專利名稱：N－乙基異戊胺的生產(chǎn)方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種脂肪胺的固定床合成方法，特別是一種化工中間體——N-乙基異戊胺的生產(chǎn)方法及所用的裝置。
背景技術：
N-乙基異戊胺是一種重要的有機化工中間體。目前尚無合成N-乙基異戊胺的文獻報道；根據(jù)制備乙基仲胺的一般路線，可以采用異戊胺的N乙基化，乙基化試劑為硫酸二乙酯，反應方程式如下 這個反應的最大缺點就是所采用的乙基化試劑硫酸二乙酯毒性太大，而且反應所副產(chǎn)的硫酸單乙酯幾乎沒有繼續(xù)利用的價值。所以，這個反應從可操作性和經(jīng)濟性兩方面，都有它的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供一種成本低、收率高、安全性好和環(huán)境友好的N-乙基異戊胺合成方法。
本發(fā)明為達到以上目的，是通過這樣的技術方案來實現(xiàn)的提供一種N-乙基異戊胺的生產(chǎn)方法，包括以下步驟1)、先將異戊醇和乙胺在計量罐中按物質(zhì)的量比為1∶2～12的比例混合，形成混和液；
2)、固定床反應器內(nèi)放置經(jīng)過活化的負載型催化劑，高壓儲氣罐內(nèi)的氫氣一部分直接進入汽化室、另一部分帶動計量罐內(nèi)的混和液一起進入汽化室進行預熱汽化；然后再一同進入固定床反應器，在負載型催化劑的作用下進行胺解反應；該胺解反應中反應溫度為140～200℃，反應壓力為0.2～1.0Mpa，異戊醇的重量空速為0.1～0.4h-1；異戊醇的重量空速 3)、將胺解反應所得的產(chǎn)物進行冷凝、精餾后得N-乙基異戊胺。
作為本發(fā)明的N-乙基異戊胺的生產(chǎn)方法的一種改進汽化室的預熱溫度為140℃～200℃。
作為本發(fā)明的N-乙基異戊胺的生產(chǎn)方法的進一步改進所述活化的負載型催化劑為先由金屬鹽與載體組成負載型催化劑，再在氫氣和/或氮氣的作用下于10～300℃之間進行活化制成；所述金屬鹽為銅鹽、鎳鹽和鋅鹽中的至少兩種，金屬之和占負載型催化劑總重的29％～38％，且每種金屬不得小于負載型催化劑總重的5％。
作為本發(fā)明的N-乙基異戊胺的生產(chǎn)方法的進一步改進載體為γ-氧化鋁、活性碳或沸石分子篩。
作為本發(fā)明的N-乙基異戊胺的生產(chǎn)方法的進一步改進金屬鹽為硝酸鹽。
作為本發(fā)明的N-乙基異戊胺的生產(chǎn)方法的進一步改進金屬鹽與載體經(jīng)過浸漬、干燥、焙燒步驟制成負載型催化劑；干燥步驟要求120℃干燥5h，焙燒步驟要求400℃～450℃焙燒4h。
本發(fā)明還提供了實現(xiàn)N-乙基異戊胺的生產(chǎn)方法的生產(chǎn)裝置，包括提供高壓氫氣的高壓儲氣罐1、提供異戊胺和乙胺的混和液的計量罐8、設有加熱裝置的汽化室11、設有加熱裝置的固定床反應器13和用于控制胺解反應壓力的減壓閥2，汽化室11與固定床反應器13相連；高壓儲氣罐1通過管路19與減壓閥2的進口端相連；減壓閥2的出口端通過管路20與匯總管23相連，減壓閥2的出口端還依次通過管路21、計量罐8和管路22與匯總管23相連，管路20上設有流量計5，管路21上設有流量計6；管路22上設有流量計7；匯總管23與汽化室11的進口端相連；固定床反應器13的進口端、出口端分別設置惰性填料12和15，固定床反應器13的中間段放置活化的負載型催化劑；固定床反應器13出口端依次連接管路24、冷凝器17、管路25和精餾裝置30。
作為本發(fā)明生產(chǎn)裝置的一種改進固定床反應器13的加熱裝置為套在固定床反應器13外表面的加熱夾套14，該加熱夾套14上設有溫度計16。汽化室11上設有壓力表10。
作為本發(fā)明生產(chǎn)裝置的進一步改進管路20上設有截止閥3，管路21上設有截止閥4，管路22上設有截止閥9，管路25上設有截止閥18。
作為本發(fā)明裝置的進一步改進提供氮氣的儲氣罐27通過管路26與匯總管23相連；管路26上設有截止閥28和流量計29。
本發(fā)明的胺解反應所得的產(chǎn)物進行冷凝后得到的冷凝液，可以每隔一定時間進行氣相色譜分析，能方便地檢測出含有異戊醇、異戊胺、N-乙基異戊胺等成分。
本發(fā)明的N-乙基異戊胺的生產(chǎn)方法，找到了一條異戊醇直接胺解制取N-乙基異戊胺方法，反應式如下
