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CN114426489A - 硝基苯加氢制苯胺的装置和方法 - Google Patents

硝基苯加氢制苯胺的装置和方法 Download PDF

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CN114426489A
CN114426489A CN202011105585.5A CN202011105585A CN114426489A CN 114426489 A CN114426489 A CN 114426489A CN 202011105585 A CN202011105585 A CN 202011105585A CN 114426489 A CN114426489 A CN 114426489A
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Abstract

本发明涉及一种用于硝基苯加氢制苯胺的装置和方法。本发明的硝基苯加氢制苯胺的装置包括反应器(3)、预提升器(2)、沉降器(10)和再生器(14)，其中，反应器(3)与沉降器(10)和再生器(14)相连通，沉降器(10)与再生器(14)相连通；所述反应器(3)的内部设置有一个或多个导流构件(4)，底部设置有入口构件(17)；所述预提升器(2)的上端经所述入口构件(17)与所述反应器(3)的底部相连通。采用本发明的装置进行硝基苯加氢制苯胺，可以提高反应器内空速、提高催化剂密度、优化径向浓度分布，提高反应器的处理量，可以连续长周期生产苯胺。

Description

硝基苯加氢制苯胺的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种硝基苯加氢制苯胺的装置和方法。
背景技术
苯胺是一种重要的基本有机化工原料和精细化工中间体，由苯胺生产的下游产品多达300余种，广泛应用于染料、医药、农药、炸药、香料、橡胶、合成材料等行业。近年来，随着我国和世界范围内聚氨酯工业的迅速崛起，作为其主要原料MDI(4，4-二苯甲烷二异氰酸酯)不可替代的基础原料之一的苯胺，得到了超乎寻常的快速发展。
目前工业化生产苯胺的方法有三种，硝基苯催化加氢法、苯酚氨化法及铁粉还原法。其中铁粉还原法由于生成的苯胺质量较差，逐渐被淘汰。苯酚氨化法则强烈依赖于苯酚的来源。现在的硝基苯催化加氢法为大多数厂家所采用。而硝基苯催化加氢法又分为气相催化加氢工艺与液相催化加氢工艺。硝基苯液相催化加氢工艺为美国杜邦公司首先成功开发，主要是采用贵金属催化剂在无水条件下进行，该工艺有点是反应温度低、催化剂负荷高、寿命长且设备生产能力大，缺点是所需压力高、反应物与催化剂及溶剂必须进行分离，设备操作成本高，催化剂价格昂贵，且催化剂活性过高导致副产物较多。流化床气相催化加氢法是原料硝基苯加热汽化与氢气混合后，进入装有铜-硅胶催化剂的流化床反应器中进行加氢还原反应。
硝基苯气相加氢法制苯胺在国内已有几十年的生产历史，国内不少苯胺生产厂家都采用的是流化床气相催化加氢工艺。
文献CN1528737A公布了一种硝基苯气相加氢制备苯胺的装置及方法。装置包括流化床反应器，设置在反应器底部的反应原料气体入口，设置在该入口上部的第一气体分布器，设置在反应器轴向高度中部的将反应器分为两个催化剂密相区的第二气体分布器，设置在所述反应器外部或内部的分别与上下两个催化剂密相区相连的催化剂溢流装置，同时公布了利用该装置的方法，有效提高了硝基苯转化率与苯胺的选择性。
文献CN1634860A公布了一种苯胺合成流化床中的气体分布器及苯胺合成方法。该发明的气体分布器由输送气体的主管、分管及与相连的分配气体的环形管道，以及设置在环形管道上的向下喷射气体的喷嘴和向上喷射气体的喷嘴构成，同时公布了利用该装置的硝基苯气相加氢制备苯胺的方法，可降低气体分布器区的最高及平均温度，减少催化剂上的结焦，延长催化剂寿命，提高苯胺纯度。
现有技术气相法流化床制备苯胺的催化剂属于Geldart B类颗粒，是种典型的粗颗粒，其在自由流化床(不设内构件)内的流化质量很差，因此现在的苯胺流化床反应器内部普遍都设置了内构件，用于调整内部的气固流动。研究发现，现有的流化床反应器存在着处理量不大、负荷不高、副产物偏多、经济性较差的问题。如直接增加负荷，一方面，流化床内由于构件的阻力作用，其床层压力会明显增大；另外一方面，由于苯胺催化剂的强度较低，非常容易破碎，粒径会随着运行时间逐渐变小，细粉很容易泡入稀相区后容易逃逸，从而使得催化剂跑损较为严重，而增大负荷后，加大了催化剂的破碎程度，催化剂的跑损更为严重，随之带来的影响就是反应无法长周期运行，需要停车补剂等各种问题。此外，增大负荷后，悬浮于过渡区的催化剂逐渐变多，长时间停滞在该处对于产品气有着二次催化反应的作用，副产品较多。因此有必要使用一种新型的反应器，提高处理量、优化反应器内的气固流化质量，本发明有针对性地解决了这些问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题之一是现有技术中反应器处理量不大、负荷不高、返混现象严重、副产物偏多的问题，提供一种新的硝基苯加氢制苯胺的装置。该装置用于硝基苯加氢制苯胺的工艺中，具有提高快速流化床内的催化剂密度、优化径向浓度分布、提高反应器的处理量的优点。
