CN114315612A - 一种连续化生产异丙醇胺的工艺 - Google Patents
一种连续化生产异丙醇胺的工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114315612A CN114315612A CN202111612109.7A CN202111612109A CN114315612A CN 114315612 A CN114315612 A CN 114315612A CN 202111612109 A CN202111612109 A CN 202111612109A CN 114315612 A CN114315612 A CN 114315612A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tower
- isopropanolamine
- heteropoly acid
- loop reactor
- propylene oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- HXKKHQJGJAFBHI-UHFFFAOYSA-N 1-aminopropan-2-ol Chemical compound CC(O)CN HXKKHQJGJAFBHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 68
- 229940102253 isopropanolamine Drugs 0.000 title claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 44
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000011964 heteropoly acid Substances 0.000 claims abstract description 41
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 31
- 230000009615 deamination Effects 0.000 claims description 38
- 238000006481 deamination reaction Methods 0.000 claims description 38
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 30
- LVTYICIALWPMFW-UHFFFAOYSA-N diisopropanolamine Chemical compound CC(O)CNCC(C)O LVTYICIALWPMFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- SLINHMUFWFWBMU-UHFFFAOYSA-N Triisopropanolamine Chemical compound CC(O)CN(CC(C)O)CC(C)O SLINHMUFWFWBMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- 229940043276 diisopropanolamine Drugs 0.000 claims description 10
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 9
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 claims description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 6
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 claims description 5
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 claims description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000006837 decompression Effects 0.000 claims 1
- 238000005292 vacuum distillation Methods 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 11
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 5
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 abstract description 3
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 abstract description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 2
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000000047 product Substances 0.000 description 13
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000003377 acid catalyst Substances 0.000 description 9
