CN103130653A - 管式反应器连续生产乙烯胺的方法及装置 - Google Patents

管式反应器连续生产乙烯胺的方法及装置 Download PDF

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型磊磊
崔巍
鲁迪
袁茂全
张钧钧
袁向前
陈斌武
胡妹华
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Abstract

本发明公开了一种管式反应器连续生产乙烯胺的方法及装置，生产方法包括如下步骤：将氨水与二氯乙烷，送入静态混合器中混合，然后预热至90～135℃，进入管式反应器，然后从排出管式反应器的反应液中收集乙烯胺。本发明采用管式反应器，大大提高了反应速度，缩短了生产周期，增大了处理量，能有效地提高产能。

Description

管式反应器连续生产乙烯胺的方法及装置
技术领域
本发明涉及一种管式反应器连续生产乙烯胺的工艺。
背景技术
乙烯胺分子通式为H2N(C2H4NH)nH，n＝1～6，是重要的化工原料和精细化工中间体，直接服务于国民经济的诸多行业和高新技术产业的各个领域。近年来，乙烯胺产品在中国市场的消费迅速增长，主要应用于造纸、印染、医药、农药和石化等诸多行业，对我国化工行业的发展起着重要的作用。
工业上生产乙烯胺的方法主要是二氯乙烷法(EDC)和乙醇胺法(MEA)。二氯乙烷法的优势在于原料二氯乙烷易得且成本低，反应过程不使用催化剂，而且可以得到乙醇胺法不能产生的三乙烯四胺以上的多胺，产品灵活性较大，产品分布也非常有利，而且乙醇胺法在生产过程中需要加入催化剂，增加了工艺的复杂性和生产中不可测的影响因素。
目前世界上主要的乙烯胺生产厂家有陶氏化学、联碳化学、巴斯夫、拜耳等，这些公司掌握着乙烯胺生产的核心技术，我国乙烯胺生产起步较晚，技术水平还比较低，发表的相关专利并不多，其中专利US3183269指出二氯乙烷与液氨反应生成多胺的过程中，同时有约3％的EDC生成了氯乙烯，并提出了解决方案。US2113640采用管式反应器，在EDC中加入油酸做乳化剂，使其与氨水能充分混合，该方法引入了一种新的物质，造成后续分离的困难。专利US12587350为提高多胺的转化率，提出对氨化反应产物再使用催化剂进行氨基转移，此方法虽然有效的提高了多乙烯多胺的选择性，但工艺路线变得十分复杂，固定资产投资大幅上升。US2805254与US2760979都介绍了采用反应精馏塔进行氨化反应的方法，但由于塔式反应器停留时间的限制和反应物浓度分布的影响，抑制了进一步氨化，造成了二氯乙烷的转化率不高，反应产物中主要为乙二胺，多胺收率较低，工艺还有的缺点是反应的选择性较差，没法对产物的组成进行控制。国内专利CN200910115213首次在二氯乙烷法合成乙烯胺工艺中引入催化剂，该催化剂由2，2-联吡啶或1，3-二氮唑与氯化亚铜或氯化亚铁复合组成，专利详细介绍了催化剂的制作配比及催化条件，但并未对氨化反应器型式及工艺流程进行说明。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种管式反应器连续生产乙烯胺的方法及装置，以克服现有技术存在的缺陷。
本发明的方法，包括如下步骤：将氨水与二氯乙烷，送入静态混合器中混合，然后预热至90～135℃，进入管式反应器，然后从排出管式反应器的反应液中收集乙烯胺；
优选的，所述收集乙烯胺的方法，包括如下步骤：
将排出管式反应器后的反应液，送入闪蒸罐，闪蒸出氨气，获得的液相乙烯胺粗品，送入后续的精制工序，气相氨气送入氨气回收系统，回收后循环使用；
氨与二氯乙烷的氨烷摩尔比为10∶1～30∶1，优选12∶1～16∶1；
氨水的重量浓度为35～60％，优选45～55％；
反应温度为130～190℃之间，优选145～165℃；
反应压力为2～8MPa，优选4～6MPa；
管式反应器内，物料流速为0.1～0.8m/s，优选0.2～0.6m/s；
管道长度为50～120m，优选70～100m；
物料在管式反应器内的停留时间为10～25min，优选15～20min；
采用上述的方法，二氯乙烷的单程转化率可达95％，乙二胺的选择率为50％～65％，二乙烯三胺的选择率为15％～20％，三乙烯四胺的选择率为5％～10％，哌嗪的选择率为3％～5％。
转化率的定义如下：
转化率是指某反应物参加反应的物质的量与该反应物加入的物质的量的比值。
选择率的定义如下：
选择率是指生成某个目的产物所消耗的反应物的物质的量与该反应物参加反应的物质的量的比值。
由于二氯乙烷的氨化反应为近似一级反应，返混会造成反应推动力下降，不利于反应的进行，所以本发明采用管式反应器，大大提高了反应速度，缩短了生产周期，增大了处理量，能有效地提高产能。
附图说明
图1为工艺流程图。
具体实施方式
参见图1，实现本发明方法的装置，包括：
静态混合器1、预热器2、管道反应器3、背压阀4和闪蒸罐5；
所述静态混合器1的出口102通过管线与预热器2的入口201相连接；
预热器2的出口202通过管线与管道反应器3的入口301相连接；
管道反应器3的出口302通过管线与背压阀4的入口401相连接；
背压阀4的出口402通过管线与闪蒸罐5的入口501相连接；
闪蒸罐5底部的液相出口502与后序的精制工序相连接；
闪蒸罐5顶部的气相出口503通过管线与氨气回收系统相连接；
优选的，还包括：
氨水计量泵6和二氯乙烷计量泵7，所述氨水计量泵6和二氯乙烷计量泵7分别与静态混合器1的物料入口101相连接；
参见图1，本发明的方法，包括如下步骤：
将氨水与二氯乙烷，通过氨水计量泵6和二氯乙烷计量泵7，送入静态混合器1中混合，然后在预热器2中预热后，进入管式反应器3，然后通过背压阀4，将排出管式反应器3后的反应液，进入闪蒸罐5，闪蒸出的氨气，获得的液相乙烯胺粗品，送入后续的精制工序，气相氨气送入氨气回收系统，回收后循环使用。
实施例1
采用图1所示的流程生产乙烯胺，主要设备的结构参数如下：
管式反应器3的管道长85m，预热器长5m，闪蒸罐5体积为150L；
工艺参数如下：
反应压力6MPa，反应温度160℃，氨烷摩尔比15∶1，氨水重量浓度为50％，停留时间15min。
在此操作条件下，操作稳定后取反应液样品分析，二氯乙烷转化率采用莫尔法滴定，乙烯胺采用气相色谱内标法测定。二氯乙烷转化率达到91.3％，乙二胺的选择率为62.3％，二乙烯三胺的选择率为13.1％，三乙烯四胺的选择率为7.4％，哌嗪的选择率为3.3％。
实施例2
采用与实施例1相同的装置。
工艺参数如下：
反应压力6MPa，反应温度170℃，氨烷摩尔比20∶1，氨水重量浓度为55％，停留时间18.5min。
在此操作条件下，取样分析，二氯乙烷转化率达到95.1％，乙二胺的选择率为56.8％，二乙烯三胺的选择率为19.4％，三乙烯四胺的选择率为9.6％，哌嗪的选择率为5.2％。