本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的方法。
为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：
一种用于硝基苯加氢制苯胺的装置，包括反应器(3)、预提升器(2)、沉降器(10)和再生器(14)，其中，反应器(3)与沉降器(10)和再生器(14)相连通，沉降器(10)与再生器(14)相连通；所述反应器(3)的内部设置有一个或多个导流构件(4)，底部设置有入口构件(17)；所述预提升器(2)的上端经所述入口构件(17)与所述反应器(3)的底部相连通。
根据本发明的实施方式，所述反应器优选为高负荷反应器，更优选选自提升管反应器和快速流化床反应器。
根据本发明的实施方式，所述预提升器(2)的下端与中心管(1)连接，所述中心管(1)的上端置于预提升器(2)的内部，并且与缩径喷嘴(6)的底部相连通。
根据本发明的实施方式，所述中心管(1)的四周设置有环隙气体分布器(5)。
根据本发明的实施方式，所述环隙气体分布器(5)的开孔率为0.1％-5％。
根据本发明的实施方式，所述环隙气体分布器(5)的形状为环形孔板、带短管式环形分布板或环形圆台型，优选上底面积大于下底面积的环形圆台型。
根据本发明的实施方式，所述反应器入口构件(17)的底部水平面积大于缩径喷嘴(6)的底面积，且反应器入口构件(17)的底部水平面积大于反应器入口构件(17)的顶端水平面积。
根据本发明的实施方式，所述反应器入口构件(17)的底部水平面积与反应器(3)的横截面积比值为0.5～0.9。
根据本发明的实施方式，所述导流构件(4)的形状为空心圆柱体、空心圆台或钝体，优选下底面积大于上底面积的空心圆台。
根据本发明的实施方式，所述导流构件(4)的任意横截面与所述反应器(3)的横截面的面积比为0.1～0.9，优选0.5～0.8。
根据本发明的实施方式，所述沉降器中设置有粗旋(7)与气固旋风分离器(9)。所述粗旋与所述反应器的出口相连通。
根据本发明的实施方式，所述反应器(3)通过再生斜管(16)与再生器(14)相连通，所述沉降器(10)通过待生斜管(12)与再生器(14)相连通。
根据本发明的实施方式，所述装置中还设置有汽提器(11)，所述汽提器位于沉降器的下方且与沉降器一体形成并且同轴。
第二个方面，本发明还提供了一种硝基苯加氢制苯胺的方法，其采用本申请上述的硝基苯加氢制苯胺的装置来实施。
根据本发明的实施方式，所述硝基苯加氢制苯胺的方法包括以下步骤：
S1、将包括硝基苯、氢气和再生催化剂的混合原料经预提升器(2)进行提升和流化，由此产生流化物料；
S2、将S1产生的流化物料送入所述反应器(3)进行加氢反应，产生携带积炭催化剂的粗苯胺产物；
S3、将步骤S2产生的携带积炭催化剂的粗苯胺产物送入沉降器(10)进行沉降，其中沉降后的气体产物进入后续分离单元，固体产物进入再生器(14)进行再生，得到再生催化剂，优选地，所述再生催化剂循环到步骤S1。
根据本发明的实施方式，所述步骤S1包括：
(a)、使来自再生器(14)的再生催化剂由反应器入口构件(17)的外周环隙进入预提升器(2)，受到来自环隙气体分布器(5)的第一部分汽化后的硝基苯与氢气混合原料推动后流化，产生第一流化物料；
(b)、使第二部分汽化后的硝基苯与氢气混合原料进入中心管(1)，并由缩径喷嘴(6)喷射，与所述第一流化物料一起经过反应器入口构件(17)，形成流化物料。
根据本发明的实施方式，所述步骤S3包括：
使所述携带积炭催化剂的粗苯胺产物经过粗旋(7)与气固旋风分离器(9)分离后进入沉降器(10)内，其中分离的产物气体经过产物气出口管线(8)进入后续分离单元；分离的待生催化剂颗粒经过汽提器(11)后，进入再生器(14)，经过再生后返回反应器(3)中。
根据本发明的实施方式，所述催化剂为金属负载型催化剂，以铜为主要活性组分，载体为三氧化二铝或二氧化硅，催化剂平均粒径为30-500μm，且低于80μm以下的颗粒含量不小于2％。
根据本发明的实施方式，所述反应器(3)内的反应条件为：表观气速为0.8-20m/s，氢气与硝基苯的摩尔比为6-21，平均反应温度控制在230-300℃，反应压力为0.05-1Mpa，反应器(3)内平均固含率不大于0.2。
