от количества поданного питания с 0,3 до 0,1. Азеотроп расслаивали при температуре 40± 3^oC в дополнительном флорентине. Органический слой с верхней части дополнительного флорентина направляли на термообезвреживание. Нижний водный слой подавали на отпарку анилина. При достижении концентрации бензола и других легкокипящих органических примесей 0,7% масс. опорожнили дополнительный флорентин и скачкообразно увеличили долю отбора азеотропа от количества поданного питания до 0,2. В дополнительном флорентине произошла инверсия фаз. Переключили запорную арматуру на линиях слива. Верхний водный слой подавали на отпарку анилина. Нижний органический слой направили на узел периодической ректификации, откуда анилин кубовым остатком возвращали в основной флорентин. По мере снижения концентрации бензола и других легкокипящих органических примесей с 0,7% масс. до 0,1% масс. долю отбора азеротропа от количества поданного питания уменьшали с 0,2 до 0,07. Обезвоженный анилин из отпарной колонны подавали в укрепляющую колонну с 30 тарелками. При остаточном давлении 30±20 мм рт.ст. температура верха колонны 110-120^oC, низа колонны 140-160^oC с дистиллятом отобрали очищенный дистиллят, содержащий 99,95-99,98% масс. анилина.

Пример 2. Процесс очистки вели по примеру 1, со следующими значениями доли отбора от количества поданного питания: в начальный момент при концентрации бензола и других легкокипящих органических примесей 5% масс. 0,04; после скачкообразного увеличения доли отбора при концентрации 0,7% масс 0,3 в конце процесса при концентрации 0,1% масс 0,15 Дистиллятом на вакуумной колонне получили продукт, содержащий 99,97-99,99% масс. анилина. Первая цифра соответствует началу процесса, вторая концу процесса.

Пример 3 (сопоставительный). На 15-ую тарелку первой колонны диаметром 100 мм с 20-ю тарелками подавали анилиновый слой после смены катализатора. Концентрация бензола и других легкокипящих органических примесей быстро снижалось с 5 до 1,2% масс, а затем медленно убывала до 0,1% масс. Отгонку азеотропа вели при атмосферном давлении. Азеотроп расслаивали при температуре 40±3^oC. Часть верхнего органического слоя возвращали на орошение колонны и вверху колонны поддерживали температуру 75-80^oC, а оставшуюся часть органического слоя направили на термообезвреживание. Нижний водный слой подали на отпарку анилина.

Из обезвоженного анилина во второй колонне ректификацией при остаточном давлении 80±20 мм рт.ст выделили очищенный продукт содержащий 99,89-99,95% Пример 4 (сопоставительный). Процесс вели в соответствии с примером 3, но в первую колонну не возвращали часть органического слоя. При снижении концентрации бензола и других легкокипящих органических примесей с 5 до 0,7% масс. получили продукт, содержащий 99,91-99,96% анилина. Затем в дополнительном флорентине образовалась нерасслаивающаяся эмульсия, органическая фаза начала поступать на узел отпарки анилина из водного слоя, который через некоторое время "захлебнулся".

Особенностью предлагаемого способа является управление отбором азеотропа в зависимости от содержания бензола в других легкокипящих органических примесей в исходном сырье.

В начальный момент после смены катализатора, когда концентрация бензола и других легкокипящих органических примесей составляет около 5% масс, при доле отбора азеотропа от количества подаваемого питания менее 0,3 в дополнительном флорентине образуется нерасслаивающаяся эмульсия. При доле отбора более 0,4 возрастают энергетические расходы.

После инверсии фаз при доле отбора азеотропа менее 0,2 азеотроп не расслаивается, а при доле отбора более 0,3 высоки энергетические затраты.

На завершающей стадии, когда концентрация бензола и других легкокипящих органических примесей снизилась до 0,1% масс при доле отбора азеотропа менее 0,07 азеотроп не расслаивается.

При доле отбора более 0,15 качество товарного анилина возрастает, однако при этом увеличивается нагрузка на узел периодической ректификации органического слоя.

Постепенно уменьшение доли отбора азеотропа от количества подаваемого в отпарную колонну питания после смены катализатора со скачкообразным ее увеличением с 0,1 до 0,2-0,3 при концентрации бензола и других легкокипящих органических примесей 0,7% масс, позволяет стабильно получить высококачественный продукт в течение всего периода службы катализатора.

Формула изобретения

Способ очистки бензолсодержащего анилина, полученного каталитическим гидрированием нитробензола водородом, отделением анилинового слоя расслаиванием, удалением растворенной воды и легкокипящих примесей гетероазеотропной ректификацией и выделением чистого анилина ректификацией, отличающийся тем, что долю отбора азеотропа при гетероазеотропной ректификации монотонно снижают с 0,3 0,4 до 0,1 количества поданного питания при монотонном уменьшении концентрации бензола и других легкокипящих органических примесей в анилиновом слое, а при достижении концентрации бензола, 0,7 мас. долю отбора азеотропа от количества поданного питания скачкообразно увеличивают до 0,2 0,3, при дальнейшем убывании концентрации бензола долю отбора азеотропа снижают до 0,07 0,15.

РИСУНКИ

Рисунок 1