專利名稱：二乙醇胺合成新工藝的制作方法
二乙醇胺合成新工藝技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于化學(xué)工程技術(shù)領(lǐng)域，是一種合成二乙醇胺的新工藝。
背景技術(shù)
乙醇胺是一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)的總稱，是環(huán)氧乙烷 的重要衍生物之一。由于乙醇胺分子同時(shí)具有氨基(堿性)和羥基(親水性)，有胺和醇的化 學(xué)性質(zhì)，所以該產(chǎn)品有著廣泛的用途，可作為表面活性劑、氣體吸收劑、洗滌劑、水泥增強(qiáng)劑 等。其中二乙醇胺主要用作分析試劑，酸性氣體吸收劑、焦煤氣等工業(yè)氣體凈化、洗滌劑、潤(rùn) 滑劑、軟化劑、表面活性劑及有機(jī)氣體合成等，其消費(fèi)量占乙醇胺總量的42%，是乙醇胺三個(gè) 品種中消費(fèi)量最大的產(chǎn)品。
目前世界上乙醇胺生產(chǎn)工藝路線主要是環(huán)氧乙烷氨解法，所采用的工藝主要為 管式反應(yīng)和精餾分離工藝。該工藝以氨水和環(huán)氧乙烷為原料，在管式反應(yīng)器(或塔式反應(yīng) 器)中合成MEA、DEA、TEA及一些副產(chǎn)品，混合物經(jīng)過(guò)精餾分離后得到高純度產(chǎn)品。專利 200910098497報(bào)道了關(guān)于乙醇胺生產(chǎn)的短流程工藝，以液氨和環(huán)氧乙烷為原料，在少量水 催化劑的存在下生產(chǎn)乙醇胺。專利96100557報(bào)道了關(guān)于乙醇胺生產(chǎn)的無(wú)水管式反應(yīng)方法， 該工藝也是將液相環(huán)氧乙烷和液氨按一定比例低溫預(yù)混合，送入管式反應(yīng)器進(jìn)行高壓反 應(yīng)，然后經(jīng)過(guò)降壓蒸出并回收過(guò)量的氨。專利901034 和專利20091098498所報(bào)道的均是 涉及液液管式反應(yīng)乙醇胺生產(chǎn)方法。
現(xiàn)有的乙醇胺合成工藝存在幾個(gè)技術(shù)難點(diǎn)問(wèn)題。(1)乙醇胺的沸點(diǎn)很高(MEA 170°C,DEA :268. 8°C，TEA :360°C)，產(chǎn)品精餾需要在高真空下進(jìn)行，系統(tǒng)能耗很高；(2)乙醇 胺合成反應(yīng)為強(qiáng)放熱反應(yīng)(每摩爾環(huán)氧乙烷開(kāi)環(huán)反應(yīng)的放熱量為92 kj)，現(xiàn)有的工藝必須 及時(shí)從反應(yīng)器中移出大量反應(yīng)熱，移出反應(yīng)熱不僅造成能量利用效率的降低，而且危及反 應(yīng)系統(tǒng)安全和裝置平穩(wěn)運(yùn)行，成為安全生產(chǎn)的隱患；(3)由于乙醇胺產(chǎn)品中的二乙醇胺是 連串反應(yīng)的中間產(chǎn)物，現(xiàn)有的合成工藝難以達(dá)到高的二乙醇胺選擇性(不超過(guò)30%)，因而限 制了其產(chǎn)量的提高(二乙醇胺是乙醇胺三個(gè)品種中消費(fèi)量最大的產(chǎn)品)。所以，如果在合成 乙醇胺的過(guò)程中能顯著提高二乙醇胺的選擇性，這將對(duì)增加該產(chǎn)品產(chǎn)量和減少后續(xù)分離成 本非常有益。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新的二乙醇胺合成方法，以解決現(xiàn)有工藝存在的產(chǎn) 物分離困難、反應(yīng)熱未得到利用和二乙醇胺選擇性低的問(wèn)題。
