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CN111821919A - 吡啶类化合物的连续催化加氢设备和连续催化加氢方法 - Google Patents

吡啶类化合物的连续催化加氢设备和连续催化加氢方法 Download PDF

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CN111821919A
CN111821919A CN202010664303.9A CN202010664303A CN111821919A CN 111821919 A CN111821919 A CN 111821919A CN 202010664303 A CN202010664303 A CN 202010664303A CN 111821919 A CN111821919 A CN 111821919A
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continuous catalytic
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孙兴芳
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Asymchem Laboratories Jilin Co Ltd
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Asymchem Laboratories Jilin Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种吡啶类化合物的连续催化加氢设备和连续催化加氢方法。连续催化加氢设备，包括：液体原料供应单元；氢气供应单元；依次串联的至少三级固定床反应器，各固定床反应器具有位于底部的进料口和顶部的产物出口，液体原料供应单元和氢气供应单元与第一级固定床反应器的进料口相连，各固定床反应器内具有隔板，隔板用于承载催化剂和填料，在各级固定床反应器之间的连接管线上设置有取样口；与固定床反应器一一对应设置的换热夹套，各换热夹套一一对应地套设在固定床反应器的外壁上；以及气液分离器，与最后一级固定床反应器的产物出口连接设置。本申请的设备有利于各固定床反应器的催化剂的装填和更换、有效控制催化效果。

Description

吡啶类化合物的连续催化加氢设备和连续催化加氢方法
技术领域
本发明涉及吡啶类化合物的催化加氢技术领域，具体而言，涉及一种吡啶类化合物的连续催化加氢设备和连续催化加氢方法。
背景技术
哌啶及其衍生物是一类具有广泛的生理和药理活性的杂环化合物，在抗癌、消炎、镇静、安眠等方面具有很高的研究价值和应用前景，另外还可以作为手性试剂在有机合成中有广泛的应用。哌啶及其衍生物通常是由相应吡啶及其衍生物通过催化加氢制备，这一合成方法反应收率高，产物后处理简单，在工业中获得了广泛应用。
催化加氢还原反应工业化生产主要以高压反应釜为反应容器，通过将固体催化剂、原料溶液加到高压釜中，充入氢气加到一定压力，利用反应釜的强力搅拌使气-液-固三相混合反应。这种反应方式需要给氢气留下足够的空间，这样就导致反应釜较大，高压条件下安全性降低。另外，催化剂的分离必须使用额外的设备，反应过程中由于催化剂中毒或者其他不可控因素，反应效果较差，导致反应周期加长，选择性变差。
与传统批次加氢工艺相比，连续催化加氢工艺有着不可比拟的优势。其设备投资成本更低，占地更小，更加安全，更易实现工艺自动化，且有着更加优异的反应动力学。但是一直以来，如何实现气液固三相连续加氢工艺的放大，一直困扰着精细化工和医药化学领域的化学家和工程师们。固定床技术只能应用于实验室规模的实验，当固定床尺寸增大时，放热控制等安全问题将急剧增加。公布号为CN107089961的专利申请中提出的方案，采用串联三级裂管式固定床反应器，壳程内通入的换热媒介可以有效控制列管内物料的反应温度，但多个固定列管并联在同一柱状容器内使得催化剂的换装、设备重新安装等操作变得复杂，而且无法跟踪单个固定列管中催化剂的催化效果。