專利名稱：一種合成甲基吡啶的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種合成甲基吡啶的制備方法。
背景技術(shù)：
合成甲基吡啶常用的制備方法，是將氣化后的乙醛同氨氣混合，混合氣體經(jīng)過熱后進(jìn)入沸騰床或固定床反應(yīng)器進(jìn)行催化反應(yīng)，生成甲基吡啶混合物，然后用苯作溶劑將甲基吡啶從反應(yīng)液中萃取出來，萃取液首先進(jìn)行脫溶劑，再分餾精制得到不同產(chǎn)品的甲基吡啶。合成甲基吡啶的過程需要在催化劑和高溫(一般為400～600℃)條件下進(jìn)行。工業(yè)反應(yīng)器的供熱，一般采用熔鹽作為高溫下固定床反應(yīng)器的換熱介質(zhì)或?qū)㈦娮杞z直接纏繞于沸騰床外壁上。通過熔鹽作為熱媒進(jìn)行傳熱，熔鹽流動(dòng)性差，傳熱效果不好，更為嚴(yán)重的是熔鹽在高溫下具有強(qiáng)烈的腐蝕性，易因腐蝕造成設(shè)備泄漏而引發(fā)事故，且設(shè)備投資費(fèi)用較高；將電阻絲直接纏繞于沸騰床體外壁上進(jìn)行傳熱，會(huì)引起沸騰床體內(nèi)壁的局部過熱，不僅影響反應(yīng)過程，而且可能由于安裝不慎，引起設(shè)備局部擊穿，生產(chǎn)操作過程不夠安全。且前，又有人提出一種在列管式固定床反應(yīng)器中進(jìn)行流化換熱的方法及裝置(“采用流化床換熱的固定床反應(yīng)器”，化學(xué)工程，1997年第一期，金涌等)。該方法采用循環(huán)固體顆粒的方法來控制固定床反應(yīng)器的溫度，避免了用熔鹽作為換熱媒體的缺點(diǎn)，但其在工業(yè)應(yīng)用上，需要較為復(fù)雜的固體循環(huán)流動(dòng)裝置，而且固體顆粒的流動(dòng)不易控制，反應(yīng)過程需要撤熱降溫也比較緩慢。
另外，用苯作溶劑和采用龐大的萃取塔對(duì)反應(yīng)液進(jìn)行萃取，其對(duì)萃取液進(jìn)行脫溶劑后，再將混合粗品甲基吡啶進(jìn)行分餾精制，分別得到不同產(chǎn)品的甲基吡啶產(chǎn)品，這樣的分離工藝過程，不僅需要較大的費(fèi)用、較高的工藝設(shè)備，而且水相中的吡啶同系物等有機(jī)成分含量較高，影響生產(chǎn)裝置的消耗定額，排除的工業(yè)廢水對(duì)環(huán)境的影響也較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)之缺點(diǎn)，提供一種工藝簡單、流程短、設(shè)備少、能耗低、對(duì)環(huán)境影響小、操作維護(hù)方便的合成甲基吡啶的制備方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取下述原料氣和反應(yīng)氣進(jìn)行熱交換以及共沸蒸餾脫水工藝制備方案將加熱到350～550℃的原料乙醛和氨氣分別輸送到固定床反應(yīng)器的不同入口，其中，氨氣進(jìn)入固定床反應(yīng)器的殼程，其不僅可以為固定床反應(yīng)器進(jìn)行供熱，而且可以同反應(yīng)熱進(jìn)行熱交換，通過調(diào)節(jié)原料氨氣的溫度，可以迅速對(duì)固定床的反應(yīng)器的溫度變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，使反應(yīng)過程得到穩(wěn)定地控制，保證反應(yīng)的平穩(wěn)進(jìn)行。所述氨氣經(jīng)殼程后與乙醛混合，再進(jìn)入固定床反應(yīng)器的觸媒層，即管程，在350～550℃的反應(yīng)條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，優(yōu)選為在400～480℃的反應(yīng)條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，所述乙醛與氨氣的摩爾比為1∶0.5～2。由固定床反應(yīng)器出來的反應(yīng)氣體，經(jīng)冷凝器冷凝為液體后進(jìn)入脫水塔進(jìn)行脫水，過量的氨氣輸送到吸收塔進(jìn)行回收，所述反應(yīng)液的脫水過程，是在反應(yīng)液中加入苯或甲苯，利用苯或甲苯和水共沸的性質(zhì)，將反應(yīng)液中的水和苯一起從脫水塔的塔頂脫出，脫水塔塔釜的脫水反應(yīng)液輸送到精制塔進(jìn)行精制；脫水塔塔頂脫出的苯-水混合氣經(jīng)冷凝器冷凝為液體后靜置分層，苯循環(huán)使用，分離出來的的水輸送到水處理塔進(jìn)行處理。