苯胺的物化性質(zhì)和制備方法

[db:作者] / 2023-01-09 00:00

苯胺

[結(jié)構(gòu)式]

[物化性質(zhì)]本產(chǎn)品為無色油狀液體，有強(qiáng)烈氣味，有毒，又稱阿尼林油。相對(duì)密度1.0216，熔點(diǎn)-6.2℃，沸點(diǎn)184.4℃，燃點(diǎn)530℃，露置空氣或見光會(huì)逐漸變棕色。稍溶于水，能與醇、苯、硝基苯及其他多種有機(jī)溶劑混溶。

[制備方法]苯胺制備有4種方法：硝基苯鐵粉還原法、硝基苯氫氣還原法、苯酚氨解法和苯直接胺化法。

(1)硝基苯還原法

方法一：將硝基苯、氯化亞鐵溶液(或氯化銨溶液)及磨碎的鐵粉加入反應(yīng)釜中，不斷攪拌，在100℃條件下進(jìn)行還原反應(yīng)；然后，間斷地用石灰中和，并分離，分離成水相和氧化鐵泥漿。

方法二：在磨口錐形瓶中，放置0.400g還原鐵粉、0.400mL水和1～2滴乙酸，振蕩使其混合，小火加熱煮沸1min。稱取0.200g硝基苯，裝上回流冷凝管，小火加熱至流液中黃色油狀物(硝基苯)消失而轉(zhuǎn)變?yōu)槿榘咨?約5～10min)；稍冷卻后加入5mL水，蒸餾，收集蒸餾液2～3mL(約20～25min)，餾出液中的油珠即苯胺。

硝基苯還原法是生產(chǎn)苯胺的最古老方法，工藝落后，苯胺收率低，污染較嚴(yán)重。

(2)流化床氣相催化加氫法

硝基苯加熱后，進(jìn)入硝基苯氣化器，并在此與預(yù)熱的氫氣混合并氣化?；旌蠚怏w經(jīng)過熱后進(jìn)入流化床反應(yīng)器的底部，并均勻分布進(jìn)入催化劑層，在240～370℃下反應(yīng)生成苯胺，冷凝、分離出粗苯胺。

其工藝流程為硫化床反應(yīng)器裝填催化劑后，通入氫氣并啟動(dòng)循環(huán)壓縮機(jī)，采用中壓蒸汽預(yù)熱升溫，使催化劑床層溫度升至150～180℃后，開動(dòng)硝基苯加料泵，緩緩增加料量，與氫氣混合，用2.45MPa的蒸汽預(yù)熱硝基苯和氫氣混合物，從硫化床底部送入，以控制系統(tǒng)壓力0.3MPa，待硫化床下段溫度接近250℃時(shí)，開動(dòng)硫化床列管水泵與硫化床夾套軟水泵，控制硫化床各段反應(yīng)溫度。含苯胺的水蒸氣和過量的氫氣的氣相反應(yīng)物從硫化床的頂部析出，經(jīng)與新鮮氫氣換熱后進(jìn)入冷卻器，分離出苯胺的不凝氣，液相部分送入苯胺分離器，分離器上層的含苯胺廢水送入苯胺水儲(chǔ)槽。下層流出的粗苯胺進(jìn)入粗苯胺水儲(chǔ)存槽，粗苯胺經(jīng)脫水塔進(jìn)料泵入脫水塔，主要含水蒸氣和少量苯胺的塔頂氣冷凝后進(jìn)入苯胺水儲(chǔ)槽，塔底液相進(jìn)入精餾塔再進(jìn)行減壓蒸餾，塔頂真空度大于或等于97kPa，塔頂氣相主要是精制苯胺，冷凝后再送入成品儲(chǔ)槽。

(3)苯酚氨解法

將苯酚氣化，然后加入過量的氨氣混合、氣化，進(jìn)入裝有SiO2-Al2O3系催化劑的固定床管式反應(yīng)器內(nèi)，苯酚與氨的摩爾比為1：20，在400～480℃、0.98～2.94MPa壓力下反應(yīng)生成苯胺和水。從反應(yīng)器出來的氣體經(jīng)冷凝器進(jìn)入蒸餾塔回收氨氣，冷卻下來的苯胺和水再經(jīng)干燥脫水后，減壓分離產(chǎn)品。

(4)苯直接胺化法

采用V2O5為催化劑，在150～500℃、1.013～101.3MPa下，苯可直接胺化合成苯胺，該反應(yīng)原子利用率高達(dá)98%，唯一的副產(chǎn)物是氫。

(5)新工藝介紹

我國(guó)采用的苯胺制備工藝由苯的硝化、硝基苯的氣相加氫及苯胺精制三大過程組成。其中硝基苯的氣相加氫是過程的核心，其原理是將硝基苯和氫同時(shí)加熱到180～200℃，然后通入流化床反應(yīng)器，在220～320℃、Cu/SiO2催化劑的作用下生成苯胺。

騫偉中等采用兩段流化床新技術(shù)制備高純度的苯胺，新型流化床的直徑為4.5m，高30m，生產(chǎn)能力為7萬(wàn)噸/年。主要技術(shù)是采用高壓降的變質(zhì)量流環(huán)管式氣體分布器(阻力降約15kPa)，8、9、10層裝有開孔率為50%的脊型構(gòu)件，換熱面積為500～700m2的換熱器、旋風(fēng)分離器以及兩段流化床結(jié)構(gòu)。在流化床中部安裝二次分布板(阻力降約為2～3kPa)，在高速氣流的作用下，部分催化劑被攜帶至二次氣體分布板上方。控制二次分布析的開孔率，在其上方形成一個(gè)催化劑密相區(qū)。其催化劑密相區(qū)的高度由設(shè)置在流化床外側(cè)的外置溢流管[通量為300～400kg/(m2·s)]控制，多余的催化劑會(huì)沿著外置溢流管返回反

應(yīng)器底部的催化劑密相區(qū)。這樣在一個(gè)流化床中就同時(shí)存在2個(gè)高度不同的催化劑密相區(qū)。

控制反應(yīng)器底部的催化劑的密相區(qū)高為6～7m，平均溫度為250～290℃；而控制反應(yīng)器上部的催化劑密相區(qū)高為1m，溫度為210～220℃。

試驗(yàn)所用的新鮮氫氣由甲烷水蒸氣轉(zhuǎn)化及水煤氣變換過程得到，經(jīng)變壓吸附裝置后，純度達(dá)98%以，上。硝基苯由苯硝化及精制而得，純度>99.16%。反應(yīng)器入口壓力0.08～0.09MPa，出口壓力為0.03～0.04MPa。試驗(yàn)過程中硝基苯的投料量為10～11m3/h，氫氣與硝基苯的摩爾比為(12～14)：1，多余的氫氣經(jīng)壓縮機(jī)循環(huán)使用。

該技術(shù)的特點(diǎn)是：①采用高壓降的氣體分布器和較高的操作氣速，保證催化劑處于良好的流化狀態(tài)，②采用脊型構(gòu)件，既能有效破碎氣泡，又不阻礙催化劑的劇烈運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行良好的換熱；③采用兩段流化床新技術(shù)，可有效抑制流化床中的氣體返混，增加了硝基苯轉(zhuǎn)化的推動(dòng)力，促進(jìn)了硝基苯的深度轉(zhuǎn)化，在一個(gè)反應(yīng)器中達(dá)到高效轉(zhuǎn)化硝基苯、制備高純度苯胺的目的。

[技術(shù)指標(biāo)]GB2961-2006

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