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种吡啶类化合物的连续催化加氢设备和连续催化加氢方法，以解决现有技术中气液固三相连续反应设备难以对各反应器内的催化效果实现有效控制的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种吡啶类化合物的连续催化加氢设备，包括：液体原料供应单元；氢气供应单元；依次串联的至少三级固定床反应器，各固定床反应器具有位于底部的进料口和顶部的产物出口，液体原料供应单元和氢气供应单元与第一级固定床反应器的进料口相连，各固定床反应器内具有隔板，隔板用于承载催化剂和填料，在各级固定床反应器之间的连接管线上设置有取样口；与固定床反应器一一对应设置的换热夹套，各换热夹套一一对应地套设在固定床反应器的外壁上；以及气液分离器，与最后一级固定床反应器的产物出口连接设置。
进一步地，上述各换热夹套并联设置。
进一步地，上述各固定床反应器的长径比为40～200：1，优选60～120：1。
进一步地，上述催化剂为粒径在0.5～5mm之间的球状颗粒或柱状颗粒催化剂。
根据本发明的另一方面，提供了一种吡啶类化合物的连续催化加氢方法，该连续催化加氢方法包括采用上述任一种的连续催化加氢设备进行吡啶类化合物的连续催化剂加氢，并利用取样口取样以检测各固定床反应器的催化加氢产物组成。
进一步地，上述吡啶类化合物具有通式
Figure BDA0002579780540000021
其中R为C1～C10的烷基、卤代基和胺基中的任意一种，优选为-CH3、-C2H5、-Cl、-Br或-NH2。
进一步地，上述催化剂选自钯-炭、铑-碳、钌-炭、钯-氧化铝、铑-氧化铝、钌-氧化铝催化剂，固定床反应器中催化剂总量相对于吡啶类化合物的当量的1％～15％，催化剂中活性成分的负载量为5％。
进一步地，上述连续催化加氢设备的各固定床反应器的连续化加氢反应的温度为40～150℃，优选为50～130℃，更优选为80～120℃，优选连续化加氢反应的压力为1～8MPa，更优选为2～6MPa，进一步优选为3～5MPa，固定床反应器中的总有效保留时间为5min～120min，优选30～80min。
进一步地，上述连续催化剂加氢反应中，氢气当量为3～20当量，优选为5～18当量，更优选10～15当量。
进一步地，上述吡啶类化合物以溶液的方式经液体原料供应单元送入第一级固定床反应器中，溶液的溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇或叔丁醇。
应用本发明的技术方案，将多级固定床反应器串联，实现了吡啶类化合物的连续催化剂加氢，且有利于各固定床反应器的催化剂的装填和更换。在各级固定床反应器的连接管线上设置取样口，利用该取样口对各级固定床反应器的催化加氢反应产物进行取样，检测所取样品组成进而可以得到各固定床反应器的催化效果，并根据该催化效果对各反应物料的进料速度、反应温度和/或反应压力进行调整，以优化催化效果。上述固定床反应器采用换热夹套进行控温，通过调整进入换热夹套的换热介质的温度和速度来调整各固定床反应器的反应温度。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的一种实施例的示出的吡啶类化合物的连续催化加氢设备结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、液体原料供应单元；20、氢气供应单元；30、固定床反应器；31、取样口；40、换热夹套；50、气液分离器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如本申请背景技术所分析的，现有技术的气液固三相连续反应设备采用列管式固定床反应器，因此难以对各反应器的各列管内的催化效果实现有效控制。为了解决该问题，本申请提供了一种吡啶类化合物的连续催化加氢设备和连续催化加氢方法。
在本申请一种典型的实施方式中，提供了一种吡啶类化合物的连续催化加氢设备，如图1所示，该连续催化加氢设备包括液体原料供应单元10、氢气供应单元20、依次串联的至少三级固定床反应器30、与固定床反应器30一一对应设置的换热夹套40和气液分离器50，各固定床反应器30具有位于底部的进料口和顶部的产物出口，液体原料供应单元10和氢气供应单元20与第一级固定床反应器30的进料口相连，各固定床反应器30内具有隔板，隔板用于承载催化剂和填料，在各级固定床反应器30之间的连接管线上设置有取样口31；各换热夹套40一一对应地套设在固定床反应器30的外壁上；气液分离器50与最后一级固定床反应器30的产物出口连接设置。