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- DHRLEVQXOMLTIM-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid;trioxomolybdenum Chemical compound O=[Mo](=O)=O.O=[Mo](=O)=O.O=[Mo](=O)=O.O=[Mo](=O)=O.O=[Mo](=O)=O.O=[Mo](=O)=O.O=[Mo](=O)=O.O=[Mo](=O)=O.O=[Mo](=O)=O.O=[Mo](=O)=O.O=[Mo](=O)=O.O=[Mo](=O)=O.OP(O)(O)=O DHRLEVQXOMLTIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- IYDGMDWEHDFVQI-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid;trioxotungsten Chemical compound O=[W](=O)=O.O=[W](=O)=O.O=[W](=O)=O.O=[W](=O)=O.O=[W](=O)=O.O=[W](=O)=O.O=[W](=O)=O.O=[W](=O)=O.O=[W](=O)=O.O=[W](=O)=O.O=[W](=O)=O.O=[W](=O)=O.OP(O)(O)=O IYDGMDWEHDFVQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 7
- CGFYHILWFSGVJS-UHFFFAOYSA-N silicic acid;trioxotungsten Chemical compound O[Si](O)(O)O.O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1.O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1.O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1.O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 CGFYHILWFSGVJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 6
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 3
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 3
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 3
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YNAVUWVOSKDBBP-UHFFFAOYSA-N Morpholine Chemical compound C1COCCN1 YNAVUWVOSKDBBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N Piperazine Chemical compound C1CNCCN1 GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 2
- HCMGUYVGXYMWRB-UHFFFAOYSA-N 1-propoxyperoxypropane Chemical compound CCCOOOCCC HCMGUYVGXYMWRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CIVCELMLGDGMKZ-UHFFFAOYSA-N 2,4-dichloro-6-methylpyridine-3-carboxylic acid Chemical compound CC1=CC(Cl)=C(C(O)=O)C(Cl)=N1 CIVCELMLGDGMKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BKMMTJMQCTUHRP-UHFFFAOYSA-N 2-aminopropan-1-ol Chemical compound CC(N)CO BKMMTJMQCTUHRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NMZFDNMDCKNTJO-UHFFFAOYSA-N C(CC)OOCC(C)O Chemical compound C(CC)OOCC(C)O NMZFDNMDCKNTJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N Formic acid Chemical compound OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 239000002216 antistatic agent Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- WHRVRSCEWKLAHX-LQDWTQKMSA-N benzylpenicillin procaine Chemical compound [H+].CCN(CC)CCOC(=O)C1=CC=C(N)C=C1.N([C@H]1[C@H]2SC([C@@H](N2C1=O)C([O-])=O)(C)C)C(=O)CC1=CC=CC=C1 WHRVRSCEWKLAHX-LQDWTQKMSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000002173 cutting fluid Substances 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 229960000525 diphenhydramine hydrochloride Drugs 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 239000012450 pharmaceutical intermediate Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000002453 shampoo Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000271 synthetic detergent Substances 0.000 description 1
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
本发明公开了一种利用回路反应系统连续化生产异丙醇胺的工艺,其中采用固载杂多酸催化剂,以环氧丙烷和液氨为原料。本发明将该固载杂多酸催化剂以回路反应器连续生产系统用于异丙醇胺生产,借助回路反应器良好的混合,在消除环氧丙烷局部浓度过高的弊端同时,更可以使固载杂多酸催化剂与反应液充分接触,极大的发挥固载杂多酸催化剂的催化效果,对一异丙醇胺具有显著的选择性,可达95%以上。
Description
技术领域
本发明属于异丙醇胺生产领域,更具体为一种以固载杂多酸为催化剂、利用回路反应器高效合成异丙醇胺的连续化工艺。
背景技术
一异丙醇胺(MIPA)又称1-氨基-2-丙醇,常温下为无色粘稠状液体,易溶于水和乙醇,其水溶液呈碱性。一异丙醇胺具有广泛的应用:在洗涤剂行业中可用作工业合成洗涤剂、泡沫稳定剂、洗发剂和表面活性剂等;在纤维行业中可用作抗静电剂、精炼剂、纤维润湿剂和抗氧化剂等;在医药中间体行业可合成哌嗪、吗啉、抗生素如普鲁卡因盘尼西林G和苯海拉明盐酸盐等;在金属加工行业可用作金属切削液等。
目前在工业上,异丙醇胺均采用液氨和环氧丙烷在水催化下合成得到。该反应为液相连串反应,反应依次生成一异丙醇胺(MIPA)、二异丙醇胺(DIPA)和三异丙醇胺(TIPA),反应产物为此三种异丙醇胺的混合物,具体连串反应方程式为:
值得注意的是,此连串反应第一步、第二步和第三步的反应热逐步递增,第三步的放热可达151.1KJ/mol,如果环氧丙烷局部浓度过高,很容易使反应向第三步进行,造成温度剧烈升高。因此,控制环氧丙烷的局部浓度是一个关键因素。此外,如果反应体系中环氧丙烷或者水的浓度过高,则会发生一系列副反应,生成三异丙醇胺丙氧基醚、丙二醇和丙二醇丙氧基醚:
根据上述内容可知,若想提高一异丙醇胺含量以及减少副反应的发生,则需要保证反应体系中有足够大的氨环比和足够少的水含量。
CN101265196A公开了一种合成一异丙醇胺的方法。该方法采用92~94wt%的氨水与环氧丙烷混合,并预热至120~125℃,控制氨环摩尔比在10~15之间;之后将混合物料送入反应器,反应温度控制在128~138℃之间,压力控制在12.6~13.8MPa之间,反应1.5~3h;反应之后得到的母液依次经过闪蒸塔、脱水塔和精馏塔进行后处理脱氨、脱水和精馏分离,最终精馏塔塔顶得到精制一异丙醇胺,塔底得到二、三异丙醇胺的混合物。该专利通过工艺参数的调整和控制,能够得到纯度在99wt%以上的一异丙醇胺(1-氨基-2-丙醇),其同分异构体2-氨基-1-丙醇则控制在1wt%以下。但是,该方法采用高压反应釜间歇操作,仍采用水作催化剂,产品质量不稳定,且生成大量的二、三异丙醇胺,而且也未提及一异丙醇胺收率。
CN1800147A公开了一种改善异丙醇胺合成效果的方法,该方法采用多段式列管反应器,将环氧丙烷分为多点加料,提高局部氨环比。另外,在进入反应器前,氨水和环氧丙烷通过一种文丘里和静态混合器的组合体进行混合,其生产装置一异丙醇胺的得率能够达到60%以上。但是,该方法采用的2~8段管式反应器串联,增加了设备投资和操作复杂性,而且一异丙醇胺的得率提高有限,最高也不超过80%。
CN205024124U公开了一种异丙醇胺生产用固定床管式反应器。该反应管体内沿纵向间隔设有若干环氧丙烷进料分布盘,分布盘上方设有氨水进料管,并且相邻分布盘之间填有惰性载体。这种多点式进料反应器能够比较好的提高液氨与环氧丙烷在反应器内部的整体混合程度。另外,该专利也改进了进料液相分布盘的结构,避免了环氧丙烷在分布孔上因张力形成液膜,从而能够均匀地喷出的环氧丙烷。但利用液相分布盘的混合效果并不出众,这种特殊结构的分布盘也不便于加工和维修。而且采用水催化剂,很容易生成大分子的副产,堵塞分布盘上的分布孔。此外,也未提及一异丙醇胺收率。
就目前公开的异丙醇胺的生产方法来看,均以氨水与环氧丙烷为原料,采用釜式、管式或者填料固定床为反应容器。此种合成异丙醇胺的工艺存在着环氧丙烷局部浓度难控、反应条件苛刻、产品收率低、一异丙醇胺选择性差、容易发生副反应以及分离能耗高等问题。因此,亟需找到一种合适的生产工艺,从根本上解决产品收率低、选择性差、副反应多和分离能耗高等问题,同时,通过不断优化工艺条件,达到提高生产效率和产品品质的目的。
发明内容