根据本发明的实施方式，所述预提升器(2)内的平均温度控制在200-260℃，压力为0.05-1MPa。
根据本发明的实施方式，所述再生器(13)内的反应条件为：表观气速为0.1-0.6m/s，平均再生温度为300-400℃。
根据本发明的实施方式，所述反应器(3)内的催化剂的平均积碳量为0％～15％。
采用本发明的技术方案，通过一种硝基苯加氢制苯胺的方法及装置，在反应区采用快速流态化的气固流动型式，配套带有预提升器与导流构件，提高快速流化床内的催化剂密度、优化径向浓度分布，提高反应器的处理量，达到连续长周期生产的目的，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1为本发明实施例所用的装置的示意图。
图1中，1为中心管；2为预提升器；3为高负荷反应器；4为导流构件；5为环隙气体分布器；6为缩径喷嘴；7为粗旋；8为产物气出口管线；9为旋风分离器；10为沉降器；11为汽提器；12为待生斜管；13为烟气出口管线；14为再生器；15为再生流化气；16为再生斜管；17为反应器入口构件。
具体实施方式
下面通过实施例和附图对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
如图1所示，一种硝基苯加氢制苯胺的反应装置，主要设备包括：预提升器2、高负荷反应器3、沉降器10、汽提器11与再生器14，其中预提升器2的上端与高负荷反应器3的底部相连通，高负荷反应器3与沉降器10相连通、与再生器14通过再生斜管16相连通，沉降器10通过待生斜管12与再生器14相连通。
上述技术方案中，所述中心管1的上端置于预提升器2的内部，且与缩径喷嘴6的底部相连通。所述环隙气体分布器5设置于中心管1的四周，开孔率为0.1％-5％，所述环隙气体分布器5的形状为环形孔板、带短管式环形分布板或环形圆台型，优选上底面积大于下底面积的环形圆台型。所述反应器入口构件17的底部水平面积大于缩径喷嘴6的底面积，且反应器入口构件17的底部水平面积大于反应器入口构件17的顶端水平面积。所述反应器入口构件17的底部水平面积与高负荷反应器3的横截面积比值为0.5～0.9。所述导流构件4位于高负荷反应器3内部，其形状为空心圆柱体、空心圆台或钝体，优选下底面积大于上底面积的空心圆台。所述高负荷反应器3内部设置至少一个导流构件4，所述导流构件4任意横截面与高负荷反应器3横截面的面积比为0.1～0.9，优选0.5～0.8。
本发明中预提升器2内的气固流动结构为鼓泡或湍动流态化，预提升器2密相区的床层平均颗粒固含率为0.15～0.5。原料从缩径喷嘴6中喷出后，气体的速度变大，相对应的压力变小，四周的气体急速挤入后，夹带颗粒一起高速进入反应器入口中，经过反应器入口构件17的整流作用，迅速与来自环隙的再生催化剂剪切混合，形成混合均匀的催化剂群。预提升器2内的喷嘴与反应器入口构件的设计与布置，充分利用压降进行喷射、卷吸以及剪切混合，能够大大提高高负荷反应器3内的颗粒浓度与颗粒循环速率(通量)，从而实现真正的高负荷操作，也能够通过对再生催化剂的高效剪切混合。一方面防止局部催化剂在反应器内局部活性过高而造成不必要的过反应，另外一方面能够迅速将较高温的再生催化剂迅速与较低温的反应器内的催化剂混合，达到理想的催化剂的状态，使得反应器内温度分布均匀。
现有技术采用的是鼓泡或湍动流化床反应器，这种反应器的特点是全返混结构，气体在颗粒的夹带下存在着严重的返混现象。因此，很多副产物就是由于在反应器内的停留时间太长所致。为了减少副产物的产生，可考虑接近顺序流动、返混小的快速流化床或提升管反应器这样的型式。而一般地，高负荷反应器最典型的是提升管反应器或快速流化床反应器，这类反应器颗粒浓度分布的特点就是典型的环核结构，床层颗粒密度体现为四周密度高、中心密度低。这样的浓度分布严重影响着气固接触，中间大量的气相原料可能没有被充分催化反应，而四周的气相原料在经过长时间的接触催化后容易过反应。而这种现象对于苯胺催化剂粗颗粒来说，显得更为严重。因此设置导流构件4于高负荷反应器3内部，用于优化这种环核结构的分布，在这种空心构件底部抽吸四周高密度的颗粒进入空心构件内腔，由于空心构件的贴壁现象与卷吸作用，催化剂颗粒加强了径向传递，从而优化了径向的浓度分布。从效果来看，无论是空心圆柱体，还是空心圆台或钝体，尤其是面积大于上底面积的空心圆台，加入后的径向(横截面)浓度分布的均匀度明显提高。
【实施例1】