本申请的固定床反应器30中没有设置列管。
本申请的连续催化加氢设备将多级固定床反应器30串联，实现了吡啶类化合物的连续催化剂加氢，且有利于各固定床反应器30的催化剂的装填和更换。在各级固定床反应器30的连接管线上设置取样口31，利用该取样口31对各级固定床反应器30的催化加氢反应产物进行取样，检测所取样品组成进而可以得到各固定床反应器30的催化效果，并根据该催化效果对各反应物料的进料速度、反应温度和/或反应压力进行调整，以优化催化效果。上述固定床反应器30采用换热夹套40进行控温，通过调整进入换热夹套40的换热介质的温度和速度来调整各固定床反应器30的反应温度。
为了进一步对各固定床反应器30的温度进行灵活针对性地调整，优选上述各换热夹套40并联设置，通过分别调整进入各换热夹套40的换热介质的温度和速度，对各固定床反应器30的温度进行分别独立地调整。上述换热夹套40具有换热介质入口和换热介质出口，优选换热介质入口位于换热夹套40的底部，换热介质出口位于换热夹套40的顶部，以实现更充分的换热。
用于本申请的固定床反应器30可以采用现有技术中常用的固定床反应器30，为了进一步实现整个固定床反应器30内催化加氢反应温度的均匀性，优选上述各固定床反应器30的长径比为40～200：1，优选60～120：1。
本申请的固定床反应器30的催化剂设置方式同现有技术，即将其设置在隔板上，其上方进一步设置填料，防止催化剂随气体流出。为了既保证催化剂和氢气、吡啶类化合物具有较大的接触面积，又尽可能减少催化剂的损失，优选上述催化剂为粒径在0.5～5mm之间的球状颗粒或柱状颗粒催化剂。
在本申请又一种典型的实施方式中，提供了一种吡啶类化合物的连续催化加氢方法，该连续催化加氢方法包括采用上述任一种的连续催化加氢设备进行吡啶类化合物的连续催化剂加氢，并利用取样口31取样以检测各固定床反应器30的催化加氢产物组成。
利用上述连续催化加氢设备的液体原料供应单元10和氢气供应单元20分别持续地向固定床反应器30中提供吡啶类化合物和氢气，在固定床反应器30内吡啶类化合物和氢气在加氢催化剂的作用下发生催化将反应形成相应的产物，固定床反应器30的串联使得反应得以连续化进行，实现了吡啶类化合物的连续催化加氢反应，且有利于各固定床反应器30的催化剂的装填和更换。在各级固定床反应器30的连接管线上设置取样口31，利用该取样口31对各级固定床反应器30的催化加氢反应产物进行取样，检测所取样品组成进而可以得到各固定床反应器30的催化效果，并根据该催化效果对各反应物料的进料速度、反应温度和/或反应压力进行调整，以优化催化效果。上述固定床反应器30采用换热夹套40进行控温，通过调整进入换热夹套40的换热介质的温度和速度来调整各固定床反应器30的反应温度。
用于本申请的连续催化加氢设备的吡啶类化合物优选加氢产物稳定的吡啶类化合物，比如吡啶类化合物具有通式
Figure BDA0002579780540000041
其中R为C1～C10的烷基、卤代基和胺基中的任意一种，优选为-CH3、-C2H5、-Cl、-Br或-NH2。
本申请的催化剂可以采用现有技术中吡啶类化合物催化加氢常用的催化剂，优选上述催化剂选自钯-炭、铑-碳、钌-炭、钯-氧化铝、铑-氧化铝、钌-氧化铝催化剂，上述各催化剂的催化效果较为突出，固定床反应器中催化剂总量相对于吡啶类化合物的当量的1％～15％，催化剂中活性成分的负载量为5％。装入后的催化剂可重复使用8次以上，催化活性未见明显降低。
由于本申请采用连续催化加氢工艺，因此各固定床反应器30的热量不仅在换热夹套40的作用下可以及时被带走，而且随着物料的流动，反应热也随时被带出反应器，因此使得该连续催化加氢反应可以在更高的温度下进行，优选上述连续催化加氢设备的各固定床反应器30的连续化加氢反应的温度为40～150℃，优选为50～130℃，更优选为80～120℃，在上述温度下实现了较高的加氢效率。
由于连续化反应反应器较小，相对于批次反应，使得氢气的单位使用量减少且物料在催化剂床层间分散更均匀，使得反应压力在更广泛的范围内调整，优选上述连续化加氢反应的压力为1～8MPa，优选为2～6MPa，更优选为3～5MPa。在固定床反应器30中的总有效保留时间为5min～120min，优选为10～80min，更优选为30～80min，通过取样口取样判断各反应器中的反应效果，在上述范围内确定最佳的保留时间。
