專利名稱：苯甲腈的生產方法
技術領域：
本發明是關于苯甲腈的生產方法。
背景技術：
苯甲腈具有廣闊的應用領域，其最大用途是它與雙氰胺反應制成的苯代三聚氰胺可用于金屬涂料、塑料、熒光顏料、成型材料等，苯甲腈還可用做有機合成、油漆、印刷油墨和樹脂的高沸點溶劑，以及作為噴氣發動機燃料的添加劑、合成纖維助燃劑。市場需求量正在逐年增加。
據國外資料介紹，首先實現甲苯氨氧化法制造芳香腈工業化的是日本。1963年日東化學工業公司基于自行開發的催化劑及流化床反應工藝，采用2，6-二氯甲苯氨氧化法制造2，6-二氯苯甲腈。1969年日本觸媒化學工業公司采用混合芳香烴氨氧化法制造鄰苯二甲腈和苯甲腈。1970年日本昭和電工(SDK)和美國Diamond Shamrock采用SDK氨氧化技術，在日本橫濱生產間苯二甲腈。又日本三菱瓦斯化學公司為充分利用間二甲苯資源，與美國Bagder公司合作，采用細顆粒催化劑的流化床工藝生產間苯二甲腈。這期間日本東京有機公司也采用3-甲基吡啶氨氧化制造3-氰基吡啶的工業化生產方法。從此，芳香烴氨氧化技術在芳香腈等精細化工合成得到廣泛應用，成為制造芳香腈最主要的方法。
目前國內生產廠也都是采用甲苯氨氧化法來生產苯甲腈，一般都存在如下的缺點
1.生產廠普遍使用的都是粗顆粒催化劑流態化技術，粗顆粒催化劑的載體為氧化鋁，活性組分主要是金屬釩、鉻，篩份范圍40-120目，比表面及比孔容小，機械強度差。粗顆粒催化劑本身活性、選擇性、穩定性都較差，造成轉化率、收率的水平低下。而且催化劑使用周期短，短時間內活性流失，必須將催化劑卸下再生。
2、在反應器中反應物料氣體與固體催化劑之間接觸不勻，粗顆粒催化劑產生的大氣泡，常常出現溝流、節涌等現象，影響流化質量。且物料氣體在床層內停留時間過長，引發二次反應，加劇工藝過程惡化。
3、蒸餾方式采用常壓蒸餾，溫度較高，以致產品純度一直徘徊在98％-99％之間，無法提高。
上述生產工藝產品收率低，物耗、能耗高，環境污染嚴重，產品純度也不能滿足用戶要求。因此，為了克服上述生產工藝的缺陷，本申請人在上述已有技術的基礎上進行改進，以提供高純度，低含水量的苯甲腈產品。
發明內容
本發明提供一種苯甲腈的生產方法，也是以甲苯、氨和空氣作原料，在催化劑作用下采用甲苯氨氧化法進行生產，采用的是細顆粒催化劑的流化床工藝。反應方程式如下所示
本發明苯甲腈的生產方法選用活性高、選擇性好的細顆粒催化劑，選取合適的反應溫度，合適的反應物料氣體流量等工藝條件，使之更有利于反應進行及產品質量的提高。
本發明苯甲腈的生產方法，包括下列步驟(1)甲苯氨氧化反應將甲苯和液氨物料分別加熱，氣化，混合后進入流化床反應器，與通入的熱空氣相接觸，在細顆粒催化劑BN-98的作用下進行反應。甲苯的流量為90-110l/h，液氨的流量為60-80m3/h，空氣的流量為300-500m3/h，反應溫度410-420℃，催化劑負荷為37-45克甲苯/升催化劑·小時，物料預熱溫度190-200℃，進反應器的物料氣體壓力為0.03-0.05MPa，采取連續化生產；(2)冷凝分離得粗品苯甲腈從流化床反應器中流出的生成物氣體，溫度可達300℃左右，可先通過熱交換將空氣預熱，節省能源，再進入捕集塔和吸收塔中進行噴淋水冷卻，冷凝成液相的苯甲腈和水，上層苯甲腈通過溢流進入分離器，分離得粗品苯甲腈，下層分去的生產廢水可利用來作為捕集塔和吸收塔的套用噴淋水，循環使用，節省水資源；(3)減壓蒸餾得苯甲腈純產品將分離得的粗品苯甲腈送入蒸餾釜進行減壓蒸餾，壓力為真空度0.090-0.092MPa，加熱溫度138-144℃，得含量達99.6-99.8％的苯甲腈純產品。
