專利名稱：一種乙二胺和環(huán)氧乙烷合成羥乙基乙二胺的新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于反應(yīng)器設(shè)計(jì)領(lǐng)域，涉及以乙二胺和環(huán)氧乙烷為原料采用一種自行設(shè)計(jì)的新型氣液接觸裝置作為反應(yīng)器，連續(xù)生產(chǎn)羥乙基乙二胺新工藝。
背景技術(shù)：
羥乙基乙二胺又名氨乙基乙醇胺，是一種重要的醫(yī)藥化工原料，可以用于生產(chǎn)緩蝕劑，光穩(wěn)定劑，硫化促進(jìn)劑，表面活性劑以及哌嗪等醫(yī)藥中間體。近年來(lái)，市場(chǎng)對(duì)羥乙基乙二胺的需求量不斷增大，但是由于國(guó)內(nèi)合成路線不成熟，產(chǎn)品收率低，副產(chǎn)物多，只能用于石油、化纖工業(yè)等低檔產(chǎn)品中，且沒(méi)有大規(guī)模生產(chǎn)，在化妝品及精細(xì)化工產(chǎn)品方面大部分依賴于進(jìn)口?，F(xiàn)有技術(shù)中，生產(chǎn)羥乙基乙二胺的方法主要有三種乙醇胺法、氯乙醇法和環(huán)氧乙烷法。高溫高壓下，乙醇胺在催化劑作用下分子間脫水縮合，羥乙基乙二胺的選擇性雖然可以達(dá)到90%以上，但乙醇胺最終轉(zhuǎn)化率卻只有30%左右。氯乙醇法常壓下即可完成，但反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生了腐蝕性的氣體氯化氫，后續(xù)需要脫除，并且原料利用率低，羥乙基乙二胺的收率只有28. 5 34%。環(huán)氧乙烷法是在釜式反應(yīng)器中進(jìn)行，過(guò)量乙二胺在釜中加熱到一定溫度，在機(jī)械攪拌下通入一定比例的環(huán)氧乙烷，該生產(chǎn)方法，與前兩種相比，環(huán)氧乙烷具有與胺反應(yīng)迅速，無(wú)需添加任何助劑，粗產(chǎn)品易于提純的優(yōu)點(diǎn)，但由于生成較多的副產(chǎn)物，造成大量羥乙基乙二胺的損耗，收率降低。專利W096/24576公開(kāi)了一種連續(xù)化生產(chǎn)羥乙基乙二胺和/或羥乙基哌嗪的方法，以乙二胺與哌嗪混合物和環(huán)氧乙烷為原料，在水存在條件下，將過(guò)量乙二胺與哌嗪混合原料引到反應(yīng)器中，再將乙二胺與環(huán)氧乙烷摩爾比為I : O. 17的環(huán)氧乙烷加入到反應(yīng)器中，反應(yīng)溫度為90 95°C，乙二胺的單程轉(zhuǎn)化率為14%，選擇性可以達(dá)到95%?；蛑粚⒁叶芬窖b有磺酸型離子交換樹(shù)脂固體催化劑的反應(yīng)器中，通入乙二胺與環(huán)氧乙烷摩爾比為I O. 105的環(huán)氧乙烷，反應(yīng)溫度為75°C，乙二胺單程轉(zhuǎn)化率11%，選擇性99%以上。反應(yīng)后的產(chǎn)物進(jìn)入蒸餾設(shè)備。專利CN 101830813 A公開(kāi)了一種以乙二胺和環(huán)氧乙烷為原料，連續(xù)化生產(chǎn)羥乙基乙二胺的生產(chǎn)工藝及設(shè)計(jì)了新型的連續(xù)化反應(yīng)器。該專利利用精餾原理，上部精餾段、中部反應(yīng)段、下部提餾段實(shí)現(xiàn)原料的循環(huán)。該專利的核心是新型連續(xù)化反應(yīng)器，使氣、液兩相錯(cuò)流接觸，瞬間反應(yīng)，達(dá)到了減少副產(chǎn)物，降低能耗的目的。副產(chǎn)物降低到20kg副產(chǎn)物/IOOOkg成品，產(chǎn)品的能耗降低了 30%。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種采用新型氣液反應(yīng)裝置，以乙二胺和環(huán)氧乙烷為原料連續(xù)生產(chǎn)羥乙基乙二胺的新方法，利用 該方法生產(chǎn)羥乙基乙二胺，可以提高原料的轉(zhuǎn)化率和目的產(chǎn)物羥乙基乙二胺的選擇性，同時(shí)抑制副產(chǎn)物二羥、三羥、四羥乙基乙二胺的生成。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下針對(duì)該反應(yīng)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套新型氣液反應(yīng)裝置，其特征在于將該裝置置于精餾塔的精餾段和提餾段之間，形成反應(yīng)區(qū)，采用反應(yīng)-精餾耦合的方法合成羥乙基乙二胺。