本發(fā)明的生產(chǎn)方法的優(yōu)點是將現(xiàn)有的單釜間歇式生產(chǎn)工藝改變?yōu)楣潭ù策B續(xù)生產(chǎn)工藝，更重要的是避免使用的毒性很大的乙基化試劑硫酸二乙酯。本發(fā)明的生產(chǎn)方法設備簡單，操作方便，反應條件容易控制，產(chǎn)率高，產(chǎn)物質(zhì)量好；因此工業(yè)上只需要少量投資就可以實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。


圖1是本發(fā)明的生產(chǎn)裝置的連接關系示意圖。
具體實施例方式
參照上述附圖，對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細說明。
圖1給出了一種用于生產(chǎn)N-乙基異戊胺的裝置，包括提供高壓氫氣的高壓儲氣罐1、提供異戊胺和乙胺的混和物的計量罐8、設有加熱裝置的汽化室11、固定床反應器13和用于控制胺解反應壓力的減壓閥2。固定床反應器13的外表面套有加熱夾套14，此加熱夾套14用于控制固定床反應器13內(nèi)的反應溫度，加熱夾套14上設有溫度計16。汽化室11內(nèi)填有石英砂，用于均勻加熱；汽化室11上設有壓力表10。汽化室11與固定床反應器13相連，即汽化室11的出口端與固定床反應器13的進口端相連。固定床反應器13的進口端(即上段)設置惰性填料12，固定床反應器13的出口端(即下段)設置惰性填料15，固定床反應器13的中間段放置經(jīng)過活化的負載型催化劑。本發(fā)明的裝置中固定床反應器13為一個不銹鋼反應管，其內(nèi)徑Φ＝7.5mm，總長度l＝800mm；除去上、下兩段填有惰性填料的部分，其中間段的有效工作長度為600mm、有效體積為110～120ml，一般在中間段內(nèi)填充的負載型催化劑為100克左右。
高壓儲氣罐1通過管路19與減壓閥2的進口端相連。減壓閥2的出口端分成兩路一路通過管路20后與匯總管23相連，管路20上按照流向分別設有截止閥3和流量計5，截止閥3用于控制管路20的開關，流量計5用于控制管路20內(nèi)的流量。另一路依次通過管路21、計量罐8和管路22后與匯總管23相連；管路21上按照流向分別設有截止閥4和流量計6，截止閥4用于控制管路21的開關，流量計6用于控制管路21內(nèi)的流量；管路22上按照流向分別設有截止閥9和流量計7，截止閥9用于控制管路22的開關，流量計7用于控制管路22內(nèi)的流量。匯總管23的另一端與汽化室11的進口端相連。固定床反應器13的出口端依次連接管路24、冷凝器17、管路25和精餾裝置30，管路25上設有截止閥18，截止閥18用于控制管路25的開關。
為了保證負載型催化劑能在本裝置內(nèi)進行活化，本裝置還包括提供氮氣的儲氣罐27，該儲氣罐27通過管路26與匯總管23相連(即間接實現(xiàn)了與汽化室11的進口端相連)；管路26上按照流向分別設有截止閥28和流量計29。
本發(fā)明的N-乙基異戊胺的生產(chǎn)方法，先進行催化劑的制備及活化，具體如下一、制備將γ-氧化鋁(比表面積220-250m2g-1)與不同金屬硝酸鹽的混和溶液充分混合浸漬，室溫晾干后在120℃干燥5h，再在400℃～450℃焙燒4h，自然降溫即得所需的負載型催化劑。
其中，負載型催化劑A內(nèi)含有18％的Cu及16％的Ni；負載型催化劑B內(nèi)含有20％的Cu及18％的Zn；負載型催化劑C內(nèi)含有19％的Cu、10％的Ni及9％Zn；負載型催化劑D內(nèi)含有19％的Cu、5％的Ni及5％Zn；負載型催化劑E內(nèi)含有5％的Cu、5％的Ni及19％Zn。以上百分數(shù)均指重量百分比。
二、活化將上述負載型催化劑放入固定床反應器13的中間段，在此內(nèi)先進行活化處理；以保證在下述步驟的胺解反應時固定床反應器13的中間段內(nèi)設置的為經(jīng)過活化的負載型催化劑。
當需要同時使用N2和H2對負載型催化劑進行活化時關閉截止閥4，使截止閥3和截止閥28處于打開狀態(tài)。高壓儲氣罐1內(nèi)的H2通過管路20流至匯總管23，H2的流量通過流量計5進行控制；儲氣罐27內(nèi)的N2通過管路26流至匯總管23，N2的流量通過流量計29進行控制。匯總管23將匯總后的N2和H2依次通過汽化室11、固定床反應器13的上段內(nèi)的惰性填料12后，對固定床反應器13中段內(nèi)的負載型催化劑進行活化處理，直至活化完成；此時依靠加熱夾套14，保證在通氣時間內(nèi)始終對固定床反應器13進行加熱。負載型催化劑A～E均在下述的相同條件下活化，不同活化時間段的通氣時間、通氣流量和加熱溫度如表1所示。
