CN102617363A

CN102617363A - 一种乙二胺和环氧乙烷合成羟乙基乙二胺的新工艺

Info

Publication number: CN102617363A
Application number: CN2012100653437A
Authority: CN
Inventors: 尚会建; 刘红梅; 高攀; 郑学明
Original assignee: Hebei University of Science and Technology
Current assignee: Hebei University of Science and Technology
Priority date: 2012-03-13
Filing date: 2012-03-13
Publication date: 2012-08-01

Abstract

本发明涉及一种乙二胺和环氧乙烷合成羟乙基乙二胺的新工艺：原料乙二胺经预热器加热至80～120℃，以一定流量进入自制反应装置底部的液体分布器；原料环氧乙烷进入缓冲装置缓冲后，调节其流量，使乙二胺与环氧乙烷的进料摩尔比为9∶1～3∶1之间，同时环氧乙烷经气体分布盘分散成直径约200～1000μm的气泡和乙二胺进行接触；气液在反应装置中错流接触充分反应生成反应液，反应后与环氧乙烷并流向上运动，随着反应的进行溢流出反应区。该生产工艺简单，操作方便，环氧乙烷利用率高，解决了目前工艺中存在的副产物多、收率低的问题，并且可以实现连续生产。

Description

一种乙二胺和环氧乙烷合成羟乙基乙二胺的新工艺

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。

本发明的效果和益处在于该工艺生产简单，操作方便，环氧乙烷利用率高，解决了目前工艺中存在的副产物多、收率低的问题，并且可以实现连续生产。

应用实例

以下结合技术方案详细叙述本发明的具体实施例。

1-四口烧瓶 2-温度计 3-填料柱 4-气液反应构件 5-环氧乙烷钢瓶 6-转子流量计 7-收集瓶 8-冷凝管 9-尾气吸收瓶 10-温度计 11-恒流泵 12-转子流量计13-乙二胺加热器

原料乙二胺150g加入收集瓶7，通过恒流泵和转子流量计调节流量后以2.5mL/min的流速流经乙二胺预热器13预热到110℃，从气液反应构件侧管进入液体分布器，经液体分布器在反应区内径向分布均匀；环氧乙烷从钢瓶经过环氧乙烷缓冲罐(图中未画出)，经气体流量计6调节流量后，以150mL/min的气体流速通入反应区底部，经过气体分布盘分散成直径极小的约20～200μm的气泡，进入反应区。气液两相在反应区充分接触进行反应生成羟乙基乙二胺。由于反应区乙二胺过量，且不断进料，生成的产品及时和底部通入的环氧乙烷脱离，并随着物流向上运动溢流出反应区，经填料柱3进入塔釜的四口烧瓶1内。待反应一段时间，塔釜聚集一定量的反应液后，开启加热器(图中未画出)，控制塔釜温度在220℃以下。未反应的乙二胺经过精馏分离，一小部分回流吸收少量未反应的环氧乙烷，其余进入收集瓶7，经预热器预热后重新进入反应区参与反应。反应完毕后，塔釜反应液经过减压精馏塔提纯，可得到纯度为99％以上的羟乙基乙二胺，收率为96％。

Claims

本发明采用以下技术方案予以实现：

1.一种乙二胺和环氧乙烷合成羟乙基乙二胺的新工艺，其特征在于：在所述的工艺中：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，经气液反应器底部乙二胺进料管进入反应区；原料环氧乙烷稳压后由气体进料管经末端表面均匀开有筛孔的气体分布盘分散成直径极小的约200～1000μm的气泡，气液接触发生反应，生成羟乙基乙二胺。反应液随着不断进料向上运动，随着反应的进行溢流出反应区，乙二胺∶环氧乙烷的进料摩尔比为9∶1～3∶1。
2.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于：所述的生产工艺中，液体乙二胺和气体环氧乙烷为并流接触。反应器构型为环氧乙烷进料管末端嵌套在乙二胺进料管末端，尾部管径逐渐扩大，焊接一不锈钢板，板上均匀开有不同形状的极小的筛孔(圆孔、三角孔、菱形孔等)，液体运动方向与气体出口方向平行。
3.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于：所述的生产工艺中，反应液从气液反应器中溢流出进入塔釜中，塔釜反应液在温度为150～240℃，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。
4.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于：所述的生产工艺反应压力为常压。
5.根据权利要求1一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并流接触反应器；

——用于实现增大反应区气体分布面积的气体进料口末端表面分布有不同形状筛孔的气体分布盘。