本發(fā)明的生產(chǎn)工藝是將原料乙二胺經(jīng)預(yù)熱器加熱至80 120°C，由流量計(jì)調(diào)節(jié)到一定流量，經(jīng)恒流泵進(jìn)入自制反應(yīng)裝置中部的液體分布器，徑向均勻分布進(jìn)入反應(yīng)區(qū)；原料環(huán)氧乙烷經(jīng)緩沖裝置緩沖后，調(diào)節(jié)流量，使乙二胺環(huán)氧乙烷進(jìn)料摩爾比為9 I 3 1，經(jīng)氣體分布盤分散成直徑極小的約200 1000 μ m的氣泡，進(jìn)入反應(yīng)區(qū)，增大傳質(zhì)面積。乙二胺和環(huán)氧乙烷在反應(yīng)區(qū)接觸反 應(yīng)生成目的產(chǎn)物羥乙基乙二胺。兩者先錯(cuò)流接觸，反應(yīng)后并流向上運(yùn)動(dòng)，未反應(yīng)的環(huán)氧乙烷在液體阻力作用下不斷表面更新，繼續(xù)反應(yīng)。反應(yīng)后的反應(yīng)液溢流出反應(yīng)區(qū)。反應(yīng)液從自制氣液反應(yīng)裝置中溢流出進(jìn)入塔釜，塔釜反應(yīng)溫度控制為100 240°C，未反應(yīng)的乙二胺經(jīng)塔頂冷凝器冷凝后，一小部分回流吸收少量未反應(yīng)的環(huán)氧乙烷，其余重新進(jìn)入乙二胺預(yù)熱器加熱循環(huán)反應(yīng)，羥乙基乙二胺在塔釜富集。本發(fā)明所述生產(chǎn)工藝為連續(xù)進(jìn)料，且連續(xù)采出反應(yīng)液，同時(shí)回收未反應(yīng)的原料乙二胺，重復(fù)使用。本發(fā)明所述的生產(chǎn)工藝條件
反應(yīng)壓力常壓
原料乙二胺預(yù)熱溫80 120°C
氣體分散成氣泡直徑約20 200 μ m
乙二胺環(huán)氧乙烷進(jìn)料摩爾比9: I 3:1
塔釜反應(yīng)溫度100 240°C本發(fā)明所述的一種乙二胺和環(huán)氧乙烷合成羥乙基乙二胺的新工藝，其反應(yīng)裝置包括——用于實(shí)現(xiàn)乙二胺循環(huán)利用和塔釜產(chǎn)品提濃的塔頂冷凝器、塔釜再沸器和乙二胺預(yù)熱器；——用于實(shí)現(xiàn)反應(yīng)-精餾方法合成羥乙基乙二胺的放置于精餾段和提餾段之間的新型自制氣液反應(yīng)裝置；——用于實(shí)現(xiàn)反應(yīng)區(qū)乙二胺均勻分布的液體分布器；—用于實(shí)現(xiàn)氣體以微小氣泡均勻進(jìn)入反應(yīng)區(qū)的氣體分布盤。


圖I為氣液接觸反應(yīng)器示意圖；圖2為羥乙基乙二胺合成裝置示意圖。本發(fā)明的效果和益處在于該工藝生產(chǎn)簡(jiǎn)單，操作方便，環(huán)氧乙烷利用率高，解決了目前工藝中存在的副產(chǎn)物多、收率低的問(wèn)題，并且可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。應(yīng)用實(shí)例以下結(jié)合技術(shù)方案詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施例。I-四口燒瓶2-溫度計(jì)3-填料柱4-氣液反應(yīng)構(gòu)件5-環(huán)氧乙烷鋼瓶6_轉(zhuǎn)子流量計(jì)7-收集瓶8-冷凝管9-尾氣吸收瓶10-溫度計(jì)11-恒流泵12-轉(zhuǎn)子流量計(jì)13-乙二胺加熱器原料乙二胺150g加入收集瓶7，通過(guò)恒流泵和轉(zhuǎn)子流量計(jì)調(diào)節(jié)流量后以2. 5mL/min的流速流經(jīng)乙二胺預(yù)熱器13預(yù)熱到110°C，從氣液反應(yīng)構(gòu)件側(cè)管進(jìn)入液體分布器，經(jīng)液體分布器在反應(yīng)區(qū)內(nèi)徑向分布均勻；環(huán)氧乙烷從鋼瓶經(jīng)過(guò)環(huán)氧乙烷緩沖罐(圖中未畫出)，經(jīng)氣體流量計(jì) 6調(diào)節(jié)流量后，以150mL/min的氣體流速通入反應(yīng)區(qū)底部，經(jīng)過(guò)氣體分布盤分散成直徑極小的約20 200 μ m的氣泡，進(jìn)入反應(yīng)區(qū)。氣液兩相在反應(yīng)區(qū)充分接觸進(jìn)行反應(yīng)生成羥乙基乙二胺。由于反應(yīng)區(qū)乙二胺過(guò)量，且不斷進(jìn)料，生成的產(chǎn)品及時(shí)和底部通入的環(huán)氧乙烷脫離，并隨著物流向上運(yùn)動(dòng)溢流出反應(yīng)區(qū)，經(jīng)填料柱3進(jìn)入塔釜的四口燒瓶I內(nèi)。待反應(yīng)一段時(shí)間，塔釜聚集一定量的反應(yīng)液后，開(kāi)啟加熱器(圖中未畫出)，控制塔釜溫度在220°C以下。未反應(yīng)的乙二胺經(jīng)過(guò)精餾分離，一小部分回流吸收少量未反應(yīng)的環(huán)氧乙烷，其余進(jìn)入收集瓶7，經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后重新進(jìn)入反應(yīng)區(qū)參與反應(yīng)。反應(yīng)完畢后，塔釜反應(yīng)液經(jīng)過(guò)減壓精餾塔提純，可得到純度為99%以上的羥乙基乙二胺，收率為96%。