采用如图1所示的硝基苯加氢流化床反应-再生装置，催化剂为金属负载型催化剂，以铜为主要活性组分，载体为三氧化二铝或二氧化硅，催化剂平均粒径为400μm。高负荷反应器内反应条件为：表观气速为4m/s，氢气与硝基苯的摩尔比为10，平均反应温度控制在235℃，反应器内平均固含率为0.13。预提升器内平均温度控制在210℃。再生器内反应条件为：表观气速为0.4m/s，平均再生温度为330℃。环隙气体分布器设置于中心管的四周，开孔率为1.88％，环隙气体分布器的形状为上底面积大于下底面积的环形圆台型。反应器入口构件的底部水平面积与缩径喷嘴的底面积之比为2.2，反应器入口构件的底部水平面积与反应器入口构件的顶端水平面积之比为1.8。反应器入口构件的底部水平面积与高负荷反应器的横截面积比值为0.8。所述导流构件位于高负荷反应器内部，为下底面积大于上底面积的空心圆台。高负荷反应器内部设置3个导流构件，导流构件任意横截面与高负荷反应器横截面的面积比为0.75。流化床出口的粗苯胺中副产品含量为3.1mg/kg，苯胺产品产量为17.5kg/h，结果详见表1。
【实施例2】
采用实施例1相同的硝基苯加氢流化床反应-再生装置。催化剂为金属负载型催化剂，以铜为主要活性组分，载体为三氧化二铝或二氧化硅，催化剂平均粒径为400μm。高负荷反应器内反应条件为：表观气速为0.8m/s，氢气与硝基苯的摩尔比为10，平均反应温度控制在235℃，反应器内平均固含率为0.19。预提升器内平均温度控制在210℃。再生器内反应条件为：表观气速为0.4m/s，平均再生温度为330℃。环隙气体分布器设置于中心管的四周，开孔率为2.4％，环隙气体分布器的形状为上底面积大于下底面积的环形圆台型。反应器入口构件的底部水平面积与缩径喷嘴的底面积之比为2.2，反应器入口构件的底部水平面积与反应器入口构件的顶端水平面积之比为1.8。反应器入口构件的底部水平面积与高负荷反应器的横截面积比值为0.8。所述导流构件位于高负荷反应器内部，为下底面积大于上底面积的空心圆台。高负荷反应器内部设置3个导流构件，导流构件任意横截面与高负荷反应器横截面的面积比为0.75。流化床出口的粗苯胺中副产品含量为3.4mg/kg，苯胺产品产量为3.5kg/h，结果详见表1。
【实施例3】
采用实施例1相同的硝基苯加氢流化床反应-再生装置。催化剂为金属负载型催化剂，以铜为主要活性组分，载体为三氧化二铝或二氧化硅，催化剂平均粒径为400μm。高负荷反应器内反应条件为：表观气速为20m/s，氢气与硝基苯的摩尔比为10，平均反应温度控制在235℃，反应器内平均固含率为0.08。预提升器内平均温度控制在210℃。再生器内反应条件为：表观气速为0.4m/s，平均再生温度为330℃。环隙气体分布器设置于中心管的四周，开孔率为4.8％，环隙气体分布器的形状为上底面积大于下底面积的环形圆台型。反应器入口构件的底部水平面积与缩径喷嘴的底面积之比为2.2，反应器入口构件的底部水平面积与反应器入口构件的顶端水平面积之比为1.8。反应器入口构件的底部水平面积与高负荷反应器的横截面积比值为0.8。所述导流构件位于高负荷反应器内部，为下底面积大于上底面积的空心圆台。高负荷反应器内部设置3个导流构件，导流构件任意横截面与高负荷反应器横截面的面积比为0.75。流化床出口的粗苯胺中副产品含量为2.9mg/kg，苯胺产品产量为87.5kg/h，结果详见表1。
【实施例4】
采用实施例1相同的硝基苯加氢流化床反应-再生装置。催化剂为金属负载型催化剂，以铜为主要活性组分，载体为三氧化二铝或二氧化硅，催化剂平均粒径为400μm。高负荷反应器内反应条件为：表观气速为4m/s，氢气与硝基苯的摩尔比为10，平均反应温度控制在235℃，反应器内平均固含率为0.13。预提升器内平均温度控制在210℃。再生器内反应条件为：表观气速为0.4m/s，平均再生温度为330℃。环隙气体分布器设置于中心管的四周，开孔率为2.4％，环隙气体分布器的形状为上底面积大于下底面积的环形圆台型。反应器入口构件的底部水平面积与缩径喷嘴的底面积之比为2.2，反应器入口构件的底部水平面积与反应器入口构件的顶端水平面积之比为1.8。反应器入口构件的底部水平面积与高负荷反应器的横截面积比值为0.5。所述导流构件位于高负荷反应器内部，为下底面积大于上底面积的空心圆台。高负荷反应器内部设置3个导流构件，导流构件任意横截面与高负荷反应器横截面的面积比为0.75。流化床出口的粗苯胺中副产品含量为3.6mg/kg，苯胺产品产量为17.5kg/h，结果详见表1。
【实施例5】
