CN106397219A - 一种丙酮加氢氨化合成异丙胺的方法 - Google Patents

一种丙酮加氢氨化合成异丙胺的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种丙酮加氢氨化合成异丙胺的方法，在反应投料前先用氮气置换反应器内的空气，然后将预热的氢气持续通入反应器内，使反应器内的催化剂温度升至90～180℃、反应器内的压力升至0.2～1.8MPa；将预热后的丙酮、氢气、氨混合物料送入反应器中，在催化剂的存在下于0.2～1.8MPa、90～180℃下进行加氢氨化反应，得到粗产物，制得的粗产物冷却后经气液分离器分离气体和液体，液体即为粗异丙胺。本发明制得的粗异丙胺中的异丙胺含量高，丙酮转化率100％，异丙胺选择性在99.7％以上。

Description

一种丙酮加氢氨化合成异丙胺的方法
一、技术领域
本发明涉及一种已知化合物的合成方法，具体地说是一种丙酮加氢氨化合成异丙胺的方法。
二、背景技术
异丙胺，又称一异丙胺，分子式为C3H9N，无色有挥发性的液体，有氨气味，能与水、乙醇和乙醚混溶。异丙胺是一种重要的精细化工中间体，属于低碳脂肪胺(C2～C8)类产品，可用于生产农药(如除草剂莠去津、扑草净、草甘磷异丙胺盐、苯达松)、医药(如肝乐、心得安、吲哚心安、氯喘等)、染料中间体、橡胶促进剂、硬水处理剂和去垢剂，也用于制造表面活性剂、纺织助剂、增溶剂、洗涤剂、脱毛剂等。
目前异丙胺的合成方法有两种，异丙醇气相氨化合成异丙胺和丙酮加氢氨化合成异丙胺，由于综合考虑原料供应及经济效益，目前工业上普遍采用的是丙酮加氢氨化合成异丙胺。
丙酮加氢氨化合成异丙胺的反应过程如下：
主反应：
副反应：
以丙酮为原料合成异丙胺，丙酮大部分转化为异丙胺，不可避免的会有少部分转化为异丙醇和二异丙胺。工业生产中常用的方法是把异丙醇和二异丙胺循环回反应器继续反应生成异丙胺，随循环量的加大，必然会与丙酮竞争一部分催化剂活性位，造成丙酮处理量降低；二异丙胺循环回反应器中虽可抑制二异丙胺的生成，但是二异丙胺反应生成异丙胺的速度很缓慢，随循环量的加大，易造成反应器中二异丙胺的累积。为控制二异丙胺的浓度，工业生产中常用的方法是定期分离二异丙胺，存在难度大，能耗高的问题。所以如何提高异丙胺的选择性是本领域技术人员研究的重要方向。
三、发明内容
本发明旨在提供一种丙酮加氢氨化合成异丙胺的方法，实现丙酮加氢氨化合成异丙胺的高效、低耗生产。
本发明由丙酮加氢氨化合成异丙胺的方法，具体过程如下：
1、在反应投料前，先用氮气置换反应器内的空气，然后将预热的氢气持续通入反应器内，使反应器内的催化剂温度升至90～180℃、反应器内的压力升至0.2～1.8MPa；
2、将丙酮预热至60～110℃；
3、将氢气和气氨混合得到混合气，将所述混合气预热至60～130℃；
4、将步骤2预热后的丙酮与步骤3预热后的混合气先送入汽化器，用蒸汽加热混合物料至80～130℃，再把混合物料送入过热器，用蒸汽加热混合物料至85～180℃，然后送入步骤1的反应器中，在催化剂的存在下于0.2～1.8MPa、90～180℃下进行加氢氨化反应(反应为连续反应)，得到粗产物，制得的粗产物冷却后经冷却器冷却、气液分离器分离气体和液体，气体主要成分为氢气，可以循环利用；液体为粗异丙胺，粗异丙胺中异丙胺含量＞50％，随后送入分离精制系统。由于副反应少，精制后的异丙胺纯度≥99.8％。
丙酮、氢气、氨的摩尔比为1:1～6:1～6。
丙酮空速为0.1～1.5h-1。
所述反应器为列管式固定床反应器，采用水移热的设计理念，以保持反应过程为等温反应。
所述催化剂为Mo-Co-Ni/Al2O3催化剂，球型结构，易于反应产生热量的扩散。
所述混合物料为丙酮、氢气、氨的气态混合物料。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现着：
本发明制得的粗异丙胺中异丙胺含量高，丙酮转化率100％，异丙胺选择性在99.7％以上，二异丙胺选择性约0.2％，异丙醇选择性约0.1％。
由于副反应少，本发明方法制备得到的粗异丙胺经分离精制后可得到纯度99.8％以上的异丙胺产品。
四、附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
图中，1丙酮罐，2计量泵，3丙酮预热器，4混合气缓冲罐，5混合气预热器，6汽化器，7过热器，8反应器，9冷凝器，10冷却器，11气液分离器，12循环机，13热水槽，14热水泵，15自调阀，16压力表，17测温仪，18流量计。
五、具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，在反应投料前，先用氮气置换等温反应器8内的空气，然后将预热的氢气持续通入反应器8内，使反应器8内的催化剂升温至130℃、反应器8升压至0.85MPa，当催化剂温度、塔内压力升至反应温度、压力时，停止氢气循环。
丙酮罐1中的丙酮经计量泵2泵入丙酮预热器3，用流量计18精确计量丙酮的流量，丙酮在预热器3内用来自热水槽13的热水预热到100℃后进入汽化器6。
循环气缓冲罐4中的氢气用流量计18精确计量送入混合气预热器5；气氨用流量计18精确计量送入混合气预热器5，氢气与气氨在混合气预热器5内充分混合预热，用反应器8底部处理的粗异丙胺换热预热到99℃后进入汽化器6。
丙酮、氢气、气氨的混合气先在汽化器6内用来自热水槽13的低压蒸汽加热至112℃，然后进入过热器7用外来中压蒸汽加热至123℃，最后进入反应器8中，在Mo-Co-Ni/Al2O3催化剂的作用下进行反应，生成粗异丙胺。从反应器8底部出来的粗异丙胺在混合气预热器5，与混合气预热器5内的氢气、气氨混合气换热降温后，依次经过冷凝器9、冷却器10冷却至30℃以下后进入气液分离器11分离。气液分离器11顶部出来的氢气经循环机12加压后进入循环气缓冲罐4。气液分离器11底部出来的粗异丙胺送至分离精制系统。
原料摩尔比控制在丙酮：氢气：氨＝1:1.5:3，由流量计18精确计量。
丙酮空速控制在0.95h-1，由流量计18精确控制。
反应器8内的压力由压力表16测定，通过气液分离器11循环氢气放空量或新鲜氢气补充量控制，维持在0.85MPa，可根据工艺需求进行调节。
反应器8内物料的反应温度由测温仪17测定，反应器8共设置4个测温口，每个测温口设置4个测温仪17。测温仪17插入反应器8列管内，测温点自上至下垂直间距相等。设置测温仪17的列管呈圆周90°夹角均匀布置，位于反应器8中部。反应器8内物料维持在130～131℃进行等温反应。反应器8内物料的反应温度通过反应器8壳程内的热水控制，可根据工艺需求进行调节。
进入反应器8的混合物料的温度由测温仪17测定，可根据工艺需求进行调节。
热水槽13设有自调阀15，可控制热水槽内蒸汽压力、热水温度及热水液位，可根据工艺需求进行调节。
反应结果：粗异丙胺中异丙胺含量52％，丙酮转化率100％，异丙胺选择性在99.7％以上，二异丙胺选择性约0.2％，异丙醇选择性约0.1％。

