CN103539675A - 一种乙二胺和水共沸物的分离方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种乙二胺和水共沸物的分离方法。主要解决萃取精馏和共沸精馏会引入第三种杂质和分离能耗高的问题。该方法采用精馏塔和渗透蒸发装置，具体操作步骤如下：（1）乙二胺和水混合物进入精馏塔进行分离，操作压力100kPa～200kPa，塔顶温度100℃～120℃，塔釜温度120℃～142℃，回流比0.5～10，塔顶馏分为纯水，塔釜馏分为乙二胺和水的最高共沸物；（2）精馏塔的塔釜馏分进入渗透蒸发装置进行分离，料液侧操作压力100kPa～2000kPa，料液测操作温度40℃～100℃，膜后压力0.5kPa～2kPa，料液侧的水优先透过膜进入膜后，渗透物经过冷凝循环至精馏塔，渗余物为产品乙二胺。该方法不用引入第三种物质，并且能耗较萃取精馏和共沸精馏低，大大降低了乙二胺的分离成本。

Description

一种乙二胺和水共沸物的分离方法
技术领域
本发明属于化工技术领域，具体涉及一种乙二胺和水共沸物的分离方法。
背景技术
乙二胺是一种用途广泛的基础有机化工原料，主要用于环氧树脂固化剂、农药、医药、螯合剂等。在乙醇胺临氢还原胺化或者缩合胺化制备乙二胺工艺的生产过程中，产物中有水生成。由于水（沸点为100℃）和乙二胺（沸点为117.15℃）沸点极为接近，两者形成最高共沸物，常规精馏难以将两者分离。
工业上一般采取萃取精馏、共沸精馏，如：CN200910250469.X公开了一种提纯乙二胺和水共沸物的方法，该方法利用萃取剂破坏乙二胺与水的共沸物，通过双塔萃取精馏得到乙二胺产品，其中萃取剂为二乙二醇单甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚或二乙二醇单丁醚；CN201110409282.7公开了一种分离乙二胺与水共沸物的方法，该方法使用脱水剂与水形成低沸点共沸物而不与乙二胺形成共沸物的方法将乙二胺和水分开，该方法的脱水剂为苯、二异丙醚、环己烷中的一种或者两种以上的混合物。上述两种分离方法都会引入第三种物质，使产品中含有不希望的杂质，影响乙二胺医药等高端领域的应用；另外，萃取精馏和共沸精馏通常采用双塔流程，能耗较大。
发明内容
针对背景技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种乙二胺和水共沸物的分离方法。该方法不用引入第三种物质，并且能耗较萃取精馏和共沸精馏低，大大降低了乙二胺的分离成本。
为了实现上述技术任务，本发明采取如下的技术方案予以实现：
一种乙二胺和水共沸物的分离方法，该方法采用采用精馏塔和渗透蒸发装置，具体操作步骤如下：
（1）乙二胺和水混合物进入精馏塔进行分离，操作压力100kPa～200kPa，塔顶温度100℃～120℃，塔釜温度120℃～142℃，回流比0.5～10，塔顶馏分为纯水，塔釜馏分为乙二胺和水的最高共沸物；
（2）精馏塔的塔釜馏分进入渗透蒸发装置进行分离，料液侧操作压力100kPa～2000kPa，料液测操作温度40℃～100℃，膜后压力0.5kPa～2kPa，料液侧的水优先透过膜进入膜后，渗透物经过冷凝循环至精馏塔，渗余物为产品乙二胺。
所述的精馏塔，较优的操作条件为：操作压力为100kPa～120kPa，塔顶温度为100℃～105℃，塔釜温度为120℃～125℃，回流比为0.5～3。
渗透蒸发装置，较优的操作条件为：料液侧操作压力100kPa～120kPa，料液测操作温度60℃～65℃，膜后压力0.5kPa～1kPa。
所述的乙二胺和水的混合物是在乙醇胺临氢还原胺化或者缩合胺化反应后得到的乙二胺粗品，该乙二胺粗品中的乙二胺质量百分含量为50%～85%，水质量百分含量为15%～50%。
所述的精馏塔采用板式塔、或填料塔、或板式和填料的组合塔。
所述的渗透蒸发装置膜组件采用板框式或者螺旋卷式，也可以采取管式和中空纤维膜组件，较优的是板框式组件。
所述的渗透蒸发装置膜组件中的膜材料为乙基纤维素、壳聚糖、陶瓷或沸石等膜材料及其对这些材料的改性，但不限于上述膜材料。
渗透蒸发时一种高效的新型膜技术，它是在液体混合物中组分蒸汽分压差的推动下，利用组分通过致密膜溶解和扩散速度的不同实现分离的过程，其突出的优点是能够以低的能耗实现精馏、萃取和吸收等传统方法难以完成的任务。通常地，渗透蒸发恒沸精馏和萃取精馏节能1/2～2/3；而且过程中不引入其他试剂，产品和环境不会受到污染。
本发明将渗透蒸发与精馏耦合，用来分离乙二胺和水的混合物，实现了乙二胺和水的高效分离，分离的乙二胺纯度均高于99.5%，不引入第三种杂质，且能耗较低。
附图说明
图1为乙二胺和水混合物的分离工艺流程图
附图中的标号分别表示：A、精馏塔，B、渗透蒸发装置，1、2、3、4、5均为管线。
下面结合实施例对本发明进一步论述，但不限制本发明范围。
具体实施方式
参见图1，按照本发明的技术方案，以下的实施例中精馏塔A（填料塔，塔径为Φ25mm，内装3*3不锈钢θ环填料，填料层高度为0.8m）和渗透蒸发装置（膜组件有50付板框构成，其中装有100张复合膜，板芯部分高350mm，单张膜所占组件的板芯厚度为3.5mm，板框尺寸500mm*250mm。两框并联为一程，50个框为25程串联，膜材料为壳聚糖）。
来自管线1的乙二胺和水的混合物从精馏塔A中部进料，在精馏塔A中进行气液相分离，A塔顶为水，经管线2采出，塔釜为乙二胺和水的共沸物，降温后自管线3进入渗透蒸发装置。管线3中的乙二胺和水的共沸物在渗透蒸发装置中分离，渗余物为产品乙二胺，渗透物为含有少量乙二胺的水，冷凝后其通过管线4返回至精馏塔A塔中。
下面是发明人给出的实施例，本发明不限于这些实施例。
实施例1：
质量百分含量为乙二胺70%和水30%的混合物在温度80℃条件下，从精馏塔A中部进料，在100kPa压力下，精馏塔A中进行气液相分离，回流比为2，塔顶温度100℃，A塔顶为水，纯度99.9%；精馏塔A塔釜温度120℃，塔釜为乙二胺和水的共沸物。
乙二胺和水的共沸物温度降到60℃，进入渗透蒸发装置B，料液侧操作在100kPa压力下，料液测操作温度60℃，膜后压力0.5kPa，渗透物冷凝后回到精馏塔A中，渗余物为乙二胺产品，纯度99.9%。
实施例2：
质量百分含量为乙二胺75%和水25%的混合物在温度90℃条件下，从精馏塔A中部进料，在120kPa压力下，精馏塔A中进行气液相分离，回流比为3，塔顶温度105℃，A塔顶为水，纯度99.9%；精馏塔A塔釜温度125℃，塔釜为乙二胺和水的共沸物。
乙二胺和水的共沸物温度降到60℃，进入渗透蒸发装置B，料液侧操作在120kPa压力下，料液测操作温度60℃，膜后压力1kPa，渗透物冷凝后回到精馏塔A中，渗余物为乙二胺产品，纯度99.6%。
实施例3：
质量百分含量为乙二胺80%和水20%的混合物在温度95℃条件下，从精馏塔A中部进料，在200kPa压力下，精馏塔A中进行气液相分离，回流比为5，A塔顶，塔顶为水，温度120℃，纯度99.9%；精馏塔A塔釜温度140℃，塔釜为乙二胺和水的共沸物。
乙二胺和水的共沸物温度降到60℃，进入渗透蒸发装置B，料液侧操作在200kPa压力下，料液测操作温度70℃，膜后压力2kPa，渗透物冷凝后回到精馏塔A中，渗余物为乙二胺产品，纯度99.8%。
实施例4：
质量百分含量为乙二胺50%和水50%的混合物在温度80℃条件下，从精馏塔A中部进料，在100kPa压力下，精馏塔A中进行气液相分离，回流比为10，塔顶温度100℃，A塔顶为水，纯度99.9%；精馏塔A塔釜温度120℃，塔釜为乙二胺和水的共沸物。
乙二胺和水的共沸物温度降到60℃，进入渗透蒸发装置B，料液侧操作在100kPa压力下，料液测操作温度60℃，膜后压力0.5kPa，渗透物冷凝后回到精馏塔A中，渗余物为乙二胺产品，纯度99.9%。
实施例5：
质量百分含量为乙二胺85%和水15%的混合物在温度95℃条件下，从精馏塔A中部进料，在200kPa压力下，精馏塔A中进行气液相分离，回流比为0.5，A塔顶，塔顶为水，温度120℃，纯度99.9%；精馏塔A塔釜温度140℃，塔釜为乙二胺和水的共沸物。
乙二胺和水的共沸物温度降到60℃，进入渗透蒸发装置B，料液侧操作在200kPa压力下，料液测操作温度70℃，膜后压力2kPa，渗透物冷凝后回到精馏塔A中，渗余物为乙二胺产品，纯度99.8%。

