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苯甲腈的制备和应用

发布日期:2019/2/11 13:44:29

背景及概述[1][2]

苯甲腈亦称“氰基苯”,具有苦杏仁挥发油味的液体。与乙醇、乙醚混溶,溶于丙酮、苯,100℃时1g溶于100ml水。苯甲腈具有广阔的应用领域,其最大用途是它与双氰胺反应制成的苯代三聚氰胺可用于金属涂料、塑料、荧光颜料、成型材料等,苯甲腈还可用做有机合成、油漆、印刷油墨和树脂的高沸点溶剂,以及作为喷气发动机燃料的添加剂、合成纤维助燃剂。市场需求量正在逐年增加。参与的反应主要为氰基的反应:

制备[2]

据国外资料介绍,首先实现甲苯氨氧化法制造芳香腈工业化的是 日本。1963年日东化学工业公司基于自行开发的催化剂及流化床反应工艺,采用2,6-二氯甲苯氨氧化法制造2,6-二氯苯甲腈。1969年日本触媒化学工业公司采用混合芳香烃氨氧化法制造邻苯二甲腈和苯甲腈。1970年日本昭和电工(SDK)和美国Diamond Shamrock采用SDK 氨氧化技术,在日本横滨生产间苯二甲腈。又日本三菱瓦斯化学公司为充分利用间二甲苯资源,与美国Bagder公司合作,采用细颗粒催化剂的流化床工艺生产间苯二甲腈。这期间日本东京有机公司也采用3- 甲基吡啶氨氧化制造3-氰基吡啶的工业化生产方法。从此,芳香烃氨氧化技术在芳香腈等精细化工合成得到广泛应用,成为制造芳香腈最 主要的方法。

目前国内生产厂也都是采用甲苯氨氧化法来生产苯甲腈,一般都存在如下的缺点:

1.生产厂普遍使用的都是粗颗粒催化剂流态化技术,粗颗粒催化 剂的载体为氧化铝,活性组分主要是金属钒、铬,筛份范围40-120目, 比表面及比孔容小,机械强度差。粗颗粒催化剂本身活性、选择性、 稳定性都较差,造成转化率、收率的水平低下。而且催化剂使用周期 短,短时间内活性流失,必须将催化剂卸下再生。

2、在反应器中反应物料气体与固体催化剂之间接触不匀,粗颗 粒催化剂产生的大气泡,常常出现沟流、节涌等现象,影响流化质量。 且物料气体在床层内停留时间过长,引发二次反应,加剧工艺过程恶 化。

3、蒸馏方式采用常压蒸馏,温度较高,以致产品纯度一直徘徊 在98%-99%之间,无法提高。

上述生产工艺产品收率低,物耗、能耗高,环境污染严重,产品纯度也不能满足用户要求。CN200710039927提供一种苯甲腈的生产方法,也是以甲苯、氨和空气作原料,在催化剂作用下采用甲苯氨氧化法进行生产,采用的是细颗粒催 化剂的流化床工艺。反应方程式如下所示:

本发明苯甲腈的生产方法选用活性高、选择性好的细颗粒催化剂,选取合适的反应温度,合适的反应物料气体流量等工艺条件,使之更有利于反应进行及产品质量的提高。

本发明苯甲腈地生产方法,包括下列步骤:

(1)甲苯氨氧化反应

将甲苯和液氨物料分别加热,气化,混合后进入流化床反应器,与通入的热空气相接触,在细颗粒催化剂BN-98的作用下进行反应。甲苯的流量为90-110l/h,液氨的流量为60-80m3/h,空气的流量 为300-500m3/h,反应温度410-420℃,催化剂负荷为37-45克甲苯/升催化剂·小时,物料预热温度190-200℃,进反应器的物料气体压力为0.03-0.05MPa,采取连续化生产;

(2)冷凝分离得粗品苯甲腈

从流化床反应器中流出的生成物气体,温度可达300℃左右,可先通过热交换将空气预热,节省能源,再进入捕集塔和吸收塔中进行喷淋水冷却,冷凝成液相的苯甲腈和水,上层苯甲腈通过溢流进入分离器,分离得粗品苯甲腈,下层分去的生产废水可利用来作为捕集塔和吸收塔的套用喷淋水,循环使用,节省水资源;