采用实施例1相同的硝基苯加氢流化床反应-再生装置。催化剂为金属负载型催化剂，以铜为主要活性组分，载体为三氧化二铝或二氧化硅，催化剂平均粒径为400μm。高负荷反应器内反应条件为：表观气速为4m/s，氢气与硝基苯的摩尔比为10，平均反应温度控制在235℃，反应器内平均固含率为0.13。预提升器内平均温度控制在210℃。再生器内反应条件为：表观气速为0.4m/s，平均再生温度为330℃。环隙气体分布器设置于中心管的四周，开孔率为2.4％，环隙气体分布器的形状为上底面积大于下底面积的环形圆台型。反应器入口构件的底部水平面积与缩径喷嘴的底面积之比为2.2，反应器入口构件的底部水平面积与反应器入口构件的顶端水平面积之比为1.8。反应器入口构件的底部水平面积与高负荷反应器的横截面积比值为0.9。所述导流构件位于高负荷反应器内部，为下底面积大于上底面积的空心圆台。高负荷反应器内部设置3个导流构件，导流构件任意横截面与高负荷反应器横截面的面积比为0.75。流化床出口的粗苯胺中副产品含量为3.2mg/kg，苯胺产品产量为17.5kg/h，结果详见表1。
【实施例6】
采用实施例1相同的硝基苯加氢流化床反应-再生装置。催化剂为金属负载型催化剂，以铜为主要活性组分，载体为三氧化二铝或二氧化硅，催化剂平均粒径为400μm。高负荷反应器内反应条件为：表观气速为4m/s，氢气与硝基苯的摩尔比为10，平均反应温度控制在235℃，反应器内平均固含率为0.13。预提升器内平均温度控制在210℃。再生器内反应条件为：表观气速为0.4m/s，平均再生温度为330℃。环隙气体分布器设置于中心管的四周，开孔率为2.4％，环隙气体分布器的形状为上底面积大于下底面积的环形圆台型。反应器入口构件的底部水平面积与缩径喷嘴的底面积之比为2.2，反应器入口构件的底部水平面积与反应器入口构件的顶端水平面积之比为1.8。反应器入口构件的底部水平面积与高负荷反应器的横截面积比值为0.8。所述导流构件位于高负荷反应器内部，为圆柱体。高负荷反应器内部设置3个导流构件，导流构件任意横截面与高负荷反应器横截面的面积比为0.75。流化床出口的粗苯胺中副产品含量为4.1mg/kg，苯胺产品产量为17.5kg/h，结果详见表2。
【实施例7】
采用实施例1相同的硝基苯加氢流化床反应-再生装置。催化剂为金属负载型催化剂，以铜为主要活性组分，载体为三氧化二铝或二氧化硅，催化剂平均粒径为400μm。高负荷反应器内反应条件为：表观气速为4m/s，氢气与硝基苯的摩尔比为10，平均反应温度控制在235℃，反应器内平均固含率为0.13。预提升器内平均温度控制在210℃。再生器内反应条件为：表观气速为0.4m/s，平均再生温度为330℃。环隙气体分布器设置于中心管的四周，开孔率为2.4％，环隙气体分布器的形状为上底面积大于下底面积的环形圆台型。反应器入口构件的底部水平面积与缩径喷嘴的底面积之比为2.2，反应器入口构件的底部水平面积与反应器入口构件的顶端水平面积之比为1.8。反应器入口构件的底部水平面积与高负荷反应器的横截面积比值为0.8。所述导流构件位于高负荷反应器内部，为钝体。高负荷反应器内部设置3个导流构件，导流构件任意横截面与高负荷反应器横截面的面积比为0.5。流化床出口的粗苯胺中副产品含量为3.8mg/kg，苯胺产品产量为17.5kg/h，结果详见表2。
【实施例8】
采用实施例1相同的硝基苯加氢流化床反应-再生装置。催化剂为金属负载型催化剂，以铜为主要活性组分，载体为三氧化二铝或二氧化硅，催化剂平均粒径为400μm。高负荷反应器内反应条件为：表观气速为4m/s，氢气与硝基苯的摩尔比为10，平均反应温度控制在235℃，反应器内平均固含率为0.13。预提升器内平均温度控制在210℃。再生器内反应条件为：表观气速为0.4m/s，平均再生温度为330℃。环隙气体分布器设置于中心管的四周，开孔率为2.4％，环隙气体分布器的形状为上底面积大于下底面积的环形圆台型。反应器入口构件的底部水平面积与缩径喷嘴的底面积之比为2.2，反应器入口构件的底部水平面积与反应器入口构件的顶端水平面积之比为1.8。反应器入口构件的底部水平面积与高负荷反应器的横截面积比值为0.8。所述导流构件位于高负荷反应器内部，为下底面积大于上底面积的空心圆台。高负荷反应器内部设置1个导流构件，导流构件任意横截面与高负荷反应器横截面的面积比为0.75。流化床出口的粗苯胺中副产品含量为4.4mg/kg，苯胺产品产量为17.5kg/h，结果详见表2。
【实施例9】
采用实施例1相同的硝基苯加氢流化床反应-再生装置。催化剂为金属负载型催化剂，以铜为主要活性组分，载体为三氧化二铝或二氧化硅，催化剂平均粒径为400μm。高负荷反应器内反应条件为：表观气速为4m/s，氢气与硝基苯的摩尔比为10，平均反应温度控制在235℃，反应器内平均固含率为0.13。预提升器内平均温度控制在210℃。再生器内反应条件为：表观气速为0.4m/s，平均再生温度为330℃。环隙气体分布器设置于中心管的四周，开孔率为2.4％，环隙气体分布器的形状为上底面积大于下底面积的环形圆台型。反应器入口构件的底部水平面积与缩径喷嘴的底面积之比为2.2，反应器入口构件的底部水平面积与反应器入口构件的顶端水平面积之比为1.8。反应器入口构件的底部水平面积与高负荷反应器的横截面积比值为0.8。所述导流构件位于高负荷反应器内部，为下底面积大于上底面积的空心圆台。高负荷反应器内部设置6个导流构件，导流构件任意横截面与高负荷反应器横截面的面积比为0.75。流化床出口的粗苯胺中副产品含量为3.0mg/kg，苯胺产品产量为17.5kg/h，结果详见表2。