所述水處理過程，是通過向水處理塔中直接通入水蒸汽進(jìn)行加熱，將污水中的有機(jī)成份如苯、甲基吡啶直接從塔頂吹出，經(jīng)冷凝為液體后送到脫水塔循環(huán)脫水，水處理塔塔釜的凈化水輸送到吸收塔，用于吸收反應(yīng)過程的過量氨氣。所述氨氣的吸收過程，是使用水處理塔回收的凈化水并補(bǔ)充不足量的新鮮水，將反應(yīng)過程的過量氨氣直接用水吸收為稀氨水溶液，其或循環(huán)利用，或排出裝置外作為副產(chǎn)品收集。所述脫水塔反應(yīng)液的精制系采用單塔間歇分餾或多塔連續(xù)精餾提純得到工業(yè)產(chǎn)品甲基吡啶。本發(fā)明方法中所述通入殼程的氨氣可以不加熱，為固定床反應(yīng)器進(jìn)行供熱或同反應(yīng)熱進(jìn)行熱交換，可以使用過熱水蒸汽或加熱氮?dú)獠糠只蛉看婕訜岬陌睔狻１景l(fā)明方法同樣適用于利用甲醛、乙醛的混合物和氨氣制備甲基吡啶產(chǎn)品。
本發(fā)明方法所述固定床反應(yīng)器的熱交換體系，可應(yīng)用于反應(yīng)放熱、吸熱和絕熱的反應(yīng)體系，使反應(yīng)過程平穩(wěn)操作，易于調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度。本發(fā)明方法采用有效的共沸蒸餾脫水工藝操作取代習(xí)用的溶劑苯萃取工藝操作，其共沸蒸餾脫水工藝過程產(chǎn)生的工藝廢水，再經(jīng)過蒸餾操作進(jìn)行廢水處理，工藝廢水中甲基吡啶同系物的含量減小到15PPM以下，苯的含量達(dá)到痕量，如果需要排放，可以達(dá)到工業(yè)廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)，明顯減小對(duì)環(huán)境的污染。本發(fā)明方法還將處理后的工藝廢水用來做反應(yīng)過量的氨氣吸收用水，在裝置內(nèi)部循環(huán)使用，不直接排放到裝置外，不僅可以節(jié)約水資源，而且可以降低產(chǎn)品的綜合成本。同時(shí)，共沸蒸餾脫水工藝簡單，設(shè)備費(fèi)用低。
本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是，加熱的原料氨氣同固定床反應(yīng)器進(jìn)行熱交換，可使反應(yīng)過程平穩(wěn)地進(jìn)行；采用共沸蒸餾工藝進(jìn)行反應(yīng)液的脫水，設(shè)備少，投資??；對(duì)廢氣和工藝廢水進(jìn)行綜合利用、處理，減少了對(duì)環(huán)境造成的污染。


圖1表示本發(fā)明流程示意圖具體實(shí)施方式
實(shí)施例1將加熱到350℃的原料乙醛和氨氣分別輸送到固定床反應(yīng)器1的不同入口，其中，氨氣進(jìn)入固定床反應(yīng)器的殼程，通過調(diào)節(jié)原料氨氣的溫度，可以迅速對(duì)固定床的反應(yīng)器的溫度變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，使反應(yīng)過程得到穩(wěn)定地控制，保證反應(yīng)的平穩(wěn)進(jìn)行。所述氨氣經(jīng)殼程后與乙醛混合，再進(jìn)入固定床反應(yīng)器的觸媒層，即管程，在350℃的反應(yīng)條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，所述乙醛與氨氣的摩爾比為1∶0.5。由固定床反應(yīng)器1出來的反應(yīng)氣體，經(jīng)冷凝器2冷凝為液體后進(jìn)入脫水塔3進(jìn)行脫水，過量的氨氣輸送到吸收塔7進(jìn)行回收，所述反應(yīng)液的脫水過程，是在反應(yīng)液中加入苯儲(chǔ)罐5中的苯，利用苯和水共沸的性質(zhì)，將反應(yīng)液中的水和苯一起從脫水塔3的塔頂脫出，脫水塔3塔釜的脫水反應(yīng)液輸送到精制塔8進(jìn)行精制；脫水塔塔頂脫出的苯-水混合氣經(jīng)冷凝器2冷凝為液體后靜置分層，苯循環(huán)使用，分離出來的的水輸送到水處理塔6進(jìn)行處理。所述水處理過程，是通過向水處理塔中直接通入水蒸汽進(jìn)行加熱，將污水中的有機(jī)成份如苯、甲基吡啶直接從塔頂吹出，經(jīng)冷凝為液體后送到脫水塔循環(huán)脫水，水處理塔6塔釜的凈化水輸送到吸收塔7，用于吸收反應(yīng)過程的過量氨氣。所述氨氣的吸收過程，是使用水處理塔6回收的凈化水并補(bǔ)充不足量的新鮮水，將反應(yīng)過程的過量氨氣直接用水吸收為稀氨水溶液，循環(huán)利用，所述脫水塔3反應(yīng)液的精制系采用單個(gè)精制塔8間歇分餾提純得到工業(yè)產(chǎn)品甲基吡啶。
