CN110256260A - 一种n-甲基二乙醇胺的生产装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种N‑甲基二乙醇胺的生产装置及工艺，生产装置包括一级混合器、二级混合器、反应器、蒸胺塔、脱水塔、引发剂罐、仲胺塔以及产品精制塔。本发明针对目前N‑甲基二乙醇胺生产工艺存在的单耗高、分离工艺复杂、产品纯度低等问题，开发了新的生产装置及精制工艺，产品N‑甲基二乙醇胺纯度从95%提高到99.8%，环氧乙烷单耗从0.95‑1.0降至0.75‑0.8，一甲胺单耗从0.4‑0.45降至0.26‑0.30，过程中产生的中间产物及未反应的一甲胺和少量环氧乙烷均通过分离完全回用，降低了物耗，也大大减少了废液排放。

Description

一种N-甲基二乙醇胺的生产装置及工艺

技术领域

本发明属于石油化工技术领域，具体涉及一种N-甲基二乙醇胺的生产装置及工艺。

背景技术

N-甲基二乙醇胺（MDEA）是无色或浅黄色油状液体，呈弱碱性，具有优良的选择性和热稳定性，蒸汽压较低。在处理酸性气体时，气体气相损失小，对装置腐蚀较微，适于处理天然气、合成气、炼厂气、克劳斯制硫尾气等。同时可以对H2S、CO2气体选择性脱除H2S，特别适合处理CO2、H2S体积比含量高的气体，现已广泛替代气体净化领域中经常使用的其他的胺溶液，市场前景十分广阔。MDEA还可用作杀虫剂、乳化剂、医药中间体。

目前N-甲基二乙醇胺的工业生产主要是采用环氧乙烷和过量的一甲胺反应，环氧乙烷性质比较活泼，与一甲胺很容易发生反应。但是随着温度的升高，反应的选择性与副产物就会随着温度的变化而变化；一方面会生成醇胺类物质脱水缩合生成副产物，一方面环氧乙烷自身聚合。此外，目前工艺多采用碱性催化剂，给产品的分离提纯造成困难。

发明内容

发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种N-甲基二乙醇胺的生产装置及工艺。

技术方案：本发明所述一种N-甲基二乙醇胺的生产装置，包括一级混合器、二级混合器、反应器、蒸胺塔、脱水塔、引发剂罐、仲胺塔以及产品精制塔；所述一级混合器设有进料口和出料口，所述二级混合器设有进料口和出料口，所述一级混合器的出料口与二级混合器的进料口连接，所述二级混合器的出料口与反应器的进料口连接，所述反应器设有出料口，所述反应器出料口与蒸胺塔中部进料口连接，所述蒸胺塔塔顶设有塔顶出料口，其塔底设有塔底出料口，所述蒸胺塔塔顶出料口与一级混合器进料口连接，所述蒸胺塔塔底出料口与脱水塔中部进料口连接，所述脱水塔设有塔顶出料口和塔底出料口，所述脱水塔塔底出料口与仲胺塔中部进料口连接，所述仲胺塔中上部设有侧线采出口，其塔顶设有塔顶出料口，塔底设有塔底出料口，所述仲胺塔塔底出料口与产品精制塔中部进料口连接，所述仲胺塔塔顶出料口与脱水塔塔顶出料口共同与引发剂罐的顶部进料口连接，所述引发剂罐底部出料口与二级混合器进料口连接，所述产品精制塔中上部设有侧线采出口，塔顶设有塔顶出料口，塔底设有塔底出料口，所述产品精制塔塔顶出料口与仲胺塔中部进料口连接。

优选地，所述反应器是管式反应器，工作温度为90℃~150℃，操作压力为2.5MPa~5.0MPa。

优选地，所述蒸胺塔，理论板数为10~15块，操作压力为0.4~0.6MPa。

优选地，所述脱水塔，理论板数为10~15块，操作压力为0.1~0.3MPa。

优选地，所述仲胺塔，理论板数为10~15块，侧线采出口在第2-5块理论板，操作压力为0~0.01MPa。

优选地，所述产品精制塔，理论板数为15-23块，侧线采出口在第6-10块理论板，操作压力为0~0.01MPa。

一种利用上述所述生产装置进行N-甲基二乙醇胺的生产工艺，包括如下步骤：

1）将液化的一甲胺和环氧乙烷由一级混合器进料口进入一级混合器混合后，由一级混合器出料口采出，进入二级混合器进料口；

2）部分脱水塔塔顶采出物料和仲胺塔侧线采出口采出物料经引发剂罐出料口进入二级混合器进料口，与步骤1）采出的物料混合后，由二级混合器出料口采出；

3）将步骤2）二级混合器出料口采出的物料由反应器进料口进入反应器反应，反应后物料由反应器出料口采出；

4）将步骤3）采出的物料由蒸胺塔进料口进入蒸胺塔内，经减压精馏后，未反应的一甲胺由蒸胺塔塔顶出料口采出，经冷凝后返回一级混合器进料口再次参与反应蒸胺塔塔顶出料口采出的轻组分经冷凝后的不凝气含有微量一甲胺和环氧乙烷，进入吸收工段进行吸收后处理，重组分有蒸胺塔塔底出料口采出；

