CN103864644B - 一种由苯甲酸气相氨化制备苯甲腈的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种由苯甲酸气相氨化制备苯甲腈的方法，在反应器中，将气态的苯甲酸和氨化剂与载气混合后通过催化剂固定床进行催化反应，其中，苯甲酸：氨化剂：载气的摩尔比为1:1~5:5~40，采用的载气可为反应原料气体或惰性气体，反应器后设置冷凝器，粗产品经冷凝后分离出水相即可进行精馏提纯。本发明的反应流程简单，采用苯甲酸气相氨化生产苯甲腈，无三废产生，经济效益和环境效益明显。
Description
技术领域
本发明属于有机化工领域，具体涉及一种由苯甲酸气相氨化制备苯甲腈的方法。
背景技术
苯甲腈是一种重要的有机中间体，广泛用于合成苄胺和苯代三聚氰胺等，还可用于溶剂、抗氧剂和非离子型表面活性剂，用于苄基橡胶、树脂、涂料和聚合物的合成。
苯甲腈在工业上主要由甲苯氨氧化生产。在380℃下，原料配比为甲苯：氨：氧=1:4.7:3，空速800h-1，在钒系催化剂的作用下，苯甲腈的收率可达85%。国内目前有工厂开发出相关工艺，但工艺流程相对较为复杂，对条件控制的要求较高，且三废处理技术复杂。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的缺陷，提供一种由苯甲酸气相氨化制备苯甲腈的方法，该方法具有工艺流程简单、三废少、设备投资低和产品质量好等优点。
本发明提供的技术方案如下：
一种苯甲酸气相氨化制备苯甲腈的方法，包括以下步骤：
将苯甲酸与氨化剂气化后与载气进行混合，苯甲酸：氨化剂：载气的摩尔比为1:1~5:5~40，通入填充有催化剂的固定床进行催化反应，反应温度为250~400℃，反应得到的粗产品在冷凝器中液化，将粗产品分离出水相后进行精馏，即可得到苯甲腈。
所述的氨化剂为氨气、尿素、碳酸氢铵、碳酸铵、氨水或氯化铵。
所述的载气为氨气、氮气、氢气、氩气、氦气、甲烷或水蒸气。
所述的催化剂包括主催化剂和助催化剂。
所述的主催化剂为高岭土、硅藻土、氧化铝、磷酸-硅藻土、磷酸-二氧化硅、沸石、分子筛或氧化铝-二氧化硅。
所述的助催化剂为Ti、Zn、Cu、Co、Ni、Fe、K或Na。
所述的冷凝器中的冷却介质为空气、水、冷冻液、导热油或甘油。
本发明由苯甲酸气相氨化制备苯甲腈，将气态的苯甲酸与氨化剂混合后，通过固定床催化剂进行催化脱水反应，反应转化率为85%，选择率为95%。
附图说明
图1为本发明由苯甲酸气相氨化制备苯甲腈的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
将催化剂填充在列管式固定床反应器中，在300℃下将氢气连续通入固定床反应器对催化剂活化2h。以氮气为载气通入预热器，氮气流经汽化室时与气化的苯甲酸和氨气混合，形成苯甲酸-氨气-氮气混合气体，混合气体中各物质的摩尔比为苯甲酸：氨气：氮气=1:1:5；苯甲酸-氨气-氮气混合气体通过催化剂床层时400℃发生反应，反应得到的粗产品在冷凝器中液化，冷凝器中的冷却介质为水，粗产品分离出水相后即可进行精馏，粗产品中的苯甲腈含量为85wt%。未液化的气体可由压缩机回压至气罐中回收利用。本发明由苯甲酸气相氨化制备苯甲腈的工艺流程如图1所示。