Claims (7)

1.管式反应器连续生产乙烯胺的方法，其特征在于，包括如下步骤：将氨水与二氯乙烷，送入静态混合器中混合，然后预热至90～135℃，进入管式反应器，然后从排出管式反应器的反应液中收集乙烯胺。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述收集乙烯胺的方法，包括如下步骤：将排出管式反应器后的反应液，送入闪蒸罐，闪蒸出氨气，获得的液相乙烯胺粗品，送入后续的精制工序，气相氨气送入氨气回收系统。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，氨与二氯乙烷的氨烷摩尔比为10∶1～30∶1；
反应温度为130～190℃；
反应压力为2～8MPa；
管式反应器内，物料流速为0.1～0.8m/s；
管道长度为50～120m；
物料在管式反应器内的停留时间为10～25min。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，氨与二氯乙烷的氨烷摩尔比为12∶1～16∶1；
反应温度为145～165℃；
反应压力为4～6MPa；
管式反应器内，物料流速为0.2～0.6m/s；
管道长度为70～100m；
物料在管式反应器内的停留时间为15～20min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，氨水的重量浓度为35～60％。
6.实现权利要求2～5任一项所述方法的装置，其特征在于，包括静态混合器(1)、预热器(2)、管道反应器(3)、背压阀(4)和闪蒸罐(5)；
所述静态混合器(1)的出口(102)通过管线与预热器(2)的入口(201)相连接；
预热器(2)的出口(202)通过管线与管道反应器(3)的入口(301)相连接；
管道反应器(3)的出口(302)通过管线与背压阀(4)的入口(401)相连接；
背压阀(4)的出口(402)通过管线与闪蒸罐(5)的入口(501)相连接；
闪蒸罐(5)底部的液相出口(502)与后序的精制工序相连接；
闪蒸罐(5)顶部的气相出口(503)通过管线与氨气回收系统相连接。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括氨水计量泵(6)和二氯乙烷计量泵(7)，所述氨水计量泵(6)和二氯乙烷计量泵(7)分别与静态混合器(1)的物料入口(101)相连接。
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