實(shí)施例2將加熱到550℃的原料乙醛和氨氣分別輸送到固定床反應(yīng)器1的不同入口，其中，氨氣進(jìn)入固定床反應(yīng)器的殼程，通過調(diào)節(jié)原料氨氣的溫度，可以迅速對(duì)固定床的反應(yīng)器的溫度變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，使反應(yīng)過程得到穩(wěn)定地控制，保證反應(yīng)的平穩(wěn)進(jìn)行。所述氨氣經(jīng)殼程后與乙醛混合，再進(jìn)入固定床反應(yīng)器的觸媒層，即管程，在550℃的反應(yīng)條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，所述乙醛與氨氣的摩爾比為1∶2。由固定床反應(yīng)器1出來的反應(yīng)氣體，經(jīng)冷凝器2冷凝為液體后進(jìn)入脫水塔3進(jìn)行脫水，過量的氨氣輸送到吸收塔7進(jìn)行回收，所述反應(yīng)液的脫水過程，是在反應(yīng)液中加入苯儲(chǔ)罐5中的甲苯，利用甲苯和水共沸的性質(zhì)，將反應(yīng)液中的水和甲苯一起從脫水塔3的塔頂脫出，脫水塔3塔釜的脫水反應(yīng)液輸送到精制塔8進(jìn)行精制；脫水塔塔頂脫出的甲苯-水混合氣經(jīng)冷凝器2冷凝為液體后靜置分層，甲苯循環(huán)使用，分離出來的的水輸送到水處理塔6進(jìn)行處理。所述水處理過程，是通過向水處理塔6中直接通入水蒸汽進(jìn)行加熱，將污水中的有機(jī)成份如甲苯、甲基吡啶直接從塔頂吹出，經(jīng)冷凝為液體后送到脫水塔循環(huán)脫水，水處理塔6塔釜的凈化水輸送到吸收塔7，用于吸收反應(yīng)過程的過量氨氣。所述氨氣的吸收過程，是使用水處理塔回收的凈化水并補(bǔ)充不足量的新鮮水，將反應(yīng)過程的過量氨氣直接用水吸收為稀氨水溶液，排出裝置外作為副產(chǎn)品收集。所述脫水塔3反應(yīng)液的精制系采用多個(gè)精制塔8連續(xù)精餾提純得到工業(yè)產(chǎn)品甲基吡啶。
實(shí)施例3
將加熱到400℃的原料乙醛和氨氣分別輸送到固定床反應(yīng)器1的不同入口，其中，氨氣進(jìn)入固定床反應(yīng)器的殼程，通過調(diào)節(jié)原料氨氣的溫度，可以迅速對(duì)固定床的反應(yīng)器的溫度變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，使反應(yīng)過程得到穩(wěn)定地控制，保證反應(yīng)的平穩(wěn)進(jìn)行。所述氨氣經(jīng)殼程后與乙醛混合，再進(jìn)入固定床反應(yīng)器的觸媒層，即管程，在400℃的反應(yīng)條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，所述乙醛與氨氣的摩爾比為1∶1。由固定床反應(yīng)器1出來的反應(yīng)氣體，經(jīng)冷凝器2冷凝為液體后進(jìn)入脫水塔3進(jìn)行脫水，過量的氨氣輸送到吸收塔7進(jìn)行回收，所述反應(yīng)液的脫水過程，是在反應(yīng)液中加入苯儲(chǔ)罐5中的苯，利用苯和水共沸的性質(zhì)，將反應(yīng)液中的水和苯一起從脫水塔3的塔頂脫出，脫水塔3塔釜的脫水反應(yīng)液輸送到精制塔8進(jìn)行精制；脫水塔3塔頂脫出的苯-水混合氣經(jīng)冷凝器2冷凝為液體后靜置分層，苯循環(huán)使用，分離出來的的水輸送到水處理塔進(jìn)行處理。所述水處理過程，是通過向水處理塔6中直接通入水蒸汽進(jìn)行加熱，將污水中的有機(jī)成份如苯、甲基吡啶直接從塔頂吹出，經(jīng)冷凝為液體后送到脫水塔3循環(huán)脫水，水處理塔6塔釜的凈化水輸送到吸收塔7，用于吸收反應(yīng)過程的過量氨氣。所述氨氣的吸收過程，是使用水處理塔6回收的凈化水并補(bǔ)充不足量的新鮮水，將反應(yīng)過程的過量氨氣直接用水吸收為稀氨水溶液，循環(huán)利用，所述脫水塔3反應(yīng)液的精制系采用單個(gè)精制塔8塔間歇分餾提純得到工業(yè)產(chǎn)品甲基吡啶。