【实施例10】
采用实施例1相同的硝基苯加氢流化床反应-再生装置。催化剂为金属负载型催化剂，以铜为主要活性组分，载体为三氧化二铝或二氧化硅，催化剂平均粒径为400μm。高负荷反应器内反应条件为：表观气速为4m/s，氢气与硝基苯的摩尔比为10，平均反应温度控制在235℃，反应器内平均固含率为0.13。预提升器内平均温度控制在210℃。再生器内反应条件为：表观气速为0.4m/s，平均再生温度为330℃。环隙气体分布器设置于中心管的四周，开孔率为2.4％，环隙气体分布器的形状为上底面积大于下底面积的环形圆台型。反应器入口构件的底部水平面积与缩径喷嘴的底面积之比为2.2，反应器入口构件的底部水平面积与反应器入口构件的顶端水平面积之比为1.8。反应器入口构件的底部水平面积与高负荷反应器的横截面积比值为0.8。所述导流构件位于高负荷反应器内部，为下底面积大于上底面积的空心圆台。高负荷反应器内部设置3个导流构件，导流构件任意横截面与高负荷反应器横截面的面积比为0.8。流化床出口的粗苯胺中副产品含量为3.2mg/kg，苯胺产品产量为17.5kg/h，结果详见表2。
【比较例1】
参考实施例1的硝基苯加氢流化床反应-再生装置，采用相同尺寸的高负荷流化床反应器，不设置底部的预提升器与反应器入口构件。催化剂为金属负载型催化剂，以铜为主要活性组分，载体为三氧化二铝或二氧化硅，催化剂平均粒径为400μm。高负荷反应器内反应条件为：表观气速为4m/s，氢气与硝基苯的摩尔比为10，平均反应温度控制在235℃，反应器内平均固含率为0.13。再生器内反应条件为：表观气速为0.4m/s，平均再生温度为330℃。导流构件位于高负荷反应器内部，为下底面积大于上底面积的空心圆台。高负荷反应器内部设置3个导流构件，导流构件任意横截面与高负荷反应器横截面的面积比为0.75。流化床出口的粗苯胺中副产品含量为5.7mg/kg，苯胺产品产量为17.5kg/h，结果详见表3。
【比较例2】
参考实施例1的硝基苯加氢流化床反应-再生装置，采用相同尺寸的高负荷流化床反应器，不在高负荷反应器内设置导流构件。催化剂为金属负载型催化剂，以铜为主要活性组分，载体为三氧化二铝或二氧化硅，催化剂平均粒径为400μm。高负荷反应器内反应条件为：表观气速为4m/s，氢气与硝基苯的摩尔比为10，平均反应温度控制在235℃，反应器内平均固含率为0.13。预提升器内平均温度控制在210℃。再生器内反应条件为：表观气速为0.4m/s，平均再生温度为330℃。环隙气体分布器设置于中心管的四周，开孔率为1.88％，环隙气体分布器的形状为上底面积大于下底面积的环形圆台型。反应器入口构件的底部水平面积与缩径喷嘴的底面积之比为2.2，反应器入口构件的底部水平面积与反应器入口构件的顶端水平面积之比为1.8。反应器入口构件的底部水平面积与高负荷反应器的横截面积比值为0.8。流化床出口的粗苯胺中副产品含量为5.4mg/kg，苯胺产品产量为17.5kg/h，结果详见表3。
【比较例3】
采用常规技术的流化床反应器，反应器直径与实施例1的尺寸相同，不设置底部的预提升器与反应器入口构件，也不在反应器内设置导流构件。催化剂为金属负载型催化剂，以铜为主要活性组分，载体为三氧化二铝或二氧化硅，催化剂平均粒径为400μm。高负荷反应器内反应条件为：平均反应温度控制在235℃，表观气速为0.4m/s，氢气与硝基苯的摩尔比为10。再生器内反应条件为：表观气速为0.4m/s，平均再生温度为330℃。流化床出口的粗苯胺中副产品含量为7.6mg/kg，苯胺产品产量为1.97kg/h，结果详见表3。
显然，采用本发明的装置及方法，可以提高快速流化床内的催化剂密度、优化径向浓度分布，提高反应器的处理量，达到连续长周期生产的目的，具有较大的技术优势，可用于硝基苯加氢制苯胺的工业生产中。
表1
Figure BDA0002726841350000111
Figure BDA0002726841350000121
表2
Figure BDA0002726841350000122
Figure BDA0002726841350000131
表3
Figure BDA0002726841350000132
Figure BDA0002726841350000141
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种硝基苯加氢制苯胺的装置，包括反应器(3)、预提升器(2)、沉降器(10)和再生器(14)，其中，反应器(3)与沉降器(10)和再生器(14)相连通，沉降器(10)与再生器(14)相连通；
