含有少量间二硝基苯的硝基苯在双层流化床中的加氢研究

论文摘要

苯胺是一种重要的化工原材料，广泛应用于合成染料，橡胶材料，氨基树脂和聚氨酯，硝基苯气相催化加氢是工业界生产苯胺的重要工艺路线。硝基苯是由苯的硝化制得的，硝化过程中不可避免地带有少量的二硝基苯（0.3％-1％）。现有工艺一般在反应前先对粗硝基苯进行精馏，将二硝基苯浓缩到30％左右时除去，能耗很大。本文将对已有的工艺进行改进，实现用一个反应器，一种催化剂，同时完成硝基苯、二硝基苯的加氢，将二硝基苯加氢成苯二胺，在后续精制中除去。本文在双层流化床和单级流化床中对以Cu／SiO2为催化剂的加氢反应进行对比研究，反应温度为513-573K，操作压力为常压。与单级流化床相比较，双层床中硝基苯的转化率，苯胺的选择性和催化剂的寿命都有了显著的提高。利用差热热重法、拉曼光谱法等表征方法对在实验室热态装置中经过加速失活后的积碳催化剂进行表征。实验表明，在失活过程中催化剂上的积碳量增加且逐渐变为石墨态的碳，覆盖了催化剂的活性位，导致失活。而长时间反应后催化剂上的碳有两种形式。一种为易用低温燃烧法去除的碳，另一种为化合态的碳，在长时间运行的催化剂上形成了类SiC相。以上结果为工业装置的操作运行及催化剂再生方法的确定提供了依据。在微型反应器中研究了间二硝基苯加氢反应动力学，结果表明，在氢气大量过量条件下，反应动力学方程对于间二硝基苯的级数是0.3级的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 苯胺的制备方法
• 1.1.1 硝基苯铁粉还原法
• 1.1.2 硝基苯催化加氢法
• 1.1.3 苯酚氨化法
• 1.1.4 苯直接胺化制苯胺
• 1.2 间二硝基苯加氢制备苯二胺
• 1.2.1 化学还原法
• 1.2.2 催化加氢法
• 1.3 间二硝基苯加氢动力学
• 1.4 本论文的研究内容
• 第二章 实验装置以及实验方法
• 2.1 实验药品及试剂
• 2.2 流化床实验装置及实验方法
• 2.3 反应实验
• 2.3.1 催化剂预处理
• 2.3.2 加氢反应
• 2.3.3 催化剂的烧结与再生实验
• 2.4 微型反应器实验装置和实验方法
• 2.5 色谱条件
• 2.6 固体催化剂表征方法
• 第三章 掺有少量间二硝基苯的硝基苯在双层流化床中的加氢
• 3.1 实验条件的确定
• 3.1.1 液相原料的进入
• 3.1.2 流化床操作气速确定
• 3.1.3 反应温度的确定
• 3.2 单层床和双层床的比较
• 3.3 m-DNB的掺入对NB转化的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 催化剂失活与再生
• 4.1 催化剂失活与积碳量之间的关系
• 4.1.1 单级流化床催化剂活性与含碳量的关系
• 4.1.2 双层流化床催化剂活性与含碳量的关系
• 4.1.3 小结
• 4.2 苯胺催化剂烧结研究
• 4.2.1 概述
• 4.2.2 结果与讨论
• 4.2.3 小结
• 4.3 本章总结
• 第五章 间二硝基苯加氢反应动力学
• 5.1 本章概述
• 5.2 间二硝基苯催化加氢的反应动力学
• 5.2.1 实验原理
• 5.2.2 实验方法
• 5.2.3 结果与讨论
• 5.3 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书