本实施例所用的催化剂采用高岭土为主催化剂、K和Fe为助催化剂，其制备方法包括以下步骤：将高岭土中加适量水，加入成型剂纤维素醚挤压成型，100℃烘干，300℃煅烧3h，500℃煅烧5h，然后将高岭土粉碎至10~20目，接着将高岭土在1wt%的KOH溶液中浸泡10分钟后烘干，300℃煅烧3h，然后在1wt%的Fe(NO3)3溶液中浸泡1h，烘干，300℃煅烧1h。
实施例2
将催化剂填充在列管式固定床反应器中，在320℃下将氢气连续通入固定床反应器将催化剂活化2h；将氢气和氮气混合后作为载气通入预热器，其中氢气和氮气的摩尔比为1:1；氢-氮混合气流经汽化室时与气化的苯甲酸和尿素进行混合，形成苯甲酸-尿素-氢气-氮气混合气体，混合气体中各物质的摩尔比为苯甲酸：尿素：氢气：氮气=1:2:20:20；苯甲酸-尿素-氢气-氮气混合气体通过催化剂床层时350℃发生反应，反应得到的粗产品在冷凝器中液化，冷凝器中的冷却介质为甘油，粗产品分离出水相后即可进行精馏。粗产品中的苯甲腈含量为75wt%。未液化的气体可由压缩机回压至气罐中回收利用。
本实施例所用的催化剂采用活性氧化铝为主催化剂、Na和Zn为助催化剂，其制备方法包括以下步骤：将粒径为3mm的活性氧化铝球在300℃下煅烧3h，冷却至室温后在1wt%的NaOH溶液中浸泡10分钟，烘干，300℃煅烧1h，然后在1wt%的Zn(NO3)2溶液中浸泡1h，烘干，300℃煅烧1h。
实施例3
将磷酸-硅藻土填充在列管式固定反应器中作为催化剂，在250℃下将氢气连续通入固定床反应器对磷酸-硅藻土活化2h；以水蒸气为载气通入预热器，水蒸气流经汽化室时与气化的苯甲酸和碳酸氢铵混合，形成苯甲酸-氨气-水蒸气混合气体，混合气体中各物质的摩尔比为苯甲酸：碳酸氢铵：水蒸气=1:5:30；苯甲酸-氨气-水蒸气混合气体通过催化剂床层时在250℃下发生反应，反应得到的粗产品在冷凝器中液化，冷凝器中的冷却介质为导热油，粗产品分离出水相后即可进行精馏，粗产品中的苯甲腈含量为80wt%。未液化的气体可以放空。
上述实施例中所述的氨化剂氨气、尿素和碳酸氢铵可用碳酸铵、氨水或氯化铵替代；载气氮气、氢气和水蒸气可用氨气、氩气、氦气或甲烷替代；主催化剂高岭土、活性氧化铝和磷酸-硅藻土可用硅藻土、磷酸-二氧化硅、沸石、分子筛或氧化铝-二氧化硅替代；助催化剂Zn、Fe、K和Na可用Ti、Cu、Ni或Co替代；冷却介质水、甘油和导热油可用空气和冷冻液替代；均不影响本发明的实际效果。
上面结合具体实施例对本发明的技术方案作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (2)
1.一种苯甲酸气相氨化制备苯甲腈的方法，其特征在于：包括以下步骤：将苯甲酸与氨化剂气化后与载气进行混合，苯甲酸：氨化剂：载气的摩尔比为1:1～5:5～40，通入填充有催化剂的固定床进行催化反应，反应温度为250～400℃，反应得到的粗产品在冷凝器中液化，将粗产品分离出水相后进行精馏，即可得到苯甲腈；所述的氨化剂为氨气、尿素或碳酸氢铵；所述的载气为氨气、氮气、氢气、氩气、氦气、甲烷中的至少一种；所述的催化剂包括主催化剂和助催化剂；所述的主催化剂为高岭土、硅藻土、氧化铝、磷酸-硅藻土、磷酸-二氧化硅、沸石、分子筛或氧化铝-二氧化硅；所述的助催化剂为Ti、Zn、Cu、Co、Ni、Fe、K或Na中至少一种。
2.根据权利要求1所述的苯甲酸气相氨化制备苯甲腈的方法，其特征在于：所述的冷凝器中的冷却介质为空气、水、冷冻液、导热油或甘油。
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