本發(fā)明的上述目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的提供一種二乙醇胺的合成方法，流程如圖1所示，包括管式反應(yīng)工段、過(guò)量氨分離工段 和反應(yīng)精餾工段，其具體方法如下 1)管式反應(yīng)器工段氨水與環(huán)氧乙烷以10:廣15:1的摩爾比，在5(T70°C的反應(yīng)溫度和2. 5^3. OMI3a的壓力式反應(yīng)器中反應(yīng)，直至環(huán)氧乙烷轉(zhuǎn)化完全，生成一乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺混 合物；管式反應(yīng)器出口物料包括未轉(zhuǎn)化的氨氣、水和所述三種乙醇胺產(chǎn)物；本段工藝的原料為濃氨水和環(huán)氧乙烷經(jīng)混合器混合后進(jìn)入管式反應(yīng)器，反應(yīng)的目標(biāo)是 環(huán)氧乙烷在反應(yīng)器中完全轉(zhuǎn)化，同時(shí)TEA的生產(chǎn)量盡可能少。本步驟通過(guò)優(yōu)化反應(yīng)器的設(shè) 備參數(shù)和操作參數(shù)實(shí)現(xiàn)了上述目標(biāo)；2)過(guò)量氨分離工段步驟1)管式反應(yīng)器出口物料先經(jīng)過(guò)閃蒸罐多級(jí)閃蒸降壓、分離出2(Γ30%的未反應(yīng) 的氨氣，然后再進(jìn)入蒸氨塔蒸出剩余的氨氣，蒸氨塔的塔底得到的產(chǎn)物為MEA，DEA, H2O和 TEA ；3)反應(yīng)精餾工段步驟2)蒸氨塔的塔底產(chǎn)物進(jìn)入反應(yīng)精餾塔的上部，同時(shí)從反應(yīng)精餾塔的中部引入環(huán)氧 乙烷，環(huán)氧乙烷與蒸氨塔塔底混合物進(jìn)料摩爾比為1:廣1. 5，兩股物料在反應(yīng)精餾塔中同時(shí) 進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)和產(chǎn)物分離，反應(yīng)精餾塔的操作壓力為0. 3^0. 6atm,反應(yīng)溫度為10(Tl2(rC， 再沸比為8. 0，反應(yīng)精餾塔塔頂采出水，塔釜采出高純度的二乙醇胺產(chǎn)品；本步驟中，環(huán)氧乙烷作為輕組分會(huì)沿塔上升，與乙醇胺混合物接觸反應(yīng)；反應(yīng)放出的大 量熱同時(shí)也使乙醇胺混合物中的輕組分水和MEA蒸出沿塔上升，其中，水蒸氣上升后不斷 地從塔頂被采出，MEA則在上升過(guò)程中不斷與一同上升的環(huán)氧乙烷反應(yīng)，最終完全轉(zhuǎn)化，而 較純的重組分DEA會(huì)沿塔下降，不斷從塔釜被采出。整個(gè)過(guò)程中，乙醇胺混合物中夾帶的少 量水也可以作為催化劑和載熱劑發(fā)揮作用。另外，反應(yīng)精餾塔的反應(yīng)為均相反應(yīng)，反應(yīng)物一 乙醇胺本身具有催化作用，不需另加催化劑；本步驟中，通過(guò)設(shè)計(jì)反應(yīng)精餾塔的工藝參數(shù)，使環(huán)氧乙烷和MEA在塔內(nèi)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化完全， 從塔頂采出水，塔底可以得到純度在80%以上的DEA。
步驟1)所采用的氨水濃度優(yōu)選90%以上。
步驟1)所述的氨水與環(huán)氧乙烷的摩爾比優(yōu)選為10:1。
步驟1)所述的反應(yīng)壓力優(yōu)選為3MPa。