其中細顆粒催化劑BN-98(由上海石油化工研究院生產)的活性組分除金屬V、Cr，還加入Mo、B、P等助催化劑載體是硅膠，篩份范圍＞88μ為0-10％，＜44μ為25-45％，平均粒徑50μ，磨損率＜4％。比表面及比孔容大，機械強度大，催化劑具有較高耐磨性。考慮到V、Cr二元素組成催化劑氧化活性大，由于付反應可能產生大量CO2、CO，因此除V、Cr二元素外還加入第三組分Mo、B或P，使反應趨于平緩，降低了CO2、CO的生成量，特別是添加了微量P，提高了催化劑的選擇率，并且催化劑是采用噴霧干燥成型，使活性成分在載體內均勻分布，減緩了活性成分的流失、揮發，延長了催化劑的熱穩定性、熱化學性和使用壽命，催化劑無須再生。
采用細顆粒催化劑的流化床工藝，流化床反應器的床層中固體細顆粒分散較好、溫度均勻，促進反應物料氣體和細顆粒固體催化劑之間的傳質、傳熱，阻止氣體返混，防止了溝流、節涌等現象的出現，改善了流化質量，抑制了一些副產物的產生，產率高。
從流化床反應器中流出的生成物氣體，經捕集塔中噴淋水冷卻，冷凝成液相的苯甲腈和水。廢水中含有碳酸銨等鹽類雜質，比重增大，和苯甲腈之間形成一個界面，上層苯甲腈通過溢流方式流入分離器，下層廢水可作為捕集塔的套用噴淋水，在循環使用后，排入地下污水槽。
捕集塔中的未凝氣體，再進入吸收塔繼續用噴淋水冷卻，冷凝成的液相中上層苯甲腈同樣流入分離器，下層廢水作為吸收塔的套用噴淋水，在循環使用后，排入地下污水槽，不凝氣體則高空排放。
蒸餾方式采用減壓蒸餾，低溫操作，提高了產品純度。
對本發明生產方法的產品性能進行了測定，產品的技術指標、實測數據及美國Bagder公司產品指標的比較，見下表1。
表1
表中數據可見，產品質量指標全部達到或高于企業產品技術指標及美國Bagder公司對照品。
本發明苯甲腈生產方法的優點由于本發明方法采用了活性高、選擇性好的細顆粒催化劑，再以合理的工藝路線，使得生產工藝操作簡單，產品純度從98-99％上升到99.6-99.8％，產品含水量由0.05％降低到0.02％，并產品儲藏穩定性好，久置也不易變質，不會泛黃。在生產方法中使用了細顆粒流化床工藝，選擇了合適的反應物料流量，流化床反應器的床層中固體細顆粒分散較好，溫度均勻，促進氣固之間的傳質，傳熱，改善了流化質量，抑制了一些副產物的產生，從而提高產品的收率。在生產過程中利用反應器出口的300℃左右的物料氣體與冷空氣對流傳熱，達到既加熱空氣又冷卻物料的目的，節約大量能源。還有用捕集塔和吸收塔捕集冷卻替代目前生產廠中常用的列管式冷凝器，使噴淋水與物料氣體充分接觸，提高冷卻效力，增加產品收率，并且套用生產廢水作為捕集塔和吸收塔的循環水，節省水資源。綜上所述，表明本發明細顆粒流化床工藝是成熟的、穩定的，本發明苯甲腈生產方法是一種適用于工業化生產的方法。
具體實施例實施例1將甲苯和液氨物料分別加熱，氣化，預熱溫度為195℃，混合后甲苯以100l/h的流量，液氨以80m3/h的流量并以0.032MPa壓力進入流化床反應器，與通入的流量為500m3/h熱空氣相接觸，在細顆粒催化劑BN98(由上海石油化工研究院生產)的作用下進行反應，反應溫度為410-420℃，催化劑負荷是45克甲苯/升催化劑·小時，進行連續化生產。從流化床反應器頂部出口流出的生成物氣體溫度可達300℃左右，可先通過熱交換將空氣預熱，節省能源。再經捕集塔噴淋水冷卻，冷凝成液相的苯甲腈和水。捕集塔中的未凝氣體，再進入吸收塔繼續用噴淋水冷卻，上層苯甲腈通過溢流進入分離器，下層分去的生產廢水可利用來作為捕集塔和吸收塔的套用噴淋水，在循環使用后，排入地下污水槽，不凝氣體則高空排放。由分離器分離得的粗品苯甲腈，輸送到粗品槽，靜止除去殘留水，得粗品苯甲腈，含量為97.44％。然后送入蒸餾釜進行減壓蒸餾，在壓力為真空度0.090-0.092MPa，加熱溫度138-144℃下蒸得苯甲腈產品，苯甲腈含量99.6％，苯甲腈的含水量為0.02％，產率80.22％。
