还原技术
栏目:单元全连续化合成技术 发布时间:2017-12-18
还原过程是国内化工企业常见的反应手段之一。中国有数千家化工企业涉及还原反应过程,除石油化工有大量的加氢装置外,更多的是由芳香类硝基物还原而得的芳胺,醛、酮、酸还原而得的相应的醇或烃类化合物。

  还原过程是国内化工企业常见的反应手段之一。中国有数千家化工企业涉及还原反应过程,除石油化工有大量的加氢装置外,更多的是由芳香类硝基物还原而得的芳胺,醛、酮、酸还原而得的相应的醇或烃类化合物。

企业常用的有以下几种还原方法:

  1. 在电解质存在下用金属还原,如铁粉、锌粉等;

  2. 硫化碱还原,常用的Na2S、NaHS、NanSn等;

  3. 催化加氢还原。

  河清化学针对传统的铁粉还原及新型常压加氢做了大量深入的研究,并一直积极向国内化工及医药行业同行推广改进及突破性成果,取得了良好的效果:

一、铁粉还原改进技术

  1.金属在水介质中对硝基化合物进行还原的过程,理论上是和金属的腐蚀过程一致的。铁屑的组成中含有碳、锰、磷、硅等较铁不活泼的元素,当铁屑和水溶液接触时,这些不活泼元素能够与铁组成微电池,铁为负极,不活泼元素为正极。

如果有去极剂(如硝基化合物)的存在,则在正极表面将发生硝基化合物被还原的各步反应。在负极上,铁不断被氧化腐蚀为铁离子,并生成氢氧化亚铁和氢氧化铁。在还原初期出现绿色的氢氧化亚铁沉淀,接着转变成棕色的氢氧化铁沉淀。此实验现象也证明了铁离子的生成。这些氢氧化铁(包括二价和三价铁)还可以转变成黑色磁性氧化铁(Fe3O4)。因此,随着铁的不断腐蚀(氧化),硝基化合物就不断被还原成氨基化合物.

  2.影响还原的因素

   (1)铁屑的质量及用量

  工业上常采用干净,粒细、质软的灰铸铁作还原剂。因为铸铁中富含碳及少量的锰、硫、硅、磷元素,它能在电解质水溶液中构成微电池;又因为这种铸铁质脆,在搅拌过程中易被粉碎,从而使接触面积不断增加,有利于加速反应。铁屑的粒度在1~5mm较好。每摩尔硝基化合物在理论上需2.25mol铁屑,但实际用量常为3~4mol,当然过量的多少与铁屑的质量及粒度有关。

   (2)电解质

  当使用化学纯的纯铁及蒸馏水还原时,无论在煮沸或低温条件下,还原速度都很慢。向水介质中加入电解质,可以促进还原反应。不同电解质对还原影响不同,同时电解质浓度比是关键,河清化学对不同的体系,研究出各种科学配比的电解质。

   (3)溶剂

  最常用的溶剂是水,水同时又是还原反应中氢的来源。在还原过程中铁首先转化为氢氧化亚铁,然后再转变成氢氧化铁。可求出每摩尔硝基化合物,约需水4~5mol。实际操作中为保证有效的搅拌,加强反应的传热及传质,水一般是大大的过量的。但要注意,水量过多将降低设备的生产能力。采用添加不同的其它物质,会大大加快反应速度。

  3.后处理

  铁屑还原的使用范围,在很大程度上并非取决于还原过程本身,而是取决于还原产物的分离,即后处理过程。工厂实际采用的后处理通常采用水蒸气蒸馏,但能耗会很大,河清化学研制的特殊过滤设备及过滤技术,将能简便的、节能的、使产物与铁泥有效分离,并获得理想的纯度和理想收率的产品。

二、加氢还原

  含有硝基、亚硝基、氧化偶氮基及氰基化合物的催化加氢还原,使工业规模芳胺的重要生产方法。由于催化加氢还原具有能使反应定向进行,副反应少,产品质量好,产率高等优点,因而是胺类生产的发展方向。

河清化学开发的新型加氢催化剂对于芳胺的生产,将替代传统的加氢催化剂,并具有以下特点:

  1. 气相加氢

  硝基物气相进料,反应能力大大提高

  2. 固定床反应器

  特殊的移热技术,迅速转移加氢产生的巨大反应热,使固定床反应实施成为可能。

  3. 设备能力大

  不同的硝基物,反应空速为1.5~4.5(V/V),也就是说1m3催化剂装填量,年产量通常达到10000~30000吨。

  4. 低压加氢

  加氢反应压力在0.2~0.8MPa

  5. 选择性,转化率高

  对硝基苯而言:选择性100%,转化率≥99.5%

  6. 催化剂寿命长

  不含贵金属的催化剂,不怕硫中毒,催化剂寿命大于2000h,硝基芳烃来源可采用焦化苯,或焦化甲苯的下游产品。

  7. 后处理技术完善

  河清化学持有的精密精馏和分步结晶技术,可使技术成套化、完善化