[发明专利]微管反应-精馏耦合连续化合成乙醇胺及其衍生物的方法

说明书

本发明公开了一种微管反应‑精馏耦合的连续化合成乙醇胺及其衍生物的方法，包括以下步骤：将胺类以及水/循环水进行混合从而形成胺类水溶液，再将胺类水溶液与环氧乙烷作为物料一起通入微管反应器中；使微管反应器内压力保持在≥1.5MPa的状态，使胺类水溶液与环氧乙烷在微管反应器内均以液态的形式进行均相液相反应，从微管反应器中排出乙醇胺类混合物；乙醇胺类混合物经冷凝器冷却后进入减压精馏塔进行减压精馏或者进入闪蒸塔进行闪蒸，减压精馏塔/闪蒸塔的底部馏出物为乙醇胺类物，即为乙醇胺或其衍生物。该方法原子经济性高，产物反应选择性好，原料转化率高，反应条件温和，反应时间短，可循环利用作为催化剂的水。

技术领域

本发明涉及乙醇胺及其衍生物的微管反应-精馏耦合连续化合成的工艺方法。

背景技术

乙醇胺及其衍生物包括一乙醇胺(MEA)，二乙醇胺(DEA)，三乙醇胺(TEA)，N-甲基一乙醇胺(MMEA)，N-甲基二乙醇胺(MDEA)，N，N-二甲基乙醇胺(DMAE)以及二甲氨基乙氧基乙醇(DMAEE)等等，是重要的有机化工原料，广泛应用于表面活性剂、气体净化剂、药品、纺织、合成树脂和橡胶加工等领域。

目前乙醇胺及其衍生物的工业生产方法采用环氧乙烷氨解法，当胺类(氨)和环氧乙烷(EO)进行反应时，氨分子上活泼的氢原子会逐个被羟乙基(-CH2CH2OH)所取代而相继生成乙醇胺类物质，乙醇胺类物质与EO继续反应还可合成二乙醇胺，三乙醇胺或乙氧基乙醇胺类物质。绝对无水时，EO与氨难以发生反应，而水或醇胺等的羟基能引发和催化反应。由于水、氨和乙醇胺类物质容易分离，工业上大多用水作催化剂。由于EO性质活泼，易与目标产物发生进一步反应，所以如何控制EO的连串反应，提高反应选择性至关重要。而为了减少副反应，往往采用EO或胺类大大过量的方法，造成了物料的浪费。根据专利(CN101648880)想要循环利用环氧乙烷和胺类低沸物，就需要经过脱除低沸物，闪蒸等处理，能量消耗大，设备较为复杂。具体而言：专利(CN101648880)的技术方案是在4～8Mpa，130～160℃的反应条件下，将混合好的二甲胺，环氧乙烷和循环液投入反应器内反应(其中循环液中二甲胺质量含量为30～50％，N,N-二甲基乙醇胺的质量含量为15～70％，水的质量含量为0～25％)，经脱氨处理(将反应液减压至0.8～1.2Mpa，通入脱氨塔中部，温度控制在140～150℃，将反应液中的二甲胺汽化上升至脱氨塔冷凝器内液化，回收二甲胺)，闪蒸处理(将脱氨塔的塔底液在进行蒸馏进一步分离二甲胺)，吸收处理(将闪蒸分离出的二甲胺在吸收塔内用喷淋液进行吸收处理)，精馏处理(将闪蒸塔处理后的反应液进行减压精馏，得到N,N-二甲基乙醇胺)。具体流程如图1所示。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种微管反应-精馏耦合的连续化合成乙醇胺及其衍生物的方法；该方法原子经济性高，产物反应选择性好，原料转化率高，反应条件温和，反应时间短，可循环利用作为催化剂的水。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种微管反应-精馏耦合的连续化合成乙醇胺及其衍生物的方法，包括以下步骤：

1)、原料混合：先将储罐Ⅱ排出的胺类以及储罐Ⅰ排出的水/循环水进行混合从而形成胺类水溶液，再将胺类水溶液与环氧乙烷作为物料一起通入微管反应器中；

2)、合成反应：使微管反应器内压力保持在≥1.5MPa的状态(通过调节背压阀)，使胺类水溶液与环氧乙烷在微管反应器内均以液态的形式进行均相液相反应，从微管反应器中排出乙醇胺类混合物；

所述环氧乙烷与胺类的摩尔比为3～1:1；微管反应器内的反应温度为70～90℃，物料在微管反应器内的停留时间为15～105s(较佳为30～90s)；

3)、精馏循环水处理：

所述乙醇胺类混合物经冷凝器冷却后(经冷凝器Ⅰ冷却至70±5℃后)进入减压精馏塔进行减压精馏或者进入闪蒸塔进行闪蒸，设定减压精馏塔/闪蒸塔的塔内真空度为0.03～0.18atm，减压精馏塔/闪蒸塔的塔釜温度为78.5～85℃；