8月5日晚7:30,迅凯催化在自媒体平台上进行了直播首秀【硝基加氢催化解密】高燃开麦!
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问
硝基还原生产的主要方法及其优缺点?
答
目前主流的是 催化加氢法 ,其优点包括原子经济性高、产品质量稳定以及环境友好(产物仅为氢气和原料反应产物,最多为水)。但缺点是设备投资较大,尤其是涉及高压反应。另一种 水合性还原法 在医药和农药中间体中有一定应用,因其反应条件温和,能保证良好的产品选择性,但因其价格较高,通常只在高附加值中间体中使用。 电化学法 是一种清洁无污染的方法,但因其能耗较高,在工业上受到较大限制,目前主要应用于实验室研究。相比之下, 硫化碱还原法 和 铁粉还原法 已经基本被淘汰,尤其是铁粉还原法产生的铁泥废渣处理困难,对环境影响较大。
问
硝基加氢反应机理是怎样的?
答
硝基加氢反应首先经历硝基到亚硝胺的过程,该步骤在特定条件下速度快且容易发生。接着是亚硝胺到羟胺的生成,然后通过偶联反应缓慢生成偶氮,最后在催化剂作用下转化为苯胺。整个反应过程中,亚硝胺和羟胺作为中间态物质较为活泼,对反应速率有显著影响。
问
工业中常用的硝基加氢催化剂有哪些类型和反应条件?物料性质及催化剂特性如何影响硝基加氢反应?
答
常见的硝基加氢催化剂主要包括镍系催化剂,铂系、钯系及改性催化剂 ,并采用釜式间歇、釜式串联、回路反应器、流化床工艺和固定床工艺、 微通道反应器 等工艺类型。反应条件通常在60-120度、1-3MPa氢气压力下进行,反应时间主要取决于吸氢速率和反应进程。此外,还会通过调节催化剂用量、溶剂比(如甲醇和乙醇的比例,有时还会加入水以减少损失)、以及控制原料纯度和杂质含量等方式优化反应过程。物料性质,包括原料纯度、溶剂选择、氢气纯度及其所含毒物(如硫、一氧化碳、氧气等),都会对硝基加氢反应产生显著影响。原料中的重金属杂质和特定有害物质需要严格控制在ppm级别以避免催化剂中毒。原料的分子结构也会影响反应难易程度、选择性和转化率。此外,催化剂的活性组分颗粒尺寸、晶体大小、比表面积和孔容孔径等特性均会影响反应速率和内扩散效率,从而影响整个反应进程。在釜式反应中,搅拌速度过快或过慢都会导致物料接触不充分,进而降低反应速率和催化剂活性。
问
在工业生产中,硝基加基反应为何会导致局部过热以及产生的焦油物质对催化剂有何影响?
答
硝基加基是一个 强放热反应 ,如果反速率过快,可能会造成局部过热现象。局部过热会导致 偶联反应加剧 ,生成焦油物质,从而降低产物得率。同时,这些焦油物质会覆盖并堵塞催化剂表面的活性中心,加速催化剂消耗。
问
工艺操作中温度、反应浓度、搅拌方式、催化剂用量和原料精致处理等因素如何影响催化剂寿命?
答
温度方面,硝基加氢时,反应温度越低越好,高温可能导致飞温或局部过热 ;反应结束后尽快分离催化剂和物料防止孔道堵塞。浓度方面,可以适当降低大分子反应的浓度 来分散反应,减少局部过热。搅拌方式可以选择自吸式的反应搅拌 以提高混合效果。催化剂用量需适中 ,过高或过低都会影响反应速率和中间态的稳定性。原料精致处理、控制体系PH值和减少杂质含量均能提高催化剂寿命。
问
催化剂中毒的主要因素有哪些?
答
催化剂中毒主要因素包括积碳 (导致结焦并覆盖活性中心、堵塞孔道)、原料中的杂质 以及体系 PH值 。建议在中性偏弱碱性条件下 使用催化剂 ,以减少金属的酸性腐蚀。
问
迅凯的固定床催化剂在哪些方面有应用,以及其优势是什么?
