[发明专利]一种乙二胺和环氧乙烷合成羟乙基乙二胺的新工艺

说明书

技术领域

本发明属于反应器设计领域，涉及以乙二胺和环氧乙烷为原料采用一种自行设计的新型气液接触装置作为反应器，连续生产羟乙基乙二胺新工艺。

技术背景

羟乙基乙二胺又名氨乙基乙醇胺，是一种重要的医药化工原料，可以用于生产缓蚀剂，光稳定剂，硫化促进剂，表面活性剂以及哌嗪等医药中间体。近年来，市场对羟乙基乙二胺的需求量不断增大，但是由于国内合成路线不成熟，产品收率低，副产物多，只能用于石油、化纤工业等低档产品中，且没有大规模生产，在化妆品及精细化工产品方面大部分依赖于进口。

现有技术中，生产羟乙基乙二胺的方法主要有三种：乙醇胺法、氯乙醇法和环氧乙烷法。高温高压下，乙醇胺在催化剂作用下分子间脱水缩合，羟乙基乙二胺的选择性虽然可以达到90％以上，但乙醇胺最终转化率却只有30％左右。氯乙醇法常压下即可完成，但反应过程中产生了腐蚀性的气体氯化氢，后续需要脱除，并且原料利用率低，羟乙基乙二胺的收率只有28.5～34％。环氧乙烷法是在釜式反应器中进行，过量乙二胺在釜中加热到一定温度，在机械搅拌下通入一定比例的环氧乙烷，该生产方法，与前两种相比，环氧乙烷具有与胺反应迅速，无需添加任何助剂，粗产品易于提纯的优点，但由于生成较多的副产物，造成大量羟乙基乙二胺的损耗，收率降低。

专利WO96/24576公开了一种连续化生产羟乙基乙二胺和/或羟乙基哌嗪的方法，以乙二胺与哌嗪混合物和环氧乙烷为原料，在水存在条件下，将过量乙二胺与哌嗪混合原料引到反应器中，再将乙二胺与环氧乙烷摩尔比为1∶0.17的环氧乙烷加入到反应器中，反应温度为90～95℃，乙二胺的单程转化率为14％，选择性可以达到95％。或只将乙二胺引到装有磺酸型离子交换树脂固体催化剂的反应器中，通入乙二胺与环氧乙烷摩尔比为1∶0.105的环氧乙烷，反应温度为75℃，乙二胺单程转化率11％，选择性99％以上。反应后的产物进入蒸馏设备。

专利CN 101830813 A公开了一种以乙二胺和环氧乙烷为原料，连续化生产羟乙基乙二胺的生产工艺及设计了新型的连续化反应器。该专利利用精馏原理，上部精馏段、中部反应段、下部提馏段实现原料的循环。该专利的核心是新型连续化反应器，使气、液两相错流接触，瞬间反应，达到了减少副产物，降低能耗的目的。副产物降低到20kg副产物/1000kg成品，产品的能耗降低了30％。

发明内容

本发明提供一种采用新型气液反应装置，以乙二胺和环氧乙烷为原料连续生产羟乙基乙二胺的新方法，利用该方法生产羟乙基乙二胺，可以提高原料的转化率和目的产物羟乙基乙二胺的选择性，同时抑制副产物二羟、三羟、四羟乙基乙二胺的生成。

本发明采用的技术方案如下：针对该反应特点，设计了一套新型气液反应装置，其特征在于将该装置置于精馏塔的精馏段和提馏段之间，形成反应区，采用反应-精馏耦合的方法合成羟乙基乙二胺。

本发明的生产工艺是将原料乙二胺经预热器加热至80～120℃，由流量计调节到一定流量，经恒流泵进入自制反应装置中部的液体分布器，径向均匀分布进入反应区；原料环氧乙烷经缓冲装置缓冲后，调节流量，使乙二胺∶环氧乙烷进料摩尔比为9∶1～3∶1，经气体分布盘分散成直径极小的约200～1000μm的气泡，进入反应区，增大传质面积。乙二胺和环氧乙烷在反应区接触反应生成目的产物羟乙基乙二胺。两者先错流接触，反应后并流向上运动，未反应的环氧乙烷在液体阻力作用下不断表面更新，继续反应。反应后的反应液溢流出反应区。反应液从自制气液反应装置中溢流出进入塔釜，塔釜反应温度控制为100～240℃，未反应的乙二胺经塔顶冷凝器冷凝后，一小部分回流吸收少量未反应的环氧乙烷，其余重新进入乙二胺预热器加热循环反应，羟乙基乙二胺在塔釜富集。

本发明所述生产工艺为连续进料，且连续采出反应液，同时回收未反应的原料乙二胺，重复使用。

本发明所述的生产工艺条件：

本发明所述的一种乙二胺和环氧乙烷合成羟乙基乙二胺的新工艺，其反应装置包括：

——用于实现乙二胺循环利用和塔釜产品提浓的塔顶冷凝器、塔釜再沸器和乙二胺预热器；

——用于实现反应-精馏方法合成羟乙基乙二胺的放置于精馏段和提馏段之间的新型自制气液反应装置；

——用于实现反应区乙二胺均匀分布的液体分布器；

——用于实现气体以微小气泡均匀进入反应区的气体分布盘。

附图说明

图1为气液接触反应器示意图；

图2为羟乙基乙二胺合成装置示意图。