5）将步骤4）采出的重组分由脱水塔进料口进入脱水塔内，经减压精馏后，水和少量未脱除的一甲胺由脱水塔塔顶出料口采出，大部分由引发剂罐进料口进入引发剂罐，小部分进入吸收工段用于吸收步骤3）中产生的不凝气中的微量一甲胺和环氧乙烷，重组分由脱水塔塔底出料口采出；

6）将步骤5）采出的重组分由仲胺塔进料口进入仲胺塔内，经减压精馏后，少量N-甲基乙醇胺和脱水塔中未脱尽的水由仲胺塔塔顶出料口采出，由引发剂罐进料口进入引发剂罐，大量N-甲基乙醇胺由仲胺塔侧线采出口采出，大部分由引发剂罐进料口进入引发剂罐，小部分进入吸收工段用于吸收步骤3）产生的不凝气中的微量一甲胺和环氧乙烷，重组分由仲胺塔塔底出料口采出；

7）将步骤6）采出的重组分由产品精制塔进料口进入产品精制塔内，经减压精馏后，少量N-甲基二乙醇胺和仲胺塔中未脱尽的N-甲基乙醇胺由产品精制塔塔顶出料口采出，由仲胺塔进料口返回仲胺塔继续分离，大量N-甲基二乙醇胺由产品精制塔侧线采出口采出，大部分送产品罐储存，小部分由仲胺塔进料口返回仲胺塔，用于控制仲胺塔进料组成，反应中产生的少量高沸点醚类副产物由产品精制塔塔底出料口采出送副产物罐。

有益效果：（1）本发明中的反应器采用管式反应器及一系列串联的精馏塔，可以通过调整反应温度、压力控制反应进程，减少副反应，提高目标产品收率，未反应的物料通过分离后循环使用，降低原料单耗；产品N-甲基二乙醇胺纯度从95%提高到99.8%，环氧乙烷单耗从0.95-1.0降至0.75-0.8，一甲胺单耗从0.4-0.45降至0.26-0.30，过程中产生的中间产物及未反应的一甲胺和少量环氧乙烷均通过分离完全回用，降低了物耗，也大大减少了废液排放；

（2）本发明利用中间产物N-甲基乙醇胺作为催化剂并配入少量水，反应过程中产生的N-甲基乙醇通过仲胺塔塔顶出料口采出，初次反应加入的水通过脱水塔塔顶出料口采出，两者经引发剂罐后循环进入二级混合器内再次参与反应，既提高了原料利用率，又避免带入新的物质，降低了分离能耗和设备投资；

（3）本发明通过在仲胺塔的中上部设置侧线采出口，采出大量的N-甲基乙醇胺，以及在产品精制塔中上部设置侧线采出口，采出大量的N-甲基二乙醇胺，并将反应产生的少量副产物从产品中分离，可以得到更高纯度的N-甲基二乙醇胺。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图。

图中，1-一级混合器，2-二级混合器，3-反应器，4-蒸胺塔，5-脱水塔，6-引发剂罐，7-仲胺塔，8-产品精制塔。

具体实施方式

下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例：一种N-甲基二乙醇胺的生产装置，包括一级混合器1、二级混合器2、反应器3、蒸胺塔4、脱水塔5、引发剂罐6、仲胺塔7以及产品精制塔8；一级混合器1设有进料口和出料口，二级混合器2设有进料口和出料口，一级混合器1的出料口与二级混合器2的进料口连接，二级混合器2的出料口与反应器3的进料口连接，反应器3是管式反应器3，工作温度为90℃~150℃，操作压力为2.5MPa~5.0MPa，反应器3设有出料口，反应器3出料口与蒸胺塔4中部进料口连接，蒸胺塔4，理论板数为10~15块，操作压力为0.4~0.6MPa，蒸胺塔4塔顶设有塔顶出料口，其塔底设有塔底出料口，蒸胺塔4塔顶出料口与一级混合器1进料口连接，蒸胺塔4塔底出料口与脱水塔5中部进料口连接，脱水塔5，理论板数为10~15块，操作压力为0.1~0.3MPa，脱水塔5设有塔顶出料口和塔底出料口，脱水塔5塔底出料口与仲胺塔7中部进料口连接，仲胺塔7，理论板数为10~15块，侧线采出口在第2-5块理论板，操作压力为0~0.01MPa，仲胺塔7中上部设有侧线采出口，其塔顶设有塔顶出料口，塔底设有塔底出料口，仲胺塔7塔底出料口与产品精制塔8中部进料口连接，仲胺塔7塔顶出料口与脱水塔5塔顶出料口共同与引发剂罐6的顶部进料口连接，引发剂罐6底部出料口与二级混合器2进料口连接，产品精制塔8中上部设有侧线采出口，塔顶设有塔顶出料口，塔底设有塔底出料口，产品精制塔8塔顶出料口与仲胺塔7中部进料口连接，产品精制塔8，理论板数为15-23块，侧线采出口在第6-10块理论板，操作压力为0~0.01MPa。