所述反应器(3)的内部设置有一个或多个导流构件(4)，底部设置有入口构件(17)；所述预提升器(2)的上端经所述入口构件(17)与所述反应器(3)的底部相连通，
所述反应器优选为高负荷反应器，更优选选自提升管反应器和快速流化床反应器。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述预提升器(2)的下端与中心管(1)连接，所述中心管(1)的上端置于预提升器(2)的内部，并且与缩径喷嘴(6)的底部相连通。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述中心管(1)的四周设置有环隙气体分布器(5)，
优选地，所述环隙气体分布器(5)的开孔率为0.1％-5％，和/或所述环隙气体分布器(5)的形状为环形孔板、带短管式环形分布板或环形圆台型，优选上底面积大于下底面积的环形圆台型。
4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述反应器入口构件(17)的底部水平面积大于缩径喷嘴(6)的底面积，且反应器入口构件(17)的底部水平面积大于反应器入口构件(17)的顶端水平面积；和/或，
所述反应器入口构件(17)的底部水平面积与反应器(3)的横截面积比值为0.5～0.9；和/或
所述导流构件(4)的形状为空心圆柱体、空心圆台或钝体，优选下底面积大于上底面积的空心圆台；和/或
所述导流构件(4)的任意横截面与所述反应器(3)的横截面的面积比为0.1～0.9，优选0.5～0.8。
5.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，所述沉降器中设置有粗旋(7)与气固旋风分离器(9)；和/或所述装置还包括汽提器，所述汽提器位于沉降器的下方且与沉降器一体形成并且同轴。
6.一种硝基苯加氢制苯胺的方法，其采用权利要求1-5中任一项所述的装置实施，
优选包括以下步骤：
S1、将包括硝基苯、氢气和再生催化剂的混合原料经预提升器(2)进行提升和流化，由此产生流化物料；
S2、将S1产生的流化物料送入所述反应器(3)进行加氢反应，产生携带积炭催化剂的粗苯胺产物；
S3、将步骤S2产生的携带积炭催化剂的粗苯胺产物送入沉降器(10)进行沉降，其中沉降后的气体产物进入后续分离单元，固体产物进入再生器(14)进行再生，得到再生催化剂，优选地，所述再生催化剂循环到步骤S1。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
(a)、使来自再生器(14)的再生催化剂由反应器入口构件(17)的外周环隙进入预提升器(2)，受到来自环隙气体分布器(5)的第一部分汽化后的硝基苯与氢气混合原料推动后流化，产生第一流化物料；
(b)、使第二部分汽化后的硝基苯与氢气混合原料进入中心管(1)，并由缩径喷嘴(6)喷射，与所述第一流化物料一起经过反应器入口构件(17)，形成流化物料。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
使所述携带积炭催化剂的粗苯胺产物经过粗旋(7)与气固旋风分离器(9)分离后进入沉降器(10)内，其中分离的产物气体经过产物气出口管线(8)进入后续分离单元；分离的待生催化剂颗粒经过汽提器(11)后，进入再生器(14)，经过再生后返回反应器(3)中。
9.根据权利要求6-8任一项所述的方法，其特征在于，所述催化剂为金属负载型催化剂，以铜为主要活性组分，载体为三氧化二铝或二氧化硅，催化剂平均粒径为30-500μm，且低于80μm以下的颗粒含量不小于2％。
10.根据权利要求6-9任一项所述的方法，其特征在于，所述反应器(3)内的反应条件为：表观气速为0.8-20m/s，氢气与硝基苯的摩尔比为6-21，平均反应温度控制在230-300℃，反应压力为0.05-1Mpa，反应器(3)内平均固含率不大于0.2；和/或
所述预提升器(2)内的平均温度控制在200-260℃，压力为0.05-1MPa；和/或
所述再生器(13)内的反应条件为：表观气速为0.1-0.6m/s，平均再生温度为300-400℃；和/或
所述反应器(3)内的催化剂的平均积碳量为0％～15％。
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Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1528737A (zh) * 2003-10-10 2004-09-15 清华大学 硝基苯气相加氢制备苯胺的装置及方法
CN1634860A (zh) * 2004-11-23 2005-07-06 中国石化集团南京化学工业有限公司磷肥厂 苯胺合成流化床中的气体分布器及苯胺合成方法
