Технология жидкофазного гидрирования

Жидкофазное гидрирование проводять путем барботирования водорода через жидкую реакционную массу. Этим способом всегда гидрируют высококипящие вещества (жиры, высшие карбоновые кислоты и их эфиры, динитрилы), поскольку для их перевода в состояние насыщенного пара потребовались бы чрезмерный избыток водорода и излишнее экономические затраты. Однако при высоком давлении в жидкой фазе можно гидрировать и более летучее вещества.

Процессы жидкофазного гидрирования классифицируют по нескольким основным признакам.

По составу жидкой фазы их можно разделить на следующие группы.

1. Гидрирование в среде гидрируемого соединения без посторонних добавок.

2. Гидрирование в растовре веществ, инертных в условиях реакции.

3. Гидрирование в эмульсиях, например восстановление ароматических динитросоединений в водной эмульсии.

В зависимости от того, в какой форме применяется катализатор, жидкофазные процессы гидрирования можно разделить на три группы.

1. С тонкодиспергированным катализатором, нередко получаемым непосредственно в массе гидрируемого вещества.

2. С суспендированным в реакционной массе катализатором, измельченным до определенного размера.

3. С неподвижным (стационарным) катализатором, используемым в виде гранул разной формы, достаточно крупных, чтобы их не уносили потоки газа и жидкости

Технология газового гидрирования

Гидрирование в жидкой фазе осуществляют, пропуская смесь водорода с парами органического вещества через гетерогенный контакт. Этот процесс применяют для веществ, летучесть которых при температуре реакции достаточно для создания необходимо парциального давления их в парогазовой смеси. При большом избытке водорода, высокой температуре и снижении общего давления этим путем можно гидрировать и менее летучее вещества.

Подавляющее большинство реакций газофазного гидрирования проводится со стационарном катализатором в виде шариков, таблеток и в других формах, размером 3-5 мм. Только в редких случаях применяют мелкодиспергированный контакт – для процесса псевдоожиженным катализатором.

Технологическая схема жидкофазного гидрирования

Технологические схемы большинства процессов жидкофазного гидрирования имеют много общих черт, обусловленных применением высокого давления, избытка рециркулирующего водорода и гетерогенного катализатора (суспендированный в жидкости или стационарный ) , а также способом разделения продуктов, зависящим от их физических свойств. Гидрирование обычно проводят в жидкой фазе в присутствии никелевого катализатора: никель Ренея (сплав никеля и алюминия в соотношении 1:1, который обрабатывается концентрированным гидроксидом натрия); Ni/Al₂O₃; Ni/кизельгур (гидротированная SiO₂); благородные металлы Pt/Al₂O₃ или Ru/Al₂O₃.Соотношение бензола с водородом 1:3.

Свежий и рециркулирующий водород сжимают компрессорами 1 и 2 до 30 МПа, смешивают и подогревают в теплообменнике 3 (горячими реакционными газами) и в трубчатой печи 4 (топочными газами) . предварительно подготовленный бензол подают на реакцию насосом 5 через паровой подогреватель 6, а катализатор – насосом 16. перед реактором 7 все компоненты смешивают; за счет тепла водорода смесь приобретает необходимую температуру (300⁰ С ).

Продукты реакции вместе с катализатором и избыточным водородом выходят с верха реактора 7 и разделяется в горячем сепараторе 8 на жидкую и газовую фазы.

Газовая фаза отдает свое тепло водороду в теплообменнике 3 и дополнительно охлаждается водой в холодильнике 9; образовавшийся конденсат отделяют от водорода в сепараторе 10 высокого давления. Этот водород возвращается на гидрирование.

Жидкую фазу из сепаратора 8 дросселируют до давления, близкого к атмосферному, охлаждают водой в холодильнике 11 и отделяют от выделившегося при дросселировании газа в сепараторе 12 низкого давления. Жидкость поступает на центрифугу 13, где оседают более крупные частички катализатора. Этот шлам шнеком 14 транспортируют в смеситель 15, куда добавляют свежий катализатор. Полученную смесь подают в реактор 7 насосом 16. Таким путем приблизительно 85 % катализатора циркулирует и возвращается в процесс. Остальное его количество находится в чрезмерном измельченном виде ( в результате истирания зерен ) и выходит из центрифуги 13 вместе с главной массой продуктов, отфильтровываясь от них на фильтр-прессе 17. этот катализаторный шлам выбрасывают.

Жидкую фазу из сепаратора 10 дросселируют и отделяют от газа в сепараторе 18 низкого давления. Газ объединяют с газом из сепаратора 12 и используют в качестве топливного газа. Жидкость из сепаратора 18 отделяют от небольшого количества воды в сепараторе 19, объединяют со смесью продуктов после фильтр-пресса 17 и направляют на дальнейшую переработку.