本发明是为了解决现有技术中以水做催化剂的异丙醇胺生产方法中存在的条件苛刻、产品收率低、一异丙醇胺选择性差、副产物多等问题,同时,为了解决环氧丙烷浓度控制不当,反应容易发生飞温的问题,提供了一种以固载杂多酸为催化剂、利用回路反应器催化胺化连续化制备异丙醇胺的方法。该方法无需水催化,产品收率高、一异丙醇胺选择性好,能够彻底杜绝水引起的副反应。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
首先,本发明提供一种回路反应系统,包括回路反应器、循环泵与换热器构成的循环系统;
所述回路反应器内设置文丘里喷射器,外部设有夹套;
所述文丘里喷射器包括入口、引流口、喷嘴、负压室、混合室和扩压室,所述入口与回路反应器的入口相连通,为循环物料进口;
所述换热器的出口与回路反应器的入口相连,回路反应器的出口分为两路,一路经循环泵与换热器入口相连,另一路与闪蒸塔相连;
进一步地,所述闪蒸塔出口与脱氨塔连接,脱氨塔下游设置有第一精馏塔和任选的第二精馏塔。
本发明还提供一种利用上述回路反应系统连续化生产异丙醇胺的工艺,包括以下步骤:
(1)在回路反应器内加入固载杂多酸催化剂,并通入无水液氨至反应器液位50~80%高度,经高纯氮气置换5~6次后预热至90~100℃,开启循环泵,使物料在换热器和反应器形成初始循环;
(2)步骤(1)中的循环形成后,高速流转的物料会在文丘里喷射器负压室形成的极大的负压,将环氧丙烷和液氨均匀、快速地吸入,被吸入的两种物料在文丘里喷射器混合室内发生碰撞碎化成直径不超过20μm的液滴,并迅速混合发生反应;
以催化剂活性组分杂多酸计,环氧丙烷的质量空速为3.5~7.5h-1,氨与环氧丙烷的投料摩尔比为(7~10):1,反应温度为100~120℃,反应压力为7~10MPaG;
(3)待建立循环30~60min后,开启侧线采出阀门,将步骤(2)得到的反应母液依次泵入闪蒸塔和脱氨塔进行脱氨;
闪蒸塔操作压力为0.7~1.0MpaG;脱氨塔操作压力为1.0~1.5MPaG,操作温度为185~205℃;
(4)将脱氨后物料泵入一异丙醇胺精馏塔(第一精馏塔),在-0.08~-0.1MPaG的操作压力下进行减压精馏,塔顶得到精一异丙醇胺,塔底得到二、三异丙醇胺混合物。
进一步地,还包括步骤(5):步骤(4)中得到的塔底混合物泵入二异丙醇胺精馏塔(第二精馏塔),在-0.08~-0.1MPaG的操作压力下进行减压精馏,塔顶得到精二异丙醇胺,塔底得到三异丙醇胺。
作为优选,文丘里喷射器包括入口、引流口、喷嘴、负压室、混合室和扩压室。所述引流口为四引流口(四个引流口两两相对而设,其中两路引流液氨,另两路引流环氧丙烷,从而可以液氨和环氧丙烷在混合室内相向碰撞),相比于传统单引流口,四引流口可以同时将四股物料快速地吸入负压室,并在混合室发生相对碰撞。负压室与混合室的夹角a为60°~85°,文丘里喷射器的入口内径:喷嘴收口内径:负压室收口内径:混合室收口内径:混合室长度:扩压室长度的比例为(35~40):(1.5~5.5):(0.2~1.2):(2~8):(20~60):(1000~2000),扩压室的开口角度b为5°~20°。
喷嘴处的物料线速度控制在90~150m/s,更优选为100~110m/s。
作为优选,步骤(3)中侧线采出阀将回路反应器中的反应母液引入闪蒸塔,引入比例为回路反应器中循环流量的40~60%;
作为优选,步骤(3)中采用二次脱氨,反应母液首先经过闪蒸塔初次脱氨,之后进入脱氨塔进行二次脱氨;
所述脱氨塔塔顶采出的氨经压缩机增压至与闪蒸塔操作压力相同,与闪蒸塔塔顶排出的氨混合后经冷凝器冷却,返回循环氨罐循环使用。
在步骤(4)中,如要增加二异丙醇胺的产能,则可以将塔顶采出的精一异丙醇胺通入二次管式反应器,按照一异丙醇胺和环氧丙烷5~10:1的投料摩尔比投入环氧丙烷,二次管式反应器出口物料通入一异丙醇胺精馏塔。二次管式反应器的操作温度为175~205℃,操作压力为0.4~0.9MPaG。
本发明中,所述固载杂多酸催化剂优选采用浸渍法制备,具体方法如下:按照一定比例,将杂多酸和载体溶于合适溶剂中,常温常压下搅拌若干时长,搅拌完成后进行干燥、焙烧,得到固载杂多酸催化剂。
优选地,上述固载杂多酸催化剂中的杂多酸以为Fe、P、Si、Co为中心原子,以W、Mo、V、Ta、Cr、Nb中的一种或者多种为配原子。更优选为以P为中心原子,以W和Mo为配原子。
优选地,上述固载杂多酸催化剂中杂多酸所占的质量分数为10~60%,更进一步优选为20~50%。
优选地,上述固载杂多酸催化剂中载体选自活性炭、硅胶、膨润土、TiO2、SiO2、SBA-15和MCM-41中的至少一种,更优选为MCM-41。
优选地,上述固载杂多酸催化剂制备方法中,所采用的溶剂为水、甲醇、乙醇、丙醇和异丙醇中的一种。
优选地,上述固载杂多酸催化剂制备方法中,搅拌时长为2~8h。
优选地,上述固载杂多酸催化剂制备方法中,干燥温度为100~150℃,干燥时间为2-10h。
优选地,上述固载杂多酸催化剂制备方法中,焙烧温度为200~500℃,焙烧时间为6-12h。
将杂多酸固载化,可以大大提高其比表面积,增强其催化活性,也便于催化剂的回收利用。同时,固载杂多酸由于其独特的笼型结构,催化剂体相内杂多酸阴离子具有一定的空隙,液氨和环氧丙烷小分子物质很容易进入其中,借助内部丰富的催化位点生成异丙醇胺,同时,这种独特的晶体结构也能高效地抑制大分子的二、三异丙醇胺的生成,防止环氧丙烷的自聚。将该固载杂多酸催化剂以回路反应器连续生产系统用于异丙醇胺生产,借助回路反应器良好的混合,在消除环氧丙烷局部浓度过高的弊端同时,更可以使固载杂多酸催化剂与反应液充分接触,极大的发挥固载杂多酸催化剂的催化效果,对一异丙醇胺具有显著的选择性,可达95%以上。
本发明的有益效果为:
