苯胺是重要的有机化工原料之一。广泛应用于染料、医药、炸药、香料、橡胶硫化促进剂等行业,尤其是MDI(4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯)的重要原料。随着MDI市场的迅猛发展,对上游原料苯胺提出了更高的质量要求,特别是在苯酚、环已酮和环已胺等指标方面。本文主要从反应操作优化和粗产品精制工艺改进两个方向对硝基苯液相加氢工艺在苯酚、环已酮和环已胺杂质在生成控制和分离脱除方面进行了质量改进。在研究方法上是通过软件模拟计算和实验室试验相结合来研究生产装置的反应方向、杂质富集的系统影响和精馏处理能力提升,在得到初步研究结论的基础上设计装置级试验进行验证并最后进行工业化应用。研究取得的结果如下:(1)通过ASPEN软件模拟和小试实验相结合对硝基苯流化床液相加氢杂质生产的反应机理进行了探索研究,并对抑制杂质生成的条件,在反应负荷、反应进料物料比率、反应最高温度和催化剂活性方面进行了装置级实验,通过优化将反应器最高点温度控制在220~225℃,氢气与硝基苯的摩尔过量比控制在14.5%~15%,反应负荷控制在80~100%,控制反应器测线催化剂料浆中的硝基苯含量在1000~2000ppmw之间,可控制硝基苯的转化率在99.8%以上的基础上将反应粗产物苯胺中的环已酮降低约20%、苯酚减低约30%、环已胺降低约60%,同时降低苯胺的催化剂单耗20%。(2)在粗产物精制部分,通过计算对脱水塔的填料进行了改造,将环已酮在脱水塔内转化为席夫碱的反应率从50%提高到75%,使环已酮变成高沸点的席夫碱从精制塔脱除,将产品中环已酮的质量由30~40ppmw降低到20ppmw以下。同时因为脱水塔的改造造成了系统环已胺的富集积累,环已胺作为乳化剂影响了粗苯胺油相和水相分层,造成了反应系统的波动,故在脱水塔顶部串联了一个间歇操作的脱轻油塔脱除环已胺,解决了系统环已胺富集的问题,并最终将产品中的环已胺降低到10ppmw以下。(3)杂质苯酚是在精制塔中作为重组分脱除,为了解决苯酚杂质的问题,对精制塔的改造探讨了两种方案:第一:更换更高效的规整填料提高整塔脱除能力,第二:加大现有精制塔的塔底采出并串联一个脱重组分塔。通过ASPEN软件模拟计算和装置级实验落实了两种方案的可行性,后通过经济性分析采取了第一种方案,并进行了工业化实施,取得了将杂质苯酚降低至15ppmw以下的成绩和节省每年300多万的能耗费用。总之,通过反应系统的参数优化和精制系统的工艺改进,降低了苯胺中苯酚、环已酮和环已胺的杂质含量,满足了MDI对苯胺的产品需求,并取得了很好的经济效益。