步驟2)所述的蒸氨塔蒸出的氨優(yōu)選循環(huán)回步驟1)的管式反應(yīng)器繼續(xù)使用。
步驟3)所述的反應(yīng)精餾塔操作壓力優(yōu)選為0. fetm。
步驟3)優(yōu)選將得到的所述高純度的二乙醇胺產(chǎn)品再經(jīng)過(guò)一個(gè)精餾塔精制，最終得 到純的二乙醇胺。
本發(fā)明的方法中，步驟1)使用的管式反應(yīng)器、步驟2)所使用的閃蒸罐和蒸氨塔， 以及步驟3)所使用的反應(yīng)精餾塔均為現(xiàn)有的設(shè)備。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于顯著提高了 二乙醇胺的選擇性。本 發(fā)明采用的主要手段是在合成乙醇胺工藝中引入反應(yīng)精餾技術(shù)。反應(yīng)精餾(Reactive Distillation, RD)是將化學(xué)反應(yīng)與精餾分離這兩個(gè)化工過(guò)程最關(guān)鍵的單元操作耦合于同 一設(shè)備的技術(shù)，是化工過(guò)程強(qiáng)化和改進(jìn)傳統(tǒng)工藝的強(qiáng)有力手段。將反應(yīng)精餾技術(shù)引入乙醇 胺合成工藝中，可以利用精餾方法將反應(yīng)物與產(chǎn)物及時(shí)分離，從而提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和選 擇性，同時(shí)提高裝置生產(chǎn)能力。另一方面，反應(yīng)放出的熱不需要移出反應(yīng)器，而是被用來(lái)汽 化精餾過(guò)程中的回流液，熱量得到充分有效的利用。而且同其他工藝相比較，本發(fā)明的方法 不需要另增加一個(gè)脫水塔來(lái)分離水，不僅簡(jiǎn)化了流程，同時(shí)極大降低了運(yùn)行成本。本發(fā)明的合成方法將管式反應(yīng)器和反應(yīng)精餾塔耦合，合成選擇性可以顯著提高，產(chǎn)品中二乙醇胺含 量可達(dá)到80%以上。


圖1是本發(fā)明二乙醇胺合成工藝的流程圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1.1)以環(huán)氧乙烷和90%濃度的氨水為原料，在3.0MPa、50°C、氨水與環(huán)氧乙烷的摩爾配比 為10:1的條件下，首先通過(guò)管式反應(yīng)器反應(yīng)，直至環(huán)氧乙烷轉(zhuǎn)化完全，合成乙醇胺混合產(chǎn) 品，產(chǎn)品組成(按摩爾分?jǐn)?shù)計(jì))為:MEA54. 25%，DEA27. 59%，TEA18. 16% ；2)將步驟1)得到的混合產(chǎn)品先經(jīng)過(guò)閃蒸罐多級(jí)閃蒸降壓，分離出2(Γ30%的未反應(yīng) 氨氣，然后再進(jìn)入蒸氨塔蒸出剩余的氨氣，蒸氨塔的塔底得到的產(chǎn)物(按摩爾分?jǐn)?shù)計(jì))為 ΜΕΑ71. 51%, DEA18. 18%, Η202· 33% 和 ΤΕΑ7. 98% ；3)步驟2)蒸氨塔塔底得到的產(chǎn)物進(jìn)入反應(yīng)精餾塔的上部，同時(shí)從反應(yīng)精餾塔的中部 弓丨入環(huán)氧乙烷，環(huán)氧乙烷與蒸氨塔塔底產(chǎn)物進(jìn)料摩爾比為1 1，兩股物料在反應(yīng)精餾塔中同 時(shí)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)和產(chǎn)物分離，反應(yīng)精餾塔的操作壓力為0. 5atm，反應(yīng)溫度為100°C，再沸比 為8. 0，反應(yīng)精餾塔塔頂采出水，塔釜采出高純度的二乙醇胺產(chǎn)品，按摩爾分?jǐn)?shù)計(jì)，產(chǎn)品組成 為 DEA 82. 36%, TEA 17. 64%。