(1)提供了一种以固载杂多酸催化剂、利用回路反应器催化胺化制备异丙醇胺的连续化生产方法,该方法彻底杜绝了水催化导致的副反应多、一异丙醇胺收率低、后续脱水能耗高、环氧丙烷局部浓度高、放热不均匀等问题,显著降低了生产成本,提高了生产效率;
(2)在回路反应器中设计了四引流口的文丘里喷射器,可使液氨和环氧丙烷达到微米级混合,消除了环氧丙烷局部浓度过高的问题;
(3)提供了一种高效的固载杂多酸催化剂的制备方法,该催化剂制备简单,对一异丙醇胺的催化活性高,回收方便、使用寿命长。
(4)提供了生产异丙醇胺的最佳工艺条件,该方法氨环比低,生产效率高,能耗低,副产物少,产品品质高。
附图说明
图1为本发明连续生产异丙醇胺用回路反应系统的一种结构示意图。
图2为本发明提供的四引流口文丘里喷射器的对称截面结构示意图。
其中,图1中,1为回路反应器,2为回流循环泵,3为换热器,4为闪蒸塔,5为脱氨塔,6为一异丙醇胺精馏塔,7为二异丙醇胺精馏塔,8为压缩机,9为冷凝器,10为二次管式反应器,11为循环氨罐。
图2中,Ⅰ为入口,Ⅱ为喷嘴,Ⅲ为负压室,Ⅳ为混合室,Ⅴ为扩压室。Φ1、Φ2、Φ3和Φ4分别为入口内径、喷嘴收口内径、负压室收口内径和混合室收口内径,L1和L2分别为混合室长度和扩压室长度,a、b分别是负压室与混合室的夹角、扩压室的开口角度。
具体实施方式
下面的实施例将对本发明所提供的工艺予以进一步的说明,但本发明不限于所列出的实施例,还应包括在本发明所要求的权利范围内其它任何公知的改变。
本发明的一种回路反应系统,包括:回路反应器1、回流循环泵2、换热器3构成的循环系统,
所述回路反应器1内设置文丘里喷射器,外部设有夹套;
所述回路反应器1的入口Ⅰ与换热器3的出口相连,回路反应器1的出口分为两路,一路经循环泵2与换热器入口相连,另一路与闪蒸塔4相连;
进一步地,所述闪蒸塔4出口与脱氨塔5连接,脱氨塔下游设置有第一精馏塔6和第二精馏塔7;脱氨塔5塔顶采出的氨经压缩机8增压至与闪蒸塔4操作压力相同,与闪蒸塔4塔顶排出的氨混合后经冷凝器9冷却,返回循环氨罐11循环使用。
固载杂多酸催化剂的制备:
1、实验原料
磷钨酸(H3[P(W3O10)4]·12H2O)、硅钨酸(H3[Si(W3O10)4]·12H2O)、磷钼酸(H3[P(Mo3O10)4]·12H2O):分析纯,西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司,
膨润土、MCM-41、甲醇:分析纯,国药集团化学试剂有限公司
2、制备例
制备例1
催化剂A:固载磷钨酸催化剂
将1.5g磷钨酸和12.55g膨润土加入至三口烧瓶中,再加入70ml甲醇完全溶解,室温下搅拌5h。之后减压除去溶剂,并将产物至于110℃真空干燥箱中干燥6h,干燥完成后在300℃马弗炉下焙烧8h即可制备得到磷钨酸负载量约为10%的固载杂多酸催化剂。通过调整磷钨酸和膨润土的用量,可以制得负载量为20%、30%、40%、50%、60%的固载磷钨酸催化剂。
制备例2
催化剂B:固载磷钼酸催化剂
将1.5g磷钼酸和3.13g MCM-41加入至三口烧瓶中,再加入30ml甲醇完全溶解,室温下搅拌5h。之后减压除去溶剂,并将产物至于120℃真空干燥箱中干燥4h,干燥完成后在250℃马弗炉下活化10h即可制备得到磷钼酸负载量约为30%的固载杂多酸催化剂。通过调整磷钼酸和MCM-41的用量,可以制得负载量为10%、20%、40%、50%、60%的固载磷钼酸催化剂。
制备例3
催化剂C:固载硅钨酸催化剂
将1.5g硅钨酸和1.40g MCM-41加入至三口烧瓶中,再加入30ml甲醇完全溶解,室温下搅拌4h。之后减压除去溶剂,并将产物至于150℃真空干燥箱中干燥2h,干燥完成后在400℃马弗炉下活化6h即可制备得到硅钨酸负载量约为50%的固载杂多酸催化剂。通过调整硅钨酸和MCM-41的用量,可以制得负载量为10%、20%、30%、40%、60%的固载磷钨酸催化剂。
3、实施例
实施例1
文丘里喷射器,负压室与混合室的夹角a为65°,文丘里喷射器的入口内径Φ1:喷嘴收口内径Φ2:负压室收口内径Φ3:混合室收口内径Φ4:混合室长度L1:扩压室长度L2的比例为40:5.5:0.2:5:50:2000,扩压室的开口角度b为5°。
在10L的回路反应器内加入2.31kg负载量为20%的固载磷钨酸催化剂,并通入4.8kg无水液氨,经高纯氮气置换六次后预热至90℃,并开启循环泵,控制文丘里喷射器喷嘴处的物料线速度为100m/s。高速流转的物料会在文丘喷射器负压室形成负压,通过四引流口分别将环氧丙烷和液氨均匀地吸入,液氨和环氧丙烷的进料量分别控制在6.6kg/h和3kg/h,反应温度为105℃,反应压力为7.5MPaG。
建立循环50min后,通过控制侧线采出阀门开度,将反应母液的50%流量依次泵入闪蒸塔和脱氨塔进行脱氨,闪蒸塔操作压力为1.0MPaG,脱氨塔操作压力为1.4MPaG,操作温度为200℃。经检测分析,脱氨物料中一异丙醇胺含量达到90.65wt%,二、三异丙醇胺9.34wt%,其他重组分占0.01wt%。
将脱氨后物料泵入一异丙醇胺精馏塔,塔顶得到精一异丙醇胺,塔底得到二、三异丙醇胺混合物,其中一异丙醇胺精馏塔操作压力控制在-0.08MPaG。
制备例2
文丘里喷射器,负压室与混合室的夹角为70°,文丘里喷射器的入口内径:喷嘴收口内径:负压室收口内径:混合室收口内径:混合室长度:扩压室长度的比例为35:4:0.8:3:55:2000,扩压室的开口角度为10°。
在10L的回路反应器内加入0.825kg负载量为40%的固载磷钼酸催化剂,并通入4.8kg无水液氨,经高纯氮气置换六次后预热至100℃,并开启循环泵,控制文丘里喷射器喷嘴处的物料线速度为110m/s。高速流转的物料会在文丘喷射器负压室形成负压,通过四引流口分别将环氧丙烷和液氨均匀地吸入,液氨和环氧丙烷的进料量分别控制在6.6kg/h和2.25kg/h,反应温度为110℃,反应压力为8.5MPaG。