优选地，为了提高氢气利用率，连续催化剂加氢反应中，氢气当量为3～20当量，优选为5～18当量，更优选10～15当量。
本申请的吡啶类化合物优选以溶液的方式经液体原料供应单元10送入第一级固定床反应器30中，该溶液的溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇或叔丁醇。上述溶剂来源广泛、成本较低、且较为稳定。
以下将结合实施例和对比例，进一步说明本申请的有益效果。
实施例1
连续催化加氢设备的结构如图1所示，其中4级固定床反应器30串联使用，物料为下进上出。将原料2-甲基吡啶200g溶解在800g甲醇中待用并利用进料泵泵入第一级的固定床反应器30。各级固定床反应器30的长径比为80，向固定床反应器30中装填粒径为3mm的5％负载量的球状铑-炭5g作为催化剂，在催化剂上方和下方铺设3mm球状颗粒三氧化二铝作为填料，使用氮气将串联的固定床反应器30装置吹扫0.5h，同时将各固定床反应器30的换热夹套40外浴温度设置为100℃，换热夹套40的换热介质为导热油，采用下进上出式供料。升温过程中，使用氢气吹扫固定床反应器30装置。升温完毕后，调整出口阀门将串联固定床反应器30的压力为3～4MPa，同时调整氢气流速0.9～1.0L/min(9～10当量)。通过进料泵向固定床反应器30中以2g/min进料，流经4级固定床反应器30，固定床反应器30的总保留时间为50min，经过气液分离器50，液体收集后进行浓缩，得到产物。经过4级固定床反应器30，原料转化率98.3％，产物收率95.1％。
实施例2
连续催化加氢设备的结构如图1所示，其中4级固定床反应器30串联使用，物料为下进上出。将2-甲基吡啶200g溶解在800g甲醇中待用。各级固定床反应器30的长径比为80，向固定床反应器30中装填粒径为3mm的5％负载量的球状铑-炭5g作为催化剂，在催化剂上方和下方铺设3mm球状颗粒三氧化二铝作为填料，使用氮气将串联的固定床反应器30装置吹扫0.5h，同时将各固定床反应器30的换热夹套40外浴温度设置为100℃，换热夹套40的换热介质为导热油，采用下进上出式供料。升温过程中，使用氢气吹扫固定床反应器30装置。升温完毕后，调整出口阀门将串联固定床反应器30的压力为7～8MPa，同时调整氢气流速0.9～1.0L/min(9～10当量)。通过进料泵向固定床反应器30中以2g/min进料，流经4级固定床反应器30，固定床反应器30的总保留时间为50min，经过气液分离器50，液体收集后进行浓缩，得到产物。经过4级固定床反应器30，原料转化率99.0％，产物收率93.8％。
实施例3
连续催化加氢设备的结构如图1所示，其中4级固定床反应器30串联使用，物料为下进上出。将2-甲基吡啶200g溶解在800g甲醇中待用。各级固定床反应器30的长径比为80，向固定床反应器30中装填粒径为3mm的5％负载量的球状铑-炭5g作为催化剂，在催化剂上方和下方铺设3mm球状颗粒三氧化二铝作为填料，使用氮气将串联的固定床反应器30装置吹扫0.5h，同时将各固定床反应器30的换热夹套40外浴温度设置为100℃，换热夹套40的换热介质为导热油，采用下进上出式供料。升温过程中，使用氢气吹扫固定床反应器30装置。升温完毕后，调整出口阀门将串联固定床反应器30的压力为4～5MPa，同时调整氢气流速0.9～1.0L/min(9～10当量)。通过进料泵向固定床反应器30中以2g/min进料，流经4级固定床反应器30，固定床反应器30的总保留时间为50min，经过气液分离器50，液体收集后进行浓缩，得到产物。经过4级固定床反应器30，原料转化率98.5％，产物收率95％。
实施例4
连续催化加氢设备的结构如图1所示，其中4级固定床反应器30串联使用，物料为下进上出。将2-甲基吡啶200g溶解在800g甲醇中待用。各级固定床反应器30的长径比为80，向固定床反应器30中装填粒径为3mm的5％负载量的球状铑-炭5g作为催化剂，在催化剂上方和下方铺设3mm球状颗粒三氧化二铝为填料，使用氮气将串联的固定床反应器30装置吹扫0.5h，同时将各固定床反应器30的换热夹套40外浴温度设置为100℃，换热夹套40的换热介质为导热油，采用下进上出式供料。升温过程中，使用氢气吹扫固定床反应器30装置。升温完毕后，调整出口阀门将串联固定床反应器30的压力为5.5～6.5MPa，同时调整氢气流速0.9～1.0L/min(9～10当量)。通过进料泵向固定床反应器30中以2g/min进料，流经4级固定床反应器30，固定床反应器30的总保留时间为50min，经过气液分离器50，液体收集后进行浓缩，得到产物。经过4级固定床反应器30，原料转化率98.8％，产物收率95.2％。