實(shí)施例2.1)以環(huán)氧乙烷和95%濃度的氨水為原料，在2.5MPa、60°C、氨水與環(huán)氧乙烷的摩爾配比 為12:1的條件下，首先通過(guò)管式反應(yīng)器反應(yīng)，直至環(huán)氧乙烷轉(zhuǎn)化完全，合成乙醇胺混合產(chǎn) 品，產(chǎn)品組成(按摩爾分?jǐn)?shù)計(jì))為:MEA56. 78%，DEA28. 97%，TEA 14. 25% ；2)將步驟1)得到的混合產(chǎn)品先經(jīng)過(guò)閃蒸罐多級(jí)閃蒸降壓，分離出2(Γ30%的未反應(yīng) 氨氣，然后再進(jìn)入蒸氨塔蒸出剩余的氨氣，蒸氨塔的塔底得到的產(chǎn)物(按摩爾分?jǐn)?shù)計(jì))為 ΜΕΑ74. 52%, DEA19. 13%, H2Ol. 37% 和 ΤΕΑ4. 98% ；3)步驟2)蒸氨塔塔底得到的產(chǎn)物進(jìn)入反應(yīng)精餾塔的上部，同時(shí)從反應(yīng)精餾塔的中部引 入環(huán)氧乙烷，環(huán)氧乙烷與蒸氨塔塔底產(chǎn)物進(jìn)料摩爾比為1:1. 5，兩股物料在反應(yīng)精餾塔中同 時(shí)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)和產(chǎn)物分離，反應(yīng)精餾塔的操作壓力為0. 3atm，反應(yīng)溫度為120°C，再沸比 為8. 0，反應(yīng)精餾塔塔頂采出水，塔釜采出高純度的二乙醇胺產(chǎn)品，按摩爾分?jǐn)?shù)計(jì)，產(chǎn)品組成 為 DEA 84. 32%, TEA 15. 68%。
實(shí)施例3.1)以環(huán)氧乙烷和90%濃度的氨水為原料，在3.0MPa、70°C、氨水與環(huán)氧乙烷的摩爾配比 為15:1的條件下，首先通過(guò)管式反應(yīng)器反應(yīng)，直至環(huán)氧乙烷轉(zhuǎn)化完全，合成乙醇胺混合產(chǎn) 品，產(chǎn)品組成(按摩爾分?jǐn)?shù)計(jì))為:MEA56. 32%，DEA29. 46%，TEA 14. 22% ；2)將步驟1)得到的混合產(chǎn)品先經(jīng)過(guò)閃蒸罐多級(jí)閃蒸降壓，分離出2(Γ30%的未反應(yīng) 氨氣，然后再進(jìn)入蒸氨塔蒸出剩余的氨氣，蒸氨塔的塔底得到的產(chǎn)物(按摩爾分?jǐn)?shù)計(jì))為 ΜΕΑ74. 68%, DEA18. 79%, Η202· 02% 和 ΤΕΑ4. 51% ；3)步驟2)蒸氨塔塔底得到的產(chǎn)物進(jìn)入反應(yīng)精餾塔的上部，同時(shí)從反應(yīng)精餾塔的中部引入環(huán)氧乙烷，環(huán)氧乙烷與蒸氨塔塔底產(chǎn)物進(jìn)料摩爾比為1:1. 2，兩股物料在反應(yīng)精餾塔中同 時(shí)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)和產(chǎn)物分離，反應(yīng)精餾塔的操作壓力為0. 6atm,反應(yīng)溫度為110°C，再沸比 為8.0，反應(yīng)精餾塔塔頂采出水，塔釜采出高純度的二乙醇產(chǎn)品，按摩爾分?jǐn)?shù)計(jì)，產(chǎn)品組成為 DEA 83. 97%, TEA 16. 03%。