建立循环60min后,通过控制侧线采出阀门开度,将反应母液的40%流量依次泵入闪蒸塔和脱氨塔进行脱氨,闪蒸塔操作压力为0.7MPaG,脱氨塔操作压力为1.5MPaG,操作温度为205℃。经检测分析,脱氨物料中一异丙醇胺含量达到92.8wt%,二、三异丙醇胺7.19wt%,其他重组分占0.01wt%。将脱氨后物料泵入一异丙醇胺精馏塔,塔顶得到精一异丙醇胺,塔底得到二、三异丙醇胺混合物,其中一异丙醇胺精馏塔操作压力控制在-0.08MPaG。
将塔顶采出的精一异丙醇胺通入二次管式反应器,按照一异丙醇胺和环氧丙烷10:1的投料摩尔比再次投入环氧丙烷。二次管式反应器的操作温度为205℃,操作压力为0.9MPaG。二次管式反应器出口反应液依次经一异丙醇胺精馏塔、二异丙醇胺精馏塔精馏分离,最终在塔顶得到精二异丙醇胺。其中,二异丙醇胺精馏塔操作压力为-0.1MPaG。
制备例3
文丘里喷射器,负压室与混合室的夹角为85°,文丘里喷射器的入口内径:喷嘴收口内径:负压室收口内径:混合室收口内径:混合室长度:扩压室长度的比例为35:4:1:8:45:1500,扩压室的开口角度为15°。
在10L的回路反应器内加入1.056kg负载量为40%的固载硅钨酸催化剂,并通入4.8kg无水液氨,经高纯氮气置换六次后预热至105℃,并开启循环泵,控制文丘里喷射器喷嘴处的物料线速度为110m/s。高速流转的物料会在文丘喷射器负压室形成负压,通过四引流口分别将环氧丙烷和液氨均匀地吸入,液氨和环氧丙烷的进料量分别控制在6.6kg/h和2.65kg/h,反应温度为115℃,反应压力为8MPaG。
建立循环30min后,通过控制侧线采出阀门开度,将反应母液的60%流量依次泵入闪蒸塔和脱氨塔进行脱氨,闪蒸塔操作压力为0.8MPaG,脱氨塔操作压力为1.0MPaG,操作温度为185℃。经检测分析,脱氨物料中一异丙醇胺含量达到95.8wt%,二、三异丙醇胺4.19wt%,其他重组分占0.01wt%。
将脱氨后物料泵入一异丙醇胺精馏塔,塔顶得到精一异丙醇胺,塔底得到二、三异丙醇胺混合物,其中一异丙醇胺精馏塔操作压力控制在-0.08MPaG。
对比例1
在前述实施例3中,将回路反应器中的四引流口文丘里喷射器更改为单引流口。高速流转的物料在文丘喷射器负压室形成负压,通过单引流口同时将环氧丙烷和液氨吸入,液氨和环氧丙烷的进料量分别控制在6.6kg/h和2.65kg/h,反应温度为115℃,反应压力为8MPaG。
待循环30min后,通过控制侧线采出阀门开度,将反应母液的60%流量依次泵入闪蒸塔和脱氨塔进行脱氨,闪蒸塔操作压力为0.8MPaG,脱氨塔操作压力为1.0MPaG,操作温度为185℃。经检测分析,脱氨物料中一异丙醇胺含量达到70.5wt%,二、三异丙醇胺29.35wt%,其他重组分占0.15wt%。
对比例2
在前述实施例3中,将催化剂更换为不加负载的硅钨酸杂多酸,在相同的操作条件下,对产物进行分析检测,结果表明脱氨物料中一异丙醇胺含量为63.4wt%,二、三异丙醇胺36.08wt%,其他重组分占0.52wt%。
对比例3
在回路反应器中,采用现有技术条件下,利用水做催化剂的方法生产异丙醇胺,在与实施例3相同的操作条件下,对产物进行分析检测,结果表明脱氨物料中一异丙醇胺含量为59.8wt%,二、三异丙醇胺38.7wt%,其他重组分占1.5wt%。
Claims (9)
1.一种回路反应系统,包括回路反应器、循环泵与换热器构成的循环系统;
所述回路反应器内设置文丘里喷射器,外部设有夹套;
所述文丘里喷射器包括入口、引流口、喷嘴、负压室、混合室和扩压室,所述入口与回路反应器的入口相连通,为循环物料进口;
所述换热器的出口与回路反应器的入口相连,回路反应器的出口分为两路,一路经循环泵与换热器入口相连,另一路与闪蒸塔相连;
进一步地,所述闪蒸塔出口与脱氨塔连接,脱氨塔下游设置有第一精馏塔和任选的第二精馏塔。
2.根据权利要求1所述的回路反应系统,其中,文丘里喷射器的引流口为四引流口,四个引流口两两相对而设,其中两路引流液氨,另两路引流环氧丙烷,负压室与混合室的夹角a为60°~85°,文丘里喷射器的入口内径:喷嘴收口内径:负压室收口内径:混合室收口内径:混合室长度:扩压室长度的比例为(35~40):(1.5~5.5):(0.2~1.2):(2~8):(20~60):(1000~2000),扩压室的开口角度b为5°~20°。
3.一种连续化生产异丙醇胺的方法,包括以下步骤:
(1)在回路反应器内加入固载杂多酸催化剂,通入无水液氨,预热,开启循环泵,使物料在换热器和反应器形成初始循环;
(2)步骤(1)中的循环形成后,将环氧丙烷和液氨吸入,被吸入的两种物料迅速混合发生反应;
(3)待建立循环一段时间后,开启侧线采出阀门,将步骤(2)得到的反应母液依次泵入闪蒸塔和脱氨塔进行脱氨;
(4)将脱氨后物料泵入一异丙醇胺精馏塔(第一精馏塔),进行减压精馏,塔顶得到精一异丙醇胺,塔底得到二异丙醇胺、三异丙醇胺混合物。
4.根据权利要求3所述的方法,其中,步骤(1)中,固载杂多酸催化剂中载体选自活性炭、硅胶、膨润土、TiO2、SiO2、SBA-15和MCM-41中的至少一种;
杂多酸以为Fe、P、Si、Co为中心原子,以W、Mo、V、Ta、Cr、Nb中的一种或者多种为配原子;
固载杂多酸催化剂中杂多酸所占的质量分数为10~60%。
5.根据权利要求3或4所述的方法,其中,步骤(1)中,通入无水液氨至反应器液位50~80%高度,预热至90~100℃。
6.根据权利要求3-5任一项所述的方法,其中,步骤(2)中,以催化剂活性组分杂多酸计,环氧丙烷的质量空速为3.5~7.5h-1;氨与环氧丙烷的投料摩尔比为(7~10):1;反应温度为100~120℃,反应压力为7~10MPaG。