表1

(注此表1代表的是負載型催化劑在24小時內(nèi)進行活化時，在不同的時間段的工藝條件。)當僅需要使用N2對負載型催化劑進行活化時關閉截止閥4和截止閥3，使截止閥28處于打開狀態(tài)。儲氣罐27內(nèi)的N2通過管路26流至匯總管23，N2的流量通過流量計29進行控制。匯總管23將N2依次通過汽化室11、固定床反應器13的上段內(nèi)的惰性填料12后，對固定床反應器13中段內(nèi)的負載型催化劑進行活化處理，直至活化完成；此時依靠加熱夾套14，保證在通氣時間內(nèi)始終對固定床反應器13進行加熱。
同理，當僅需要使用H2對負載型催化劑進行活化時關閉截止閥4和截止閥28，使截止閥3處于打開狀態(tài)。高壓儲氣罐1內(nèi)的H2通過管路20流至匯總管23，H2的流量通過流量計5進行控制。匯總管23將H2依次通過汽化室11、固定床反應器13的上段內(nèi)的惰性填料12后，對固定床反應器13中段內(nèi)的負載型催化劑進行活化處理，直至活化完成；此時依靠加熱夾套14，保證在通氣時間內(nèi)始終對固定床反應器13進行加熱。
當然，也可以將負載型催化劑在本發(fā)明的裝置外先行制成活化的負載型催化劑，然后再放入固定床反應器13中段，供下述步驟的胺解反應時使用。
實施例1、本發(fā)明的N-乙基異戊胺的生產(chǎn)方法，再依次進行以下步驟1)、關閉截止閥28，使截止閥3、4、9、18均處于打開狀態(tài)；計量罐8中分別加入異戊醇88g(1mol)，乙胺90g(2mol)，形成混和液；2)、高壓儲氣罐1內(nèi)的H2通過管路19后進入減壓閥2進行減壓處理，此減壓閥2設定的壓力值即為下述胺解反應中的工作壓力。從減壓閥2出來的一部分H2直接通過管路20流至匯總管23，H2的流量通過流量計5進行控制。從減壓閥2出來的另一部分通過管路21進入計量罐8，此部分H2的流量通過流量計6進行控制；此部分H2推動計量罐8內(nèi)的混和液通過管路22流至匯總管23，流量計7用于控制流經(jīng)的H2和混和液的共同流量。流量計5設置的H2流量+流量計6設置的H2流量＝100ml/min。匯總管23將匯總的H2和混和液一起送入汽化室11進行預熱汽化，汽化室11依靠自身的加熱裝置，設定加熱溫度為140℃；混和液被汽化后和H2一同進入固定床反應器13先經(jīng)過惰性填料12的均勻混和后，進入固定床反應器13中段在活化的負載型催化劑(選用的是表1中的負載型催化劑C)的作用下進行胺解反應；胺解反應中反應溫度為160℃(依靠加熱夾套14進行設定)，反應壓力為0.6Mpa(依靠減壓閥2進行設定)，該異戊醇的重量空速(LWSH)控制為0.1h-1。
在此步驟中， h-1，舉例計算如下催化劑100g，異戊醇88g在約8.8小時內(nèi)反應完畢，則LWSH計算式如下 3)、反應結束后，將胺解反應所得的產(chǎn)物依次通過惰性填料15、管路24后進入冷凝器17進行冷凝處理。冷凝液從管路25流出后，進入精餾裝置30進行常壓精餾，收集124～127℃餾分即為產(chǎn)物N-乙基異戊胺，收率30％(以異戊醇計)。
改變實施例1中的異戊醇和乙胺物質(zhì)的量比，固定床反應器13中段的負載型催化劑類型，胺解反應中的反應溫度、反應壓力和異戊醇的重量空速；其余步驟同實施例1，分別得到實施例2～實施例6。所得的N-乙基異戊胺的收率如表2所示。
表2