实施例5
连续催化加氢设备的结构如图1所示，其中4级固定床反应器30串联使用，物料为下进上出。将2-甲基吡啶200g溶解在800g甲醇中待用。各级固定床反应器30的长径比为80，向固定床反应器30中装填粒径为3mm的5％负载量的球状铑-炭5g作为催化剂，在催化剂上方和下方铺设3mm球状颗粒三氧化二铝作为填料，使用氮气将串联的固定床反应器30装置吹扫0.5h，同时将各固定床反应器30的换热夹套40外浴温度设置为100℃，换热夹套40的换热介质为导热油，采用下进上出式供料。升温过程中，使用氢气吹扫固定床反应器30装置。升温完毕后，调整出口阀门将串联固定床反应器30的压力为1～2MPa，同时调整氢气流速0.9～1.0L/min(9～10当量)。通过进料泵向固定床反应器30中以2g/min进料，流经4级固定床反应器30，固定床反应器30的总保留时间为50min，经过气液分离器50，液体收集后进行浓缩，得到产物。经过4级固定床反应器30，原料转化率95.8％，产物收率92.5％。
实施例6
连续催化加氢设备的结构如图1所示，其中4级固定床反应器30串联使用，物料为下进上出。将2-甲基吡啶200g溶解在800g甲醇中待用。各级固定床反应器30的长径比为80，向固定床反应器30中装填粒径为3mm的5％负载量的球状铑-炭5g作为催化剂，在催化剂上方和下方铺设3mm球状颗粒三氧化二铝作为填料，使用氮气将串联的固定床反应器30装置吹扫0.5h，同时将各固定床反应器30的换热夹套40外浴温度设置为40℃，换热夹套40的换热介质为导热油，采用下进上出式供料。升温过程中，使用氢气吹扫固定床反应器30装置。升温完毕后，调整出口阀门将串联固定床反应器30的压力为3～4MPa，同时调整氢气流速0.9～1.0L/min(9～10当量)。通过进料泵向固定床反应器30中以2g/min进料，流经4级固定床反应器30，固定床反应器30的总保留时间为50min，经过气液分离器50，液体收集后进行浓缩，得到产物。经过4级固定床反应器30，原料转化率43.5％，产物收率42.7％。
实施例7
连续催化加氢设备的结构如图1所示，其中4级固定床反应器30串联使用，物料为下进上出。将2-甲基吡啶200g溶解在800g甲醇中待用。各级固定床反应器30的长径比为80，向固定床反应器30中装填粒径为3mm的5％负载量的球状铑-炭5g作为催化剂，在催化剂上方和下方铺设3mm球状颗粒三氧化二铝作为填料，使用氮气将串联的固定床反应器30装置吹扫0.5h，同时将各固定床反应器30的换热夹套40外浴温度设置为50℃，换热夹套40的换热介质为导热油，采用下进上出式供料。升温过程中，使用氢气吹扫固定床反应器30装置。升温完毕后，调整出口阀门将串联固定床反应器30的压力为3～4MPa，同时调整氢气流速0.9～1.0L/min(9～10当量)。通过进料泵向固定床反应器30中以2g/min进料，流经4级固定床反应器30，固定床反应器30的总保留时间为50min，经过气液分离器50，液体收集后进行浓缩，得到产物。经过4级固定床反应器30，原料转化率63.3％，产物收率63.0％。
实施例8
连续催化加氢设备的结构如图1所示，其中4级固定床反应器30串联使用，物料为下进上出。将2-甲基吡啶200g溶解在800g甲醇中待用。各级固定床反应器30的长径比为80，向固定床反应器30中装填粒径为3mm的5％负载量的球状铑-炭5g作为催化剂，在催化剂上方和下方铺设3mm球状颗粒三氧化二铝作为填料，使用氮气将串联的固定床反应器30装置吹扫0.5h，同时将各固定床反应器30的换热夹套40外浴温度设置为80℃，换热夹套40的换热介质为导热油，采用下进上出式供料。升温过程中，使用氢气吹扫固定床反应器30装置。升温完毕后，调整出口阀门将串联固定床反应器30的压力为3～4MPa，同时调整氢气流速0.9～1.0L/min(9～10当量)。通过进料泵向固定床反应器30中以2g/min进料，流经4级固定床反应器30，固定床反应器30的总保留时间为50min，经过气液分离器50，液体收集后进行浓缩，得到产物。经过4级固定床反应器30，原料转化率93.1％，产物收率93.0％。