7.根据权利要求3-6任一项所述的方法,其中,步骤(3)中,所述一段时间为30~60min,侧线采出比例为回路反应器中循环流量的40~60%。
8.根据权利要求3-7任一项所述的方法,其中,步骤(3)中,闪蒸塔操作压力为0.7~1.0MpaG;脱氨塔操作压力为1.0~1.5MPaG,操作温度为185~205℃。
9.根据权利要求3-8任一项所述的方法,其中,步骤(4)中,减压精馏的操作压力在-0.08~-0.1MPaG。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111612109.7A CN114315612B (zh) | 2021-12-27 | 2021-12-27 | 一种连续化生产异丙醇胺的工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111612109.7A CN114315612B (zh) | 2021-12-27 | 2021-12-27 | 一种连续化生产异丙醇胺的工艺 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114315612A true CN114315612A (zh) | 2022-04-12 |
CN114315612B CN114315612B (zh) | 2024-02-02 |
Family
ID=81012907
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111612109.7A Active CN114315612B (zh) | 2021-12-27 | 2021-12-27 | 一种连续化生产异丙醇胺的工艺 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114315612B (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115445535A (zh) * | 2022-08-26 | 2022-12-09 | 华中师范大学 | 基于自动循环式液滴纳米光催化反应器的光催化工艺 |
CN116082171A (zh) * | 2023-04-11 | 2023-05-09 | 山东友泉新材料有限公司 | 一种吸水分子筛在制备异丙醇胺中的应用和异丙醇胺的制备方法 |
CN117225335A (zh) * | 2023-11-14 | 2023-12-15 | 东营市俊源石油技术开发有限公司 | 一种多硫化合物合成用外传质传热循环的回路反应器 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU791738A1 (ru) * | 1978-11-22 | 1980-12-30 | Предприятие П/Я В-8771 | Способ получени триалканоламинов |
US5599999A (en) * | 1993-11-02 | 1997-02-04 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | Process for preparation for alkanolamine, catalyst used in the process and process for preparation of the catalyst |
DE10028636A1 (de) * | 2000-06-09 | 2001-12-13 | Basf Ag | Verfahren zur Herstellung von Alkanolaminen |
CN101786957A (zh) * | 2010-03-24 | 2010-07-28 | 山东东大一诺威新材料有限公司 | 异丙醇胺的生产方法 |
CN105085283A (zh) * | 2014-05-14 | 2015-11-25 | 中国石油化工股份有限公司 | 生产三乙醇胺的方法 |
CN208727464U (zh) * | 2018-08-29 | 2019-04-12 | 威海新元化工机械有限公司 | 一种用于气液连续化生产的回路反应系统 |
CN110327967A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-10-15 | 山东达民化工股份有限公司 | 催化剂及其制备方法及应用该催化剂的异丙醇安生产工艺 |
CN112076780A (zh) * | 2020-09-22 | 2020-12-15 | 山东达民化工股份有限公司 | 一种异丙醇胺的催化制备方法 |
CN113416119A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-09-21 | 四川圣效科技股份有限公司 | 一种采用回路反应器合成4,4’-二羟基联苯的方法 |
-
2021
- 2021-12-27 CN CN202111612109.7A patent/CN114315612B/zh active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU791738A1 (ru) * | 1978-11-22 | 1980-12-30 | Предприятие П/Я В-8771 | Способ получени триалканоламинов |