CN101016247A (zh) * 2007-02-28 2007-08-15 清华大学 硝基苯加氢制苯胺的装置及方法
WO2010006465A1 (zh) * 2008-07-16 2010-01-21 上海百金化工集团有限公司 一种循环流化床制备二硫化碳的设备
CN103849424A (zh) * 2014-01-24 2014-06-11 洛阳智邦石化设备有限公司 一种提升管反应器预提升器及其工艺流程
CN105214572A (zh) * 2014-07-03 2016-01-06 中国石油化工股份有限公司 甲醇制烯烃的反应-再生装置及其反应方法
CN105561895A (zh) * 2014-10-14 2016-05-11 中国石油化工股份有限公司 带催化剂混合器的甲醇制烯烃装置及反应方法
CN108654526A (zh) * 2017-04-01 2018-10-16 中国石油大学(华东) 一种可降低返混的烷烃脱氢制烯烃的反应器以及制备方法
CN111056958A (zh) * 2018-10-17 2020-04-24 中国石油化工股份有限公司 硝基苯加氢制苯胺耦合反应装置及反应方法
CN111054280A (zh) * 2018-10-17 2020-04-24 中国石油化工股份有限公司 多区硝基苯加氢制苯胺反应装置及反应方法
CN111056949A (zh) * 2018-10-17 2020-04-24 中国石油化工股份有限公司 连续反应、再生、活化制苯胺反应装置及反应方法
CN111298727A (zh) * 2020-03-26 2020-06-19 中国石油化工股份有限公司 流化床反应装置及硝基苯加氢的流化反应方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1528737A (zh) * 2003-10-10 2004-09-15 清华大学 硝基苯气相加氢制备苯胺的装置及方法
CN1634860A (zh) * 2004-11-23 2005-07-06 中国石化集团南京化学工业有限公司磷肥厂 苯胺合成流化床中的气体分布器及苯胺合成方法
CN101016247A (zh) * 2007-02-28 2007-08-15 清华大学 硝基苯加氢制苯胺的装置及方法
WO2010006465A1 (zh) * 2008-07-16 2010-01-21 上海百金化工集团有限公司 一种循环流化床制备二硫化碳的设备
CN103849424A (zh) * 2014-01-24 2014-06-11 洛阳智邦石化设备有限公司 一种提升管反应器预提升器及其工艺流程
CN105214572A (zh) * 2014-07-03 2016-01-06 中国石油化工股份有限公司 甲醇制烯烃的反应-再生装置及其反应方法
CN105561895A (zh) * 2014-10-14 2016-05-11 中国石油化工股份有限公司 带催化剂混合器的甲醇制烯烃装置及反应方法
CN108654526A (zh) * 2017-04-01 2018-10-16 中国石油大学(华东) 一种可降低返混的烷烃脱氢制烯烃的反应器以及制备方法
CN111056958A (zh) * 2018-10-17 2020-04-24 中国石油化工股份有限公司 硝基苯加氢制苯胺耦合反应装置及反应方法
CN111054280A (zh) * 2018-10-17 2020-04-24 中国石油化工股份有限公司 多区硝基苯加氢制苯胺反应装置及反应方法
CN111056949A (zh) * 2018-10-17 2020-04-24 中国石油化工股份有限公司 连续反应、再生、活化制苯胺反应装置及反应方法
CN111298727A (zh) * 2020-03-26 2020-06-19 中国石油化工股份有限公司 流化床反应装置及硝基苯加氢的流化反应方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
徐占武等: "提升管变径段气固两相流动状况", 《天津大学学报》, vol. 41, no. 11, pages 1351 - 1356 *
王德武等: "耦合流化床提升管内固含率径向分布及沿轴向的发展", 《过程工程学报》, vol. 8, no. 02, pages 217 - 223 *
苏鲁书等: "预提升对循环流化床反应器中气固流动特性的影响", 《石油炼制与化工》, vol. 48, no. 02, pages 93 - 99 *

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