實施例2將甲苯和液氨物料分別加熱，氣化，預熱溫度為190℃，混合后甲苯以110l/h的流量，液氨以70m3/h的流量并以0.04MPa壓力進入流化床反應器，與通入的流量為400m3/h熱空氣相接觸，在細顆粒催化劑BN98(由上海石油化工研究院生產)的作用下進行反應，反應溫度為410-420℃，催化劑負荷是42克甲苯/升催化劑·小時，進行連續化生產。其余步驟同實施例1。得粗品苯甲腈，含量為96.53％，減壓蒸餾得純品苯甲腈，含量為99.8％，苯甲腈的含水量為0.02％，產率73.12％。
實施例3將甲苯和液氨物料分別加熱，氣化，預熱溫度為200℃，混合后甲苯以90l/h的流量，液氨以60m3/h的流量并以0.05MPa壓力進入流化床反應器，與通入的流量為300m3/h熱空氣相接觸，在細顆粒催化劑BN98(由上海石油化工研究院生產)的作用下進行反應，反應溫度為410-420℃，催化劑負荷是37克甲苯/升催化劑·小時，進行連續化生產。其余步驟同實施例1，得粗品苯甲腈，含量為97.82％，減壓蒸餾得純品苯甲腈，含量為99.7％，含水量為0.02％，產率64.23％。
權利要求
1.一種苯甲腈的生產方法，其特征在于包括下列步驟(1)甲苯氨氧化反應將甲苯和液氨物料分別加熱，氣化，混合后進入流化床反應器，與通入的熱空氣相接觸，在細顆粒催化劑BN-98的作用下進行反應，甲苯的流量為90-110l/h，液氨的流量為60-80m3/h，空氣的流量為300-500m3/h，反應溫度410-420℃，催化劑負荷為37-45克甲苯/升催化劑·小時，物料預熱溫度190-200℃，進反應器的物料氣體壓力為0.03-0.05MPa，采取連續化生產；(2)冷凝分離得粗品苯甲腈從流化床反應器中流出的生成物氣體，經捕集塔和吸收塔中噴淋水冷卻，冷凝成液相的苯甲腈和水，上層苯甲腈通過溢流進入分離器，分離得粗品苯甲腈，下層分去生產廢水；(3)減壓蒸餾得苯甲腈純產品將分離得的粗品苯甲腈送入蒸餾釜進行減壓蒸餾，壓力為真空度0.090-0.092MPa，加熱溫度138-144℃，得苯甲腈純產品。
2.如權利要求1所述苯甲腈的生產方法，其特征在于步驟(2)中所述從流化床反應器中流出的生成物氣體先通過熱交換將空氣預熱后，再經捕集塔和吸收塔中噴淋水冷卻。
3.如權利要求1所述苯甲腈的生產方法，其特征在于步驟(2)中所述的生產廢水利用來作為捕集塔和吸收塔的套用噴淋水。
全文摘要
一種苯甲腈的生產方法，是在流化床反應器中以甲苯和氨的混合氣體與空氣接觸，在高活性的細顆粒催化劑催化下通過甲苯氨氧化法進行反應，反應溫度410－420℃，生成氣態的苯甲腈和水，經捕集塔和吸收塔冷凝成液態苯甲腈和水，分去水層后，經減壓蒸餾得到無色透明液體高純產物苯甲腈。本發明生產工藝簡單，采用連續化生產，產品質量穩定，產物純度高達99.6－99.8％，含水量降低達0.02％，產率64％－81％。
文檔編號C07C253/00GK101037398SQ20071003992
公開日2007年9月19日 申請日期2007年4月25日 優先權日2007年4月25日
發明者張如宏, 鄒滬光, 馬翠萍 申請人:上海涂料有限公司上海南大化工廠