[实用新型]用于催化氨化法制乙醇胺的固定床反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于催化氨化法制乙醇胺的固定床反应器。

背景技术

乙醇胺(简称：EA)为氨分子中的氢原子分别被一个、两个或三个羟基乙醇取代后的产物总称，分别称为一乙醇胺(简称：MEA)，二乙醇胺(简称：DEA)与三乙醇胺(简称：TEA)。近年来乙醇胺在二次采油、气体净化以及医药中间体等方面发挥着愈来愈重要的应用价值。作为有机化工原料环氧乙烷(简称：EO)重要下游产品之一的乙醇胺在未来5～10年内全球需求年均增长将保持在4～5％，而国内乙醇胺市场需求的增长速度将超过这一平均增长速度。因此，EO催化氨化合成乙醇胺及其下游产品在未来的石化行业中具有广阔的发展空间与技术开发价值。

工业上，环氧乙烷和氨在液相条件下发生反应，是三步串连反应，生成一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)和三乙醇胺(TEA)三种产品，反应方程式如下：

由反应热数据可知，以上三个反应都是剧烈的放热反应，且反应热是递增的，反应的撤热非常关键，直接影响装置的安全性。

由于环氧乙烷的化学性质极其活泼，在浓度较高时倾向于发生自聚反应，自聚为聚氧乙烯或聚醚等高沸点物质；或与分子中含有羟基的物质，例如水、醇类等，发生水合等反应生成多元醇、聚醇醚等高沸点物质，这些高沸物质统称重质乙醇胺(HEA)，都进入低价值的三乙醇胺(TEA)二级品之中。上述副反应对于环氧乙烷与氨发生的主反应——氨解反应来说，都是有害的副反应，生成的高沸点副产物HEA，不但降低了主产品的收率，浪费了EO原料，而且严重影响了乙醇胺产品的质量，因此催化氨化法制乙醇胺反应器对于催化氨化法制乙醇胺技术的应用至关重要。反应的产品分布不仅与反应的动力学特征有关，还与反应器的类型有关。因此合适反应器的选取是影响产品分布的重要因素之一。

现有工艺主要采用管式反应器进行乙醇胺生产，如专利CN101148412A，CN101148413A，CN101613289A，CN101613290A等均采用管式(长管段，长达几百米)反应器，管内为反应物料和催化剂，管外采用循环热水作为撤热介质，连续移除反应热。

专利CN101613290A公开了一种以液氨和环氧乙烷为原料生产乙醇胺的方法，其流程为采用带夹套的管式反应器，液氨和部分环氧乙烷在常温下进行预混合后进入管式反应器，分次加入水作为催化剂，使之反应生产一乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺，其中预定量的环氧乙烷和循环的一乙醇胺、二乙醇胺采用分段交替方式加入反应器以调整一乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺三种产物的比例。该管式反应器的直管段内装填散装填料，外部的夹套管内为循环水，夹套内的循环水与反应管内物料为逆向流动，连续移出反应热，以达到反应温度的控制要求。

专利CN101148412A公开了一种用于乙醇胺生产装置反应系统的环氧乙烷EO多点进料工艺，减小了氨的循环量，可以极大地节省反应产物蒸氨(和脱除随氨带入的水)的能耗，以至可以节省蒸氨脱水能耗的80～90％以上。该装置的反应系统采用的也是管式反应器，EO在管式反应器的2～10个不同位置同时进入反应器；各点EO的进入量并不是平均分配，而是按生产工艺需要进行分配；为了避免局部EO浓度过高，各EO注入点后还需加上一段静态混合器。该反应器结构复杂，操作要求高，管道过长，占地面积大，增加检修和维护难度；而且由于催化氨化反应是在高压力(6～20MPa)下进行，管道局部反应温度过高会造成管道穿孔或破裂引发安全事故。

为了减少EO的副反应，降低副产物的生成量，提高乙醇胺产品收率，同时提高工艺安全性，实现设备的长周期稳定运转，须严格控制反应器的温升。以上专利均采用管式反应器进行乙醇胺生产，随着生产规模的扩大，引起管道过长，其投资和占地面积随之上升，同时反应器的操作难度也显著加大，很难满足反应热及时移出的要求，引发反应器局部飞温造成设备破坏，限制了EO催化氨化法制乙醇胺工艺的工业应用。

发明内容

本实用新型主要解决的技术问题是现有技术中存在的反应器结构复杂、撤热效果差、转化率和选择性低的问题。提供了一种新的用于催化氨化法制乙醇胺的固定床反应器，该反应器具有结构紧凑、撤热及时、转化率和选择性高的优点。