国外从20世纪70年代起已普遍采用连续加氢还原技术生产精细化工中间体，而国内连续加氢还原技术应用到大生产的技术并不多，主要原因在于设备不配套、存在一定的工程技术问题。工业上实际应用的加氢还原工艺有两种，即气相加氢法和液相加氢法。气相加氢法仅适用于沸点较低、容易气化的硝基化合物还原；而液相加氢法则可以不受硝基化合物沸点的限制，适用范围更广。液相加氢反应是非均相反应，表现为扩散控制， 因此要强化加氢还原过程，必须从加氢设备入手，强化气-固-液三相间的传质[1]。下面介绍几种常见的连续加氢反应器及其在化工中的应用。
 

1 连续加氢装置的类型

1.1  釜式连续加氢装置
 

釜式连续加氢装置是一种以釜式反应器实现连续生产的操作方式，与间歇釜式相比，具有生产效率高，劳动强度低，操作费用小，产品质量稳定，易实现自控等优点。物料随进随出，连续流动，原料进入反应釜后，立即被稀释，使反应物浓度降低，釜式连续反应器的反应推动力较小，反应速率较低，可使某些对温度敏感的快速放热反应得以平稳进行。釜式连续加氢工艺流程见图1。

图1 釜式连续加氢装置
 

1.2  回路连续加氢装置[2]

回路连续加氢装置的特点为：气-固-液相为乳化泡沫状态，强化传质过程，生产能力大，同时设备结构复杂，操作要求严格，适于连续操作。图2为回路连续加氢装置示意图。

图2  回路连续加氢装置示意图
 

这种反应器为强制循环结构，一般传质面积是搅拌式反应釜的2——3倍，缩短了反应时间，外部设置换热器,，即可加热又可冷却，传热效果好，其密闭性较搅拌式反应釜好，适宜连续化操作。
 

1.3  卧式连续加氢装置[2]
 

卧式连续液相加氢装置的主反应器为多级槽卧式的反应器，有三个档板，四个反应区，这种反应器属鼓泡型气-液-固三相反应器，传质速度较低，反应器的生产能力较小，工艺流程及设备见图3。

1-管式过滤器；2-反应物料受槽；3-中间槽；4-汽-液分离器；5-液相加氢反应器；6-原料罐

图3 卧式连续加氢装置示意图
 

1.4  流化床连续加氢装置[3]
 

流化床中将大量催化剂固体颗粒悬浮于运动的流体之中，从而使颗粒具有流体的某些表观特征，这种流固接触状态称为固体流态化。流化床内颗粒物料的可以像流体一样连续进出料，颗粒充分混合，床层温度、浓度均匀、接触面大，传热传质效率高，时空产率高，使床层具有独特的优点得以广泛的应用。但返混严重。需要注意的是不能堵塞气体分布器。流化床反应器示意图如图4。
 

图4  流化床连续加氢装置示意图
 

1.5  固定床连续加氢装置[4]
 

固定床反应器是一种被广泛采用的多相催化反应器，反应器内填充有固定不动的固体颗粒,可以是固体催化剂也可以是固体反应物。例如管式固定床反应器,管内装催化剂，反应物料自上而下通过床层，管内通过电加热或者物料传热以维持所需的温度条件。此外，固定床反应器也可用于气固及液固非催化反应。固定床加氢反应器的优点是操控方便，生产能力大，面临的关键问题是需要研制活性高、寿命长、易再生的催化剂。固定床连续加氢装置见图5。

图5  固定床连续加氢装置示意图
 

2  连续加氢装置在化工中的应用
 

2.1  4-硝基二苯胺连续加氢制4-氨基二苯胺[5]
 

4-氨基二苯胺，俗称RT-培司，是生产多种性能优良的橡胶防老剂的重要中间体，随着我国轮胎工业的迅速发展，其需求量逐年增加。国内RT-培司现行的生产工艺大都采用苯胺和对硝基氯化苯缩合成4-硝基二苯胺,，然后在间歇搅拌釜中，于2.0MPa下催化加氢来生产，所用催化剂为雷尼镍。
 