Claims (5)

1.一种丙酮加氢氨化合成异丙胺的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)在反应投料前，先用氮气置换反应器内的空气，然后将预热的氢气持续通入反应器内，使反应器内的催化剂温度升至90～180℃、反应器内的压力升至0.2～1.8MPa；
(2)将丙酮预热至60～110℃；
(3)将氢气和气氨混合得到混合气，将所述混合气预热至60～130℃；
(4)将步骤(2)预热后的丙酮与步骤(3)预热后的混合气先送入汽化器，用蒸汽加热混合物料至80～130℃，再把混合物料送入过热器，用蒸汽加热混合物料至85～180℃，然后送入步骤(1)的反应器中，在催化剂的存在下于0.2～1.8MPa、90～180℃下进行加氢氨化反应，得到粗产物，制得的粗产物冷却后经冷却器冷却、气液分离器分离气体和液体，气体主要成分为氢气，可以循环利用；液体为粗异丙胺，随后送入分离精制系统；
所述混合物料为丙酮、氢气、氨的气态混合物料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
丙酮、氢气、氨的摩尔比为1:1～6:1～6。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
丙酮空速为0.1～1.5h-1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述反应器为列管式固定床反应器，保持反应过程为等温反应。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述催化剂为Mo-Co-Ni/Al2O3催化剂，球型结构。
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