Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,593

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НОВОГО КАТАЛИЗАТОРА В ПРОЦЕССЕ ПОЛУЧЕНИЯ N-МЕТИЛАНИЛИНА

Солодунова С.В. 1 Мохов В.М. 1
1 ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный технический университет»
1. Пат. 2274488 РФ, МПК B01J37/02, C07C211/48. Способ получения катализатора для синтеза n-метиланилина / Слепов С.К., Утробин А.Н., заявл. 18.10.2004, опубл. 20.04.2006.
2. Пат. 2205067 РФ, МПК C07C211/48, B01J23/86. Катализатор для получения n-метиланилина / Митин Н.А, Слепов С.К., Мерзлякова Н.В., заявл. 10.12.2001, опубл. 27.05.2003.
3. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / Под ред. Дытнерского, 2–е изд. М.: Химия, 1991. – 496 с.

В настоящее время производство N-метиланилина осуществляют N-алкилированием анилина метанолом. Согласно анализу литературы, из всей группы промышленных катализаторов наибольшее распространение нашли промышленно-выпускаемые катализаторы серии НТК. Выбор этого катализатора обоснован его технологическими преимуществами по сравнению с другими катализатором, а именно более низкой температурой в зоне реакции (180–220°С). Конверсия анилина обычно не превышает 87–97 %, а катализаты помимо целевого продукта содержат непрореагировавший анилин, метанол, реакционную воду, побочный продукт – N,N-диметиланилин (ДМА), микропримеси высококипящих продуктов, то есть катализаты состоят из водно-метанольной и масляной фракций. Содержание ММА в масляной фракции составляет не более 90–95 % В то же время действующими ТУ на ММА марки «высший сорт» предусмотрено содержание в нем основного вещества не менее 98 мас. %, анилина не более 0,5 мас. % и ДМА не более 1,3 мас. %; еще более жесткие требования предъявляются к качеству ММА, поставляемого на экспорт: содержание анилина не более 0,3 мас. %.

Степень конверсии анилина в целевой продукт определяется технологическими параметрами процесса и, в первую очередь, применяемым катализатором: на недостаточно активном катализаторе остается значительное количество непрореагировавшего анилина, а слишком активный катализатор способствует образованию ДМА.

За основу взято существующее производство N-метиланилина. Его осуществляют N-алкилированием анилина метанолом в присутствии водорода на катализаторе НТК-4. В ходе изучения научно-технической и патентной литературы было разработано предложение по замене НТК-4 на новый катализатор следующего состава, % мас.: оксид алюминия 81,0; оксид меди 12,8; оксид марганца 2,8; оксид хрома 1,4; оксид железа 1,3; оксид кобальта 0,7[1]. Применение нового катализатора позволит получить более качественный продукт с содержанием N-метиланилина 98,3 %, анилина 1,3 %, N,N-диметиланилина 0,4 %.

При использовании нового катализатора, синтез ММА осуществляется при температуре 220–270°С и мольном соотношении анилин:метанол 1:2. Более высокая температура проведения процесса обусловливает высокие скорость реакции и удельную производительность контактного аппарата.

Сравнение параметров способа промышленного аналога и нового проектного решения представлено в таблице.

Сравнение параметров способа промышленного аналога и нового проектного решения [1, 2]

Параметр процесса

Способ производства аналога

Новый способ

Режим организации стадии синтеза ММА

Непрерывный

Непрерывный

Состав катализатора, % масс.

НТК-4 (оксид меди (II) – 54; оксид хрома (III) – 14; оксид цинка – 11; остальное – оксид алюминия)

оксид меди – 12,8; оксид марганца – 2,8; оксид хрома – 1,4; оксид железа – 1,3; оксид кобальта – 0,7; оксид алюминия – 81,0.

Температура процесса, °С

160–230

220–270

Давление в реакторе

0,005–0,04 МПа

0,005–0,04 МПа

Мольное соотношение анилин : метанол

1:(2–4)

1:2

Присутствие водорода

+

+

Требуется восстановление катализатора

+

+

Выход ММА

97,9

98,3

Выход ДМА

1,5

0,4

Нагрузка по анилину, г/дм3(кат) час

280

900

Сырье, используемое на производстве-аналоге, позволяет получать продукт требуемого качества. Замена катализатора, производимая согласно новому способу, не потребует внесения изменений в качество и состав сырья, материалов, за исключением состава катализатора.

Процесс синтеза N-метиланилина проводят в трубчатом реакторе со стационарным слоем катализатора (в трубках). Получаемая на стадии синтеза продуктовая смесь направляется в дальнейшем в колонну парциальной конденсации, где непрореагировавший метанол отделяется от катализата N-метиланилина. Отделенный от катализата водный метанол подается на ректификацию для отгонки и концентрирования метанола, возвращаемого обратно в цикл. Катализат N-метиланилина направляется на ректификацию для получения технического N-метиланилина и выделения непрореагировавшего анилина, который затем возвращается обратно в процесс.

В ходе произведенных технологических расчетов [3] было выявлено, что для устойчивой работы в данных условиях и производительности по N-метиланилину 50000 т/год, требуется реактор трубчатого типа с поверхностью теплообмена 598 м2, объем катализатора для заполнения труб 9,69 м3. Так же произведен расчет вспомогательного оборудования. В результате выявлено, что замена старого катализатора на новый не требует значительных изменений в существующей технологической схеме производства N-метиланилина, а так же существенных экономических затрат.


Библиографическая ссылка

Солодунова С.В., Мохов В.М. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НОВОГО КАТАЛИЗАТОРА В ПРОЦЕССЕ ПОЛУЧЕНИЯ N-МЕТИЛАНИЛИНА // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2017. – № 5-1. – С. 169-170;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=11565 (дата обращения: 28.03.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674