一种利用上述生产装置进行N-甲基二乙醇胺的生产工艺，包括如下步骤：

a、将液化的一甲胺和环氧乙烷按物质的量比1.5:1进入一级混合器1混合。

b、来自引发剂罐6的N-甲基乙醇胺和水作为反应催化剂与反应原料一同进入二级混合器2混合；

c、将混合后的物料由反应器3进料口进入反应器3反应，反应器3是由多段直管组成的管式反应器3，管长确保物料停留时间在7-10min，每段直管均带有夹套，可通入蒸汽、热水等介质分段控制温度，本实施例中反应温度控制在90℃左右，压力为5.5MPa，反应时间为7.5min，环氧丙烷完全反应，一甲胺转化率66.7%，N-甲基二乙醇胺选择性99.1%，反应后物料由反应器出料口采出；

d、将反应后的物料送入蒸胺塔4内，蒸胺塔4为散堆鲍尔环的填料塔，共10块理论板，进料位置为第5块板，操作压力为0.5MPa，经减压精馏后，未反应的一甲胺由蒸胺塔4塔顶出料口采出，经冷凝后返回一级混合器进料口再次参与反应，不凝气送吸收工段吸收其中微量的一甲胺和环氧乙烷，重组分由蒸胺塔4塔底出料口采出；

e、蒸胺塔4中采出的重组分送入脱水塔5内，脱水塔5采用孔板波纹填料，共12块理论板，进料位置为第6块板，操作压力为0.025MPa，经减压精馏后，副反应产生的水、作为催化剂的水和N-甲基乙醇胺以及少量未脱尽的一甲胺由脱水塔5塔顶出料口采出，冷凝后大部分送入引发剂罐6后返回二级混合器2继续参与反应，小部分作为吸收液进入吸收工段，重组分由脱水塔5塔底出料口采出；

f、将脱水塔5采出的重组分送入仲胺塔7内，仲胺塔7采用孔板波纹填料，共12块理论板，进料位置为第8块板，侧线采出口为第4块板，操作压力为0.001MPa，经减压精馏后，少量N-甲基乙醇胺和脱水塔5中未脱尽的水由仲胺塔7塔顶出料口采出，冷凝后送入引发剂罐6后返回二级混合器2继续参与反应，大量N-甲基乙醇胺由仲胺塔7侧线采出口采出，大部分送入引发剂罐6后返回二级混合器2继续参与反应，小部分作为吸收液进入吸收工段，重组分由仲胺塔7塔底出料口采出；

g、将仲胺塔7采出的重组分送入产品精制塔8内，产品精制塔8采用丝网波纹填料，共15块理论板，进料位置为第11块板，侧线采出口为第8块板，操作压力为0.001MPa，经减压精馏后，少量N-甲基二乙醇胺和仲胺塔7中未脱尽的N-甲基乙醇胺由产品精制塔8塔顶出料口采出，返回仲胺塔7继续分离，大量N-甲基二乙醇胺由产品精制塔8侧线采出口采出，纯度可达到99.8%，大部分送产品罐储存，小部分返回仲胺塔7用于调节仲胺塔7进料组成，反应中产生的少量高沸点醚类副产物由产品精制塔8塔底出料口采出送副产物罐。

根据本实施例进行N-甲基二乙醇胺生产，环氧乙烷单耗为0.75，一甲胺单耗为0.26，环氧乙烷转化率接近100%，N-甲基二乙醇胺选择性99.1%，产品纯度可达99.8%，过程中除少量副产物外，未反应完全的一甲胺和N-甲基乙醇胺均回收后循环使用，不凝气中可能存在的微量一甲胺和环氧乙烷经吸收工段充分吸收后也可循环使用，不产生废气。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (7)