由于采用间歇反应，又加上雷尼镍催化剂的生产处理麻烦，因而该工艺流程长、设备投资大、操作麻烦，限制了RT-培司产量的进一步提高，该步加氢还原成为整个生产工艺的控制步骤。因此，针对国内生产现状，开发固定床连续加氢工艺具有现实意义。固定床连续加氢工艺不仅可以大大简化工艺流程，降低设备投资，而且可以大大提高该步加氢反应的生产能力，从而降低生产成本，取得十分明显的经济效益。4-氨基二苯胺制备反应方程式见图6。

图6  4-氨基二苯胺的制备
 

2.2 己二腈连续加氢制备己二胺[6]
 

己二胺是一种重要的有机化工中间体，主要用于生产聚酰胺，如尼龙66盐、尼龙610；也可用于合成二异氰酸酯、环氧树脂和脲醛树脂的固化剂、有机交联剂等。随着合成纤维工业的不断发展，世界范围内己二胺类化合物的需求量不断增加，价格持续走高，市场供需缺口大。己二胺的生产主要是以己二腈为原料，进行连续加氢，目前国内只有河南神马集团从国外成套引进该技术。加氢装置是己二胺生产中的核心设备，其类型是气、液、固三相沸腾式流化床反应器，结构独特。己二腈加氢反应方程式见图7。

图7  己二腈加氢制备己二胺
 

2.3 双环戊二烯连续加氢[7]
 

双环戊二烯是一种具有独特结构和高反应性能的化合物，早期应用于农药、橡胶、不饱和树脂等方面，近年来趋向于开发新型高分子材料及精细化工产品，其中较为引入注目的方向是通过双环戊二烯加氢制得具有三环结构的化合物桥式四氢双环戊二烯(endo-TCD)，该化合物既是合成燃料挂式四氢双环戊二烯(exo-TCD)的中间体，还是合成附加值极高的精细化工原料金刚烷的中间体。现在，工业生产上一般常用的加氢催化剂为铝基含镍催化剂，可以采用固定床进行连续加氢。
 

2.4 渣油连续加氢[8]
 

渣油加氢处理技术是在高温、高压和催化剂存在的条件下，使渣油和氢气进行催化反应，除去渣油分子中硫、氮和金属等有害杂质，生成硫化氢、氨和金属硫化物，同时，渣油中部分较大的分子裂解并加氢，变成分子较小的理想组份，加氢处理后的渣油质量得到明显改善，可直接用催化、裂化工艺，将其全部转化成市场急需的汽油和柴油，从而做到了吃干炸尽，提高了资源的利用率和经济效益。
 

3 展望
 

随着社会的发展，人类的进步，国家对环保要求越来越高，企业面对日益严峻的安全环保风险和高涨的生产成本，通过机械化连续生产来提高生产效率是大势所趋，不仅仅是连续加氢装置，各种连续化生产装置在化工领域的应用会越来越普遍。
 

参考文献
 

[1] 孟明杨,马瑛,谭立哲,杨文东.加氢还原新工艺设备[J].精细与专用化学品,2004,12(24):1-3。
 

[2]李树德.介绍几种新型单元反应设备[J].染料工业,1992,29(3):51-56。
 

[3]尹国亮,刘森林,龙盘忠,杜明,李冬勤.流化床反应器[P].中国专利,201510533108.1:2015.08.27。
 

[4] R·D·加顿 D·G·伍兹 H·G·科斯坦 P·J·奥斯特里斯 B·C·麦克莱恩.固定床反应器[P].中国专利,200580047721.7:2005.12.16。
 

[5]朱建良，曾崇余.4-硝基二苯胺连续加氢制4-氨基二苯胺[J].南京化工学院学报,1994,16(增刊)。
 

[6]王明胜,梅华.己二腈加氢制备己二胺催化剂的研究进展[J].合成纤维工业,2012,35(1):54-58。
 

[7]张呈平.程序,吕剑.双环戊二烯连续加氢[J].分子催化,2007,21(增刊)。
 

[8]方向晨.国内外渣油加氢处理技术发展现状及分析[J].化工进展,2011,30(1):95-104。