答
迅凯的固定床催化剂在硝基加氢反应中有良好的工业应用,例如固定床负载镍和固定床雷尼镍。固定床负载镍 因其易于运输储存、比表面积大、活性高等优点受到青睐;固定床雷尼镍 则拥有高强度的优势,其内核为镍铝合金状态,表面活性极高,适应多种反应条件,包括不同的温度、压力及空速范围。
问
在特定化学反应中如何降低脱氯现象的影响?
答
针对含有卤素基团的化学反应,如脱氯反应,会生成盐酸并导致催化剂酸腐蚀,从而影响转化率和产物质量。通过改进催化剂活性、添加抑制剂 (如有机胺类)等方式,可以有效抑制脱氯反应,即使在高温下也能保持低温活性,降低脱氯率,并确保转化率维持在较高水平。
以下是互动环节粉丝朋友们的问题解答 👇
问
迅凯的雷尼镍催化剂可以用来做己二腈吗?
答
迅凯催化研发的雷尼镍催化剂 在己二腈应用(尼龙66产业链)中已相当成熟,已在国内四种主流己二胺路线中全部实现通过验证并工业应用,取代进口产品。此外,其实迅凯的雷尼镍产品除了硝基加氢,在腈加氢、羰基加氢、双键加氢等等,都有非常好的工业应用,也正努力在国内市场上取代进口催化剂。
问
镍炭催化剂氢气还原后,镍容易被氧化,需要钝化保护,一般需要什么气体处理,多少度处理合适?
答
镍炭催化剂或类似负载镍催化剂在生产过程中会通过氧化钛,然后通过氢气去还原,还原后进行浅表面钝化,钝化时一般是用的空气,相对比较安全。处理时初期先采用低浓度氧气(约0.3-0.5%左右)和氮气混合气体,常规在五六十度条件下反应,然后在常温下自然冷却至室温。
问
固定床负载镍催化剂用一段时间拆卸下来颜色发白是什么原因?
答
一般的这种固定床负载镍催化剂,它的载体是氧化铝。那样氧化铝的话会在那个水相体系中,它会发生水热反应。水热反应出来了,它会使一些这个铝发生水合反应的同时,导致氢氧化铝析出来,慢慢在催化剂的表面累积。其实它这个颜色它是那种灰白色的,因为它也不是纯白的。
问
雷尼镍催化剂长时间放置是否会时间延长活性缓慢降低,如果使用需要在使用前再用碱活化一下?
答
是的,催化剂放置时间越长,活性可能会因孔道内 偏铝酸钠 扩散并水解生成氢氧化铝堵塞孔道,以及溶解氧导致氧化而降低。所以,我们一般建议用户在催化剂到货后尽快使用雷尼镍催化剂,在3~6月内使用为宜。考虑到碱活化的工艺控制、释放氢气的危险性、废水处理问题等 ,不建议用户自行活化。
问
固定床负载镍能再具体介绍下吗?用于硝基加氢
答
固定床负载镍 就是把负载镍做成具有一定形状和颗粒尺寸的催化剂,如圆柱形、三叶草、球形、齿球形等等。之所以我们前面提到的案例中可以用于硝基加氢,这和催化剂的颗粒相对更均匀有很大关系。我们都知道硝基加氢反应的放热是比较剧烈的,固定床首要解决的就是反应移热问题,如果用绝热床的,那估计很难实现,需要用换热更好的 列管式反应器 ,这就对装填有更高的要求,固定床负载镍相比于固定床雷尼镍在这方面有明显优势,再配合着调整物料浓度,让反应不那么剧烈,也就让硝基加氢反应的固定床工业化应用成为可能。
问
雷尼镍催化剂是不是容易着火,有安全问题吗?
答
雷尼镍确实是暴露在空气中容易着火,我们有次在取样室不小心沾到手上,过一会儿就会有灼伤感,那就是雷尼镍的小颗粒燃烧了。所以我们 一般都把雷尼镍储存在水中 。一些已经有丰富使用经验的用户,熟知雷尼镍的危险因素,使用中对此有针对性的注意就可以避免问题。但是也有很多朋友比较介意这个问题,那可以选用安全性更高的负载镍催化剂, 负载镍催化剂是预还原态的,为方便储存运输,会进行浅表钝化处理,使用时只需简单活化即可使催化剂具备活性,既安全又高效。