1.一种N-甲基二乙醇胺的生产装置，其特征在于，包括一级混合器、二级混合器、反应器、蒸胺塔、脱水塔、引发剂罐、仲胺塔以及产品精制塔；所述一级混合器设有进料口和出料口，所述二级混合器设有进料口和出料口，所述一级混合器的出料口与二级混合器的进料口连接，所述二级混合器的出料口与反应器的进料口连接，所述反应器设有出料口，所述反应器出料口与蒸胺塔中部进料口连接，所述蒸胺塔塔顶设有塔顶出料口，其塔底设有塔底出料口，所述蒸胺塔塔顶出料口与一级混合器进料口连接，所述蒸胺塔塔底出料口与脱水塔中部进料口连接，所述脱水塔设有塔顶出料口和塔底出料口，所述脱水塔塔底出料口与仲胺塔中部进料口连接，所述仲胺塔中上部设有侧线采出口，其塔顶设有塔顶出料口，塔底设有塔底出料口，所述仲胺塔塔底出料口与产品精制塔中部进料口连接，所述仲胺塔塔顶出料口与脱水塔塔顶出料口共同与引发剂罐的顶部进料口连接，所述引发剂罐底部出料口与二级混合器进料口连接，所述产品精制塔中上部设有侧线采出口，塔顶设有塔顶出料口，塔底设有塔底出料口，所述产品精制塔塔顶出料口与仲胺塔中部进料口连接。

2.根据权利要求1所述的一种N-甲基二乙醇胺的生产装置，其特征在于，所述反应器是管式反应器，工作温度为90℃~150℃，操作压力为2.5MPa~5.0MPa。

3.根据权利要求1所述的一种N-甲基二乙醇胺的生产装置，其特征在于，所述蒸胺塔，理论板数为10~15块，操作压力为0.4~0.6MPa。

4.根据权利要求1所述的一种N-甲基二乙醇胺的生产装置，其特征在于，所述脱水塔，理论板数为10~15块，操作压力为0.1~0.3MPa。

5.根据权利要求1所述的一种N-甲基二乙醇胺的生产装置，其特征在于，所述仲胺塔，理论板数为10~15块，侧线采出口在第2-5块理论板，操作压力为0~0.01MPa。

6.根据权利要求1所述的一种N-甲基二乙醇胺的生产装置，其特征在于，所述产品精制塔，理论板数为15-23块，侧线采出口在第6-10块理论板，操作压力为0~0.01MPa。

7.一种利用权利要求1所述生产装置进行N-甲基二乙醇胺的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1）将液化的一甲胺和环氧乙烷由一级混合器进料口进入一级混合器混合后，由一级混合器出料口采出，进入二级混合器进料口；

2）部分脱水塔塔顶采出物料和仲胺塔侧线采出口采出物料经引发剂罐出料口进入二级混合器进料口，与步骤1）采出的物料混合后，由二级混合器出料口采出；

3）将步骤2）二级混合器出料口采出的物料由反应器进料口进入反应器反应，反应后物料由反应器出料口采出；

4）将步骤3）采出的物料由蒸胺塔进料口进入蒸胺塔内，经减压精馏后，未反应的一甲胺由蒸胺塔塔顶出料口采出，经冷凝后返回一级混合器进料口再次参与反应蒸胺塔塔顶出料口采出的轻组分经冷凝后的不凝气含有微量一甲胺和环氧乙烷，进入吸收工段进行吸收后处理，重组分有蒸胺塔塔底出料口采出；

5）将步骤4）采出的重组分由脱水塔进料口进入脱水塔内，经减压精馏后，水和少量未脱除的一甲胺由脱水塔塔顶出料口采出，大部分由引发剂罐进料口进入引发剂罐，小部分进入吸收工段用于吸收步骤3）中产生的不凝气中的微量一甲胺和环氧乙烷，重组分由脱水塔塔底出料口采出；

6）将步骤5）采出的重组分由仲胺塔进料口进入仲胺塔内，经减压精馏后，少量N-甲基乙醇胺和脱水塔中未脱尽的水由仲胺塔塔顶出料口采出，由引发剂罐进料口进入引发剂罐，大量N-甲基乙醇胺由仲胺塔侧线采出口采出，大部分由引发剂罐进料口进入引发剂罐，小部分进入吸收工段用于吸收步骤3）产生的不凝气中的微量一甲胺和环氧乙烷，重组分由仲胺塔塔底出料口采出；

7）将步骤6）采出的重组分由产品精制塔进料口进入产品精制塔内，经减压精馏后，少量N-甲基二乙醇胺和仲胺塔中未脱尽的N-甲基乙醇胺由产品精制塔塔顶出料口采出，由仲胺塔进料口返回仲胺塔继续分离，大量N-甲基二乙醇胺由产品精制塔侧线采出口采出，大部分送产品罐储存，小部分由仲胺塔进料口返回仲胺塔，用于控制仲胺塔进料组成，反应中产生的少量高沸点醚类副产物由产品精制塔塔底出料口采出送副产物罐。