(3)减压蒸馏得苯甲腈纯产品

将分离得的粗品苯甲腈送入蒸馏釜进行减压蒸馏,压力为真空度 0.090-0.092MPa,加热温度138-144℃,得含量达99.6-99.8%的苯甲腈纯产品。

应用 [3-4]

一、用于制备一种含苯甲腈添加剂的高电压电解液

CN201810259219.1提供一种含苯甲腈添加剂的高电压电解液及其制备方法,在正极材料表面形成致密均匀阻抗低的保护膜,结构稳定性,效果可靠,方法简单,操作简洁,添加量较小,实用经济的优点。本发明提供如下技术方案:一种含苯甲腈添加剂的高电压电解液,包括以下原料:环状碳酸酯、线性碳酸酯碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、无机导电锂盐和添加剂苯甲腈,并依次按以下质量份数比:环状碳酸酯1-3份、线性碳酸酯碳酸二乙酯1-2份、碳酸甲乙酯1-5份、无机导电锂盐1份和添加剂苯甲腈1份。制备方法,包括如下步骤:

S1:将环状碳酸酯和线性碳酸酯按要求的比例在含氩气的手套箱中混合,除水除杂;

S2:在手套箱中,将干燥的无机导电锂盐加入上述中的溶剂体系,在适宜的温度下搅拌一定的时间进行溶解,得到基础电解液;

S3:对功能添加剂苯甲腈进行除水除杂;

S4:将处理后的添加剂苯甲腈加入到基础电解液,得到含苯甲腈添加剂的高电压电解液。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:本含苯甲腈添加剂的高电压电解液及其制备方法,通过添加苯甲腈添加剂改善高电压性能,可以在电池循环过程中在正极材料表面形成致密均匀阻抗低的保护膜,保护膜可以抑制电解液溶剂的氧化分解,同时能维持正 极材料的结构稳定性,效果可靠,添加高电压功能添加剂苯甲腈改善高电压下锂离子电池稳定性方法简单,操作简洁,添加量较小,实用经济。

二、苯甲腈催化加氢制备苯甲胺

苯甲胺最主要应用在橡胶及塑料行业。随着全球橡胶和塑料的需求量的增加,每年需要消耗的橡胶和塑料固化剂的量也随之增加。根据不完全统计,我国目前环氧树脂年消费量约10万吨,需各种固化剂2.5万吨左右,而到十五期间,环氧树脂年消费量将在12万吨以上,需固化剂3.0-3.5万吨,其中有65%-70%为胺类固化剂,因此苯甲胺具有广阔的市场。CN201410785310.9提供一种新的苯甲腈催化加氢制备苯甲胺的方法。该方法具有活性较高、苯甲腈转化率及苯甲胺选择性较高的优点。为解决上述问题,本发明采用的技术方案如下:一种苯甲腈催化加氢制备苯甲胺的方法,包括苯甲腈的原料和氢气进入固定床反应器,与催化剂接触,生成包括苯甲胺的产品;其中,所述催化剂包括活性组分、载体和助催化剂,所述活性组分为钯,载体为氧化铝、氧化镁、二氧化硅、二氧化钛、分子筛或活性炭,助催化剂选自Ba、Ca、Fe、P、B、Ti中的至少一种。本发明所述催化剂的催化活性高且稳定,苯甲腈的转化率及产物苯甲胺的选择性也明显高于现有同类催化剂,能在较低温度和压力下进行反应,符合节能降耗效果;同时催化剂制备工艺简单,重复性好,取得了较好的技术效果。

主要参考资料

[1] 化合物词典

[2] CN200710039927.6 苯甲腈的生产方法

[3] CN201810259219.1 一种含苯甲腈添加剂的高电压电解液及其制备方法

[4] CN201410785310.9 苯甲腈催化加氢制备苯甲胺的方法

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