權(quán)利要求
1.一種合成甲基吡啶的制備方法，其特征在于它是采取下述原料氣和反應(yīng)氣進(jìn)行熱交換以及共沸蒸餾脫水工藝制備方案，其制備方法如下(1)、將加熱到350～550℃的原料乙醛和氨氣分別輸送到固定床反應(yīng)器的不同入口，其中，氨氣進(jìn)入固定床反應(yīng)器的殼程，所述氨氣經(jīng)殼程后與乙醛混合，再進(jìn)入固定床反應(yīng)器的觸媒層，即管程，在350～550℃的反應(yīng)條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，所述乙醛與氨氣的摩爾比為1∶0.5～2；(2)、由固定床反應(yīng)器出來的反應(yīng)氣體，經(jīng)冷凝器冷凝為液體后進(jìn)入脫水塔進(jìn)行脫水，過量的氨氣輸送到吸收塔進(jìn)行回收，所述反應(yīng)液的脫水過程，是在反應(yīng)液中加入苯或甲苯，利用苯或甲苯和水共沸的性質(zhì)，將反應(yīng)液中的水和苯一起從脫水塔的塔頂脫出，脫水塔塔釜的脫水反應(yīng)液輸送到精制塔進(jìn)行精制；脫水塔塔頂脫出的苯-水混合氣經(jīng)冷凝器冷凝為液體后靜置分層，苯循環(huán)使用，分離出來的的水輸送到水處理塔進(jìn)行處理；(3)、所述水處理過程，是通過向水處理塔中直接通入水蒸汽進(jìn)行加熱，將污水中的有機(jī)成份如苯、甲基吡啶直接從塔頂吹出，經(jīng)冷凝為液體后送到脫水塔循環(huán)脫水，水處理塔塔釜的凈化水輸送到吸收塔，用于吸收反應(yīng)過程的過量氨氣；(4)、所述氨氣的吸收過程，是使用水處理塔回收的凈化水并補(bǔ)充不足量的新鮮水，將反應(yīng)過程的過量氨氣直接用水吸收為稀氨水溶液，其或循環(huán)利用，或排出裝置外作為副產(chǎn)品收集；(5)、所述脫水塔反應(yīng)液的精制系采用單塔間歇分餾或多塔連續(xù)精餾提純得到工業(yè)產(chǎn)品甲醛吡啶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種合成甲基吡啶的制備方法，其特征在于所述氨氣經(jīng)殼程后與乙醛混合，再進(jìn)入固定床反應(yīng)器的觸媒層即管程，優(yōu)選在400-480℃的反應(yīng)條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種合成甲基吡啶的制備方法，其特征在于為固定床反應(yīng)器進(jìn)行供熱或同反應(yīng)熱進(jìn)行熱交換，可以使用水蒸汽或加熱氮?dú)獠糠只蛉看婕訜岬陌睔狻?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種合成甲基吡啶的制備方法，其特征在于本方法同樣適用于利用甲醛、乙醛的混合物和氨氣制備甲基吡啶產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種合成甲基吡啶的制備方法，它是將加熱到350～550℃的原料乙醛和氨氣分別送入固定床反應(yīng)器在350～550℃的反應(yīng)條件下進(jìn)行反應(yīng)，所述乙醛與氨氣的摩爾比為1∶0.5～2；由固定床反應(yīng)器出來的反應(yīng)氣體，冷凝后進(jìn)入脫水塔加苯或甲苯脫水，過量的氨氣輸送到吸收塔進(jìn)行回收，脫水塔塔釜的脫水反應(yīng)液輸送到精制塔進(jìn)行精制；分離出來的水輸送到水處理塔進(jìn)行處理；水處理塔塔釜的凈化水輸送到吸收塔，用于吸收反應(yīng)過程的過量氨氣為稀氨水溶液，其或循環(huán)利用，或排出裝置外作為副產(chǎn)品收集；所述脫水塔反應(yīng)液的精制系采用單塔間歇分餾或多塔連續(xù)精餾提純得到工業(yè)產(chǎn)品甲基吡啶。本發(fā)明方法設(shè)備少，投資小，對(duì)廢氣和工藝廢水進(jìn)行綜合利用、處理，減少了對(duì)環(huán)境造成的污染。
文檔編號(hào)C07D213/00GK1623986SQ20031011702
公開日2005年6月8日 申請(qǐng)日期2003年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月4日
發(fā)明者楊振江 申請(qǐng)人:深圳市嘉納爾科技有限公司北京分公司