最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的若干個具體實施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實施例，還可以有許多變形。本領域的普通技術人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導出或聯(lián)想到的所有變形，均應認為是本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種N-乙基異戊胺的生產(chǎn)方法，其特征是包括以下步驟1)、先將異戊醇和乙胺在計量罐中按物質(zhì)的量比為1∶2～12的比例混合，形成混和液；2)、固定床反應器內(nèi)放置經(jīng)過活化的負載型催化劑，高壓儲氣罐內(nèi)的氫氣一部分直接進入汽化室、另一部分帶動計量罐內(nèi)的混和液一起進入汽化室進行預熱汽化；然后再一同進入固定床反應器，在負載型催化劑的作用下進行胺解反應；所述胺解反應中反應溫度為140～200℃，反應壓力為0.2～1.0Mpa，所述異戊醇的重量空速為0.1～0.4h-1；3)、將胺解反應所得的產(chǎn)物進行冷凝、精餾后得N-乙基異戊胺。
2.根據(jù)權利要求1所述的N-乙基異戊胺的生產(chǎn)方法，其特征是所述汽化室的預熱溫度為140℃～200℃。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的N-乙基異戊胺的生產(chǎn)方法，其特征是所述活化的負載型催化劑為先由金屬鹽與載體組成負載型催化劑，再在氫氣和/或氮氣的作用下于10～300℃之間進行活化制成；所述金屬鹽為銅鹽、鎳鹽和鋅鹽中的至少兩種，金屬之和占負載型催化劑總重的29％～38％，且每種金屬不得小于負載型催化劑總重的5％。
4.根據(jù)權利要求3所述的N-乙基異戊胺的生產(chǎn)方法，其特征是所述載體為γ-氧化鋁、活性碳或沸石分子篩。
5.根據(jù)權利要求4所述的N-乙基異戊胺的生產(chǎn)方法，其特征是所述金屬鹽為硝酸鹽。
6.根據(jù)權利要求5所述的N-乙基異戊胺的生產(chǎn)方法，其特征是金屬鹽與載體依次經(jīng)過浸漬、干燥、焙燒步驟制成負載型催化劑；干燥步驟要求120℃干燥5h，焙燒步驟要求400℃～450℃焙燒4h。
7.一種用于實現(xiàn)權利要求1所述方法的生產(chǎn)裝置，其特征是包括提供高壓氫氣的高壓儲氣罐(1)、提供異戊胺和乙胺的混和物的計量罐(8)、設有加熱裝置的汽化室(11)、設有加熱裝置的固定床反應器(13)和用于控制胺解反應壓力的減壓閥(2)，汽化室(11)與固定床反應器(13)相連；高壓儲氣罐(1)通過管路(19)與減壓閥(2)的進口端相連；減壓閥(2)的出口端通過管路(20)與匯總管(23)相連；減壓閥(2)的出口端還依次通過管路(21)、計量罐(8)和管路(22)與匯總管(23)相連，所述管路(20)上設有流量計(5)，所述管路(21)上設有流量計(6)；所述管路(22)上設有流量計(7)；匯總管(23)與汽化室(11)的進口端相連；所述固定床反應器(13)的進口端、出口端分別設置惰性填料(12)和(15)，固定床反應器(13)的中間段放置活化的負載型催化劑；固定床反應器(13)出口端依次連接管路(24)、冷凝器(17)、管路(25)和精餾裝置(30)。
8.根據(jù)權利要求7所述的生產(chǎn)裝置，其特征是所述固定床反應器(13)的加熱裝置為套在固定床反應器(13)外表面的加熱夾套(14)，所述加熱夾套(14)上設有溫度計(16)；所述汽化室(11)上設有壓力表(10)。
9.根據(jù)權利要求8所述的生產(chǎn)裝置，其特征是所述管路(20)上設有截止閥(3)，管路(21)上設有截止閥(4)，管路(22)上設有截止閥(9)，所述管路(25)上設有截止閥(18)。
10.根據(jù)權利要求9所述的裝置，其特征是提供氮氣的儲氣罐(27)通過管路(26)與匯總管(23)相連；所述管路(26)上設有截止閥(28)和流量計(29)。
全文摘要
本發(fā)明公開了N－乙基異戊胺的生產(chǎn)方法，包括以下步驟1)先將異戊醇和乙胺在計量罐中按物質(zhì)的量比為1∶2～12的比例混合，形成混和液；2)固定床反應器內(nèi)放置經(jīng)過活化的負載型催化劑，高壓儲氣罐內(nèi)的氫氣一部分直接進入汽化室、另一部分帶動計量罐內(nèi)的混和液一起進入汽化室進行預熱汽化；然后再一同進入固定床反應器，在負載型催化劑的作用下進行胺解反應；反應溫度為140～200℃，反應壓力為0.2～1.0MPa，異戊醇的重量空速為0.1～0.4h
文檔編號C07C209/00GK1869001SQ20061005213
公開日2006年11月29日 申請日期2006年6月27日 優(yōu)先權日2006年6月27日
發(fā)明者陳新志, 錢超 申請人:浙江大學