实施例9
连续催化加氢设备的结构如图1所示，其中4级固定床反应器30串联使用，物料为下进上出。将2-甲基吡啶200g溶解在800g甲醇中待用。各级固定床反应器30的长径比为80，向固定床反应器30中装填粒径为3mm的5％负载量的球状铑-炭5g作为催化剂，在催化剂上方和下方铺设3mm球状颗粒三氧化二铝作为填料，使用氮气将串联的固定床反应器30装置吹扫0.5h，同时将各固定床反应器30的换热夹套40外浴温度设置为120℃，换热夹套40的换热介质为导热油，采用下进上出式供料。升温过程中，使用氢气吹扫固定床反应器30装置。升温完毕后，调整出口阀门将串联固定床反应器30的压力为3～4MPa，同时调整氢气流速0.9～1.0L/min(9～10当量)。通过进料泵向固定床反应器30中以2g/min进料，流经4级固定床反应器30，固定床反应器30的总保留时间为50min，经过气液分离器50，液体收集后进行浓缩，得到产物。经过4级固定床反应器30，原料转化率98.9％，产物收率94.0％。
实施例10
连续催化加氢设备的结构如图1所示，其中4级固定床反应器30串联使用，物料为下进上出。将2-甲基吡啶200g溶解在800g甲醇中待用。各级固定床反应器30的长径比为80，向固定床反应器30中装填粒径为3mm的5％负载量的球状铑-炭5g作为催化剂，在催化剂上方和下方铺设3mm球状颗粒三氧化二铝作为填料，使用氮气将串联的固定床反应器30装置吹扫0.5h，同时将各固定床反应器30的换热夹套40外浴温度设置为130℃，换热夹套40的换热介质为导热油，采用下进上出式供料。升温过程中，使用氢气吹扫固定床反应器30装置。升温完毕后，调整出口阀门将串联固定床反应器30的压力为3～4MPa，同时调整氢气流速0.9～1.0L/min(9～10当量)。通过进料泵向固定床反应器30中以2g/min进料，流经4级固定床反应器30，固定床反应器30的总保留时间为50min，经过气液分离器50，液体收集后进行浓缩，得到产物。经过4级固定床反应器30，原料转化率99.2％，产物收率94.2％。
实施例11
连续催化加氢设备的结构如图1所示，其中4级固定床反应器30串联使用，物料为下进上出。将2-甲基吡啶200g溶解在800g甲醇中待用。各级固定床反应器30的长径比为80，向固定床反应器30中装填粒径为3mm的5％负载量的球状铑-炭5g作为催化剂，在催化剂上方和下方铺设3mm球状颗粒三氧化二铝作为填料，使用氮气将串联的固定床反应器30装置吹扫0.5h，同时将各固定床反应器30的换热夹套40外浴温度设置为150℃，换热夹套40的换热介质为导热油，采用下进上出式供料。升温过程中，使用氢气吹扫固定床反应器30装置。升温完毕后，调整出口阀门将串联固定床反应器30的压力为3～4MPa，同时调整氢气流速0.9～1.0L/min(9～10当量)。通过进料泵向固定床反应器30中以2g/min进料，流经4级固定床反应器30，固定床反应器30的总保留时间为50min，经过气液分离器50，液体收集后进行浓缩，得到产物。经过4级固定床反应器30，原料转化率99.7％，产物收率92.2％。
实施例12
与实施例1不同之处在于，各级固定床反应器30的长径比为120，经过4级固定床反应器30，原料转化率96.2％，产物收率95.3％。
实施例13
与实施例1不同之处在于，各级固定床反应器30的长径比为40，经过4级固定床反应器30，原料转化率93.5％，产物收率92.8％。
实施例14
与实施例1不同之处在于，各级固定床反应器30的长径比为20，经过4级固定床反应器30，原料转化率56.7％，产物收率55.2％。
实施例15
与实施例1不同之处在于，经过4级固定床反应器30，通过调整进料速度调节固定床反应器30的总保留时间为5min，原料转化率54.7％，产物收率54.2％。
实施例16
与实施例1不同之处在于，经过4级固定床反应器30，通过调整进料速度调节固定床反应器30的总保留时间为120min，原料转化率98.7％，产物收率95.2％。
实施例17
与实施例1不同之处在于，采用2-氯吡啶替换2-甲基吡啶，经过4级固定床反应器30，原料转化率96.7％，产物收率95.2％。
实施例18