Claims (7)

1.一种乙二胺和水共沸物的分离方法，其特征在于，该方法采用精馏塔和渗透蒸发装置，具体操作步骤如下：
（1）乙二胺和水混合物进入精馏塔进行分离，操作压力100kPa～200kPa，塔顶温度100℃～120℃，塔釜温度120℃～142℃，回流比0.5～10，塔顶馏分为纯水，塔釜馏分为乙二胺和水的最高共沸物；
（2）精馏塔的塔釜馏分进入渗透蒸发装置进行分离，料液侧操作压力100kPa～2000kPa，料液测操作温度40℃～100℃，膜后压力0.5kPa～2kPa，料液侧的水优先透过膜进入膜后，渗透物经过冷凝循环至精馏塔，渗余物为产品乙二胺。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的精馏塔操作优选条件为：操作压力为100kPa～120kPa，塔顶温度为100℃～105℃，塔釜温度为120℃～125℃，回流比为0.5～3。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的渗透蒸发装置优选操作条件为：料液侧操作压力100kPa～120kPa，料液测操作温度60℃～65℃，膜后压力0.5kPa～1kPa。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的乙二胺和水的混合物是在乙醇胺临氢还原胺化或者缩合胺化反应后得到的乙二胺粗品，该乙二胺粗品中的乙二胺质量百分含量为50%～85%，水质量百分含量为15%～50%。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的精馏塔采用板式塔、填料塔、或板式和填料结合的组合塔。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的渗透蒸发装置膜组件采用板框式或者螺旋卷式、或者管式和中空纤维膜组件。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的渗透蒸发装置膜组件中的膜材料为乙基纤维素、壳聚糖、陶瓷或沸石膜材料，或者为乙基纤维素、壳聚糖、陶瓷或沸石膜材料的改性材料。
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