權(quán)利要求
1.一種二乙醇胺的合成方法，包括管式反應(yīng)工段、過(guò)量氨分離工段和反應(yīng)精餾工段，其 具體方法如下1)管式反應(yīng)器工段氨水與環(huán)氧乙烷以10:廣15:1的摩爾比，在5(T70°C的反應(yīng)溫度和2. 5^3. OMI3a的壓力下，于管式反應(yīng)器中反應(yīng)，直至環(huán)氧乙烷轉(zhuǎn)化完全，生成一乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺混 合物；管式反應(yīng)器出口物料包括未轉(zhuǎn)化的氨氣、水和所述三種乙醇胺產(chǎn)物；2)過(guò)量氨分離工段步驟1)管式反應(yīng)器出口物料先經(jīng)過(guò)閃蒸罐多級(jí)閃蒸降壓、分離出2(Γ30%的未反應(yīng) 的氨氣，然后再進(jìn)入蒸氨塔蒸出剩余的氨氣，蒸氨塔的塔底得到的產(chǎn)物為MEA，DEA, H2O和 TEA ；3)反應(yīng)精餾工段步驟2)蒸氨塔的塔底產(chǎn)物進(jìn)入反應(yīng)精餾塔的上部，同時(shí)從反應(yīng)精餾塔的中部引入環(huán)氧 乙烷，環(huán)氧乙烷與蒸氨塔塔底混合物進(jìn)料摩爾比為1:廣1. 5，兩股物料在反應(yīng)精餾塔中同時(shí) 進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)和產(chǎn)物分離，反應(yīng)精餾塔的操作壓力為0. 3^0. 6atm,反應(yīng)溫度為10(Tl2(rC， 再沸比為8. 0，反應(yīng)精餾塔塔頂采出水，塔釜采出高純度的二乙醇胺產(chǎn)品。
2.權(quán)利要求1所述的二乙醇胺的合成方法，其特征在于步驟1)所采用氨水濃度在 90%以上。
3.權(quán)利要求1所述的二乙醇胺的合成方法，其特征在于步驟1)所述的氨水與環(huán)氧乙 烷的摩爾比為10:1。
4.權(quán)利要求1所述的二乙醇胺的合成方法，其特征在于步驟1)所述的反應(yīng)壓力為 3MPa。
5.權(quán)利要求1所述的二乙醇胺的合成方法，其特征在于步驟2)所述蒸氨塔蒸出的氨 循環(huán)回步驟1)的管式反應(yīng)器繼續(xù)使用。
6.權(quán)利要求1所述的二乙醇胺的合成方法，其特征在于步驟3)所述的反應(yīng)精餾塔操 作壓力為0. 5atm。
7.權(quán)利要求1所述的二乙醇胺的合成方法，其特征在于步驟3)得到的所述高純度的 二乙醇胺產(chǎn)品再經(jīng)過(guò)一個(gè)精餾塔精制，最終得到純的二乙醇胺。
全文摘要
本發(fā)明提供一種二乙醇胺合成方法，包括管式反應(yīng)工段、過(guò)量氨分離工段和反應(yīng)精餾工段，最終從反應(yīng)精餾塔釜采出高純度的二乙醇胺產(chǎn)品。同現(xiàn)有工藝比較，本工藝的優(yōu)點(diǎn)是可大幅提高二乙醇胺的選擇性，同時(shí)使過(guò)程得到強(qiáng)化，反應(yīng)熱能得到直接利用，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性得到顯著提高。
文檔編號(hào)C07C213/04GK102030666SQ201010546889
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月17日
發(fā)明者仲崇綱, 劉兆濱, 周立明, 安維中, 朱建民, 董振鵬, 黃鳳 申請(qǐng)人:遼寧奧克化學(xué)股份有限公司