与实施例1不同之处在于，采用2-氨基吡啶替换2-甲基吡啶，经过4级固定床反应器30，原料转化率98.4％，产物收率94.5％。
实施例19
与实施例1不同之处在于，采用2-硝基吡啶替换2-甲基吡啶，经过4级固定床反应器30，原料转化率92.5％，产物收率61.4％。
实施例20
与实施例1不同之处在于，采用2-醛基吡啶替换2-甲基吡啶，经过4级固定床反应器30，原料转化率52.1％，产物收率48.8％。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
本申请的连续催化加氢设备将多级固定床反应器串联，实现了吡啶类化合物的连续催化剂加氢，且有利于各固定床反应器的催化剂的装填和更换。在各级固定床反应器的连接管线上设置取样口，利用该取样口对各级固定床反应器的催化加氢反应产物进行取样，检测所取样品组成进而可以得到各固定床反应器的催化效果，并根据该催化效果对各反应物料的进料速度、反应温度和/或反应压力进行调整，以优化催化效果。上述固定床反应器采用换热夹套进行控温，通过调整进入换热夹套的换热介质的温度和速度来调整各固定床反应器的反应温度。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种吡啶类化合物的连续催化加氢设备，其特征在于，包括：
液体原料供应单元(10)；
氢气供应单元(20)；
依次串联的至少三级固定床反应器(30)，各所述固定床反应器(30)具有位于底部的进料口和顶部的产物出口，所述液体原料供应单元(10)和所述氢气供应单元(20)与第一级所述固定床反应器(30)的进料口相连，各所述固定床反应器(30)内具有隔板，所述隔板用于承载催化剂和填料，在各级所述固定床反应器(30)之间的连接管线上设置有取样口(31)；
与所述固定床反应器(30)一一对应设置的换热夹套(40)，各所述换热夹套(40)一一对应地套设在所述固定床反应器(30)的外壁上；以及
气液分离器(50)，与最后一级所述固定床反应器(30)的所述产物出口连接设置。
2.根据权利要求1所述的连续催化加氢设备，其特征在于，各所述换热夹套(40)并联设置。
3.根据权利要求1所述的连续催化加氢设备，其特征在于，各所述固定床反应器(30)的长径比为40～200：1，优选60～120：1。
4.根据权利要求1所述的连续催化加氢设备，其特征在于，所述催化剂为粒径在0.5～5mm之间的球状颗粒或柱状颗粒催化剂。
5.一种吡啶类化合物的连续催化加氢方法，其特征在于，所述连续催化加氢方法包括采用权利要求1至4中任一项所述的连续催化加氢设备进行吡啶类化合物的连续催化剂加氢，并利用所述取样口(31)取样以检测各固定床反应器(30)的催化加氢产物组成。
6.根据权利要求5所述的连续催化加氢方法，其特征在于，所述吡啶类化合物具有通式
Figure FDA0002579780530000011
其中R为C1～C10的烷基、卤代基和胺基中的任意一种，优选为-CH3、-C2H5、-Cl、-Br或-NH2。
7.根据权利要求5所述的连续催化加氢方法，其特征在于，所述催化剂选自钯-炭、铑-碳、钌-炭、钯-氧化铝、铑-氧化铝、钌-氧化铝催化剂，所述固定床反应器中催化剂总量相对于吡啶类化合物的当量的1％～15％，所述催化剂中活性成分的负载量为5％。
8.根据权利要求5所述的连续催化加氢方法，其特征在于，所述连续催化加氢设备的各固定床反应器(30)的连续化加氢反应的温度为40～150℃，优选为50～130℃，更优选为80～120℃，优选所述连续化加氢反应的压力为1～8MPa，更优选为2～6MPa，进一步优选为3～5MPa，所述固定床反应器(30)中的总有效保留时间为5min～120min，优选30～80min。
9.根据权利要求5所述的连续催化加氢方法，其特征在于，所述连续催化剂加氢反应中，氢气当量为3～20当量，优选为5～18当量，更优选10～15当量。
10.根据权利要求5所述的连续催化加氢方法，其特征在于，所述吡啶类化合物以溶液的方式经所述液体原料供应单元(10)送入第一级所述固定床反应器(30)中，所述溶液的溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇或叔丁醇。
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