權(quán)利要求
1.一種乙二胺和環(huán)氧乙烷合成羥乙基乙二胺的新工藝，其特征在于在所述的工藝中原料乙二胺經(jīng)預(yù)熱器加熱至80 120°C，由流量計(jì)調(diào)節(jié)到一定流量，經(jīng)氣液反應(yīng)器底部乙二胺進(jìn)料管進(jìn)入反應(yīng)區(qū)；原料環(huán)氧乙烷穩(wěn)壓后由氣體進(jìn)料管經(jīng)末端表面均勻開(kāi)有篩孔的氣體分布盤分散成直徑極小的約200 1000 μ m的氣泡，氣液接觸發(fā)生反應(yīng)，生成羥乙基乙二胺。反應(yīng)液隨著不斷進(jìn)料向上運(yùn)動(dòng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行溢流出反應(yīng)區(qū)，乙二胺環(huán)氧乙烷的進(jìn)料摩爾比為9 : I 3 : I。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的生產(chǎn)工藝中，液體乙二胺和氣體環(huán)氧乙烷為并流接觸。反應(yīng)器構(gòu)型為環(huán)氧乙烷進(jìn)料管末端嵌套在乙二胺進(jìn)料管末端，尾部管徑逐漸擴(kuò)大，焊接一不銹鋼板，板上均勻開(kāi)有不同形狀的極小的篩孔(圓孔、三角孔、菱形孔等)，液體運(yùn)動(dòng)方向與氣體出口方向平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的生產(chǎn)工藝中，反應(yīng)液從氣液反應(yīng)器中溢流出進(jìn)入塔釜中，塔釜反應(yīng)液在溫度為150 240°C，未反應(yīng)的乙二胺經(jīng)塔頂冷凝器冷凝后，一小部分回流吸收少量未反應(yīng)的環(huán)氧乙烷，其余重新進(jìn)入乙二胺預(yù)熱器加熱循環(huán)反應(yīng)，羥乙基乙二胺在塔釜富集。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的生產(chǎn)工藝反應(yīng)壓力為常壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求I一種乙二胺和環(huán)氧乙烷合成羥乙基乙二胺的新工藝，其反應(yīng)裝置包括 ——用于實(shí)現(xiàn)乙二胺循環(huán)利用和塔釜產(chǎn)品提濃的塔頂冷凝器、塔釜再沸器和乙二胺預(yù)熱器； ——用于實(shí)現(xiàn)反應(yīng)-精餾方法合成羥乙基乙二胺的放置于精餾段和提餾段之間的新型自制氣液并流接觸反應(yīng)器； —用于實(shí)現(xiàn)增大反應(yīng)區(qū)氣體分布面積的氣體進(jìn)料口末端表面分布有不同形狀篩孔的氣體分布盤。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種乙二胺和環(huán)氧乙烷合成羥乙基乙二胺的新工藝原料乙二胺經(jīng)預(yù)熱器加熱至80～120℃，以一定流量進(jìn)入自制反應(yīng)裝置底部的液體分布器；原料環(huán)氧乙烷進(jìn)入緩沖裝置緩沖后，調(diào)節(jié)其流量，使乙二胺與環(huán)氧乙烷的進(jìn)料摩爾比為9∶1～3∶1之間，同時(shí)環(huán)氧乙烷經(jīng)氣體分布盤分散成直徑約200～1000μm的氣泡和乙二胺進(jìn)行接觸；氣液在反應(yīng)裝置中錯(cuò)流接觸充分反應(yīng)生成反應(yīng)液，反應(yīng)后與環(huán)氧乙烷并流向上運(yùn)動(dòng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行溢流出反應(yīng)區(qū)。該生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，操作方便，環(huán)氧乙烷利用率高，解決了目前工藝中存在的副產(chǎn)物多、收率低的問(wèn)題，并且可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C07C213/04GK102617363SQ20121006534
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月13日
發(fā)明者劉紅梅, 尚會(huì)建, 鄭學(xué)明, 高攀 申請(qǐng)人:河北科技大學(xué)