US5599999A (en) * | 1993-11-02 | 1997-02-04 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | Process for preparation for alkanolamine, catalyst used in the process and process for preparation of the catalyst |
DE10028636A1 (de) * | 2000-06-09 | 2001-12-13 | Basf Ag | Verfahren zur Herstellung von Alkanolaminen |
CN101786957A (zh) * | 2010-03-24 | 2010-07-28 | 山东东大一诺威新材料有限公司 | 异丙醇胺的生产方法 |
CN105085283A (zh) * | 2014-05-14 | 2015-11-25 | 中国石油化工股份有限公司 | 生产三乙醇胺的方法 |
CN208727464U (zh) * | 2018-08-29 | 2019-04-12 | 威海新元化工机械有限公司 | 一种用于气液连续化生产的回路反应系统 |
CN110327967A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-10-15 | 山东达民化工股份有限公司 | 催化剂及其制备方法及应用该催化剂的异丙醇安生产工艺 |
CN112076780A (zh) * | 2020-09-22 | 2020-12-15 | 山东达民化工股份有限公司 | 一种异丙醇胺的催化制备方法 |
CN113416119A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-09-21 | 四川圣效科技股份有限公司 | 一种采用回路反应器合成4,4’-二羟基联苯的方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
冯汝明 等: "环氧乙烷胺化制乙醇胺", 化学进展, vol. 21, no. 7, pages 1636 - 1643 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115445535A (zh) * | 2022-08-26 | 2022-12-09 | 华中师范大学 | 基于自动循环式液滴纳米光催化反应器的光催化工艺 |
CN116082171A (zh) * | 2023-04-11 | 2023-05-09 | 山东友泉新材料有限公司 | 一种吸水分子筛在制备异丙醇胺中的应用和异丙醇胺的制备方法 |
CN117225335A (zh) * | 2023-11-14 | 2023-12-15 | 东营市俊源石油技术开发有限公司 | 一种多硫化合物合成用外传质传热循环的回路反应器 |
CN117225335B (zh) * | 2023-11-14 | 2024-02-13 | 东营市俊源石油技术开发有限公司 | 一种多硫化合物合成用外传质传热循环的回路反应器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114315612B (zh) | 2024-02-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN114315612A (zh) | 一种连续化生产异丙醇胺的工艺 | |
CN104557784B (zh) | 一种生产环氧丙烷的方法 | |
WO2021078239A1 (zh) | 气液鼓泡床反应器、反应系统以及合成碳酸酯的方法 | |
CN108033875B (zh) | 一种连续生产二元醇醚的系统及其方法 | |
CN106478586B (zh) | 碳酸乙烯酯的合成工艺 | |
CN106478583B (zh) | 碳酸乙烯酯的合成方法 | |
CN105037274A (zh) | 一种连续化合成苯并咪唑类化合物的方法 | |
CN102786499B (zh) | 一种制备环氧环己烷的方法 | |
WO2021093292A1 (zh) | 一种2-(2-氨基-丙氧基)乙醇和聚醚多元醇的联产方法 | |
CN112939798B (zh) | 一种金刚烷胺的制备方法 | |
CN103342641B (zh) | 一种由丁烯与醋酸合成醋酸仲丁酯的方法 | |
CN106084197A (zh) | 一种窄分布聚醚的制备方法 | |
CN111018809B (zh) | 一种用于处理苯乙烯环氧化反应液的负载体系及方法 | |
CN112142689A (zh) | 一种利用环己烯制备环氧环己烷的方法及系统 | |
CN102010296B (zh) | 由环戊烯水合制环戊醇的方法 | |
CN109096058B (zh) | 一种环氧烷烃的开环反应装置 | |
CN109956845A (zh) | 一种丙烯聚合制备壬烯的工艺方法 | |
CN107188789A (zh) | 一种催化反应精馏生产聚甲氧基二烷基醚的方法 | |
CN106278913A (zh) | 生产乙醇胺的方法 | |
CN102786500A (zh) | 一种环氧环己烷的制备方法 | |
EP2628736B1 (en) | Refining method for crude propylene oxide product and preparation method for propylene oxide | |
CN109701360B (zh) | 低碳烯烃与醋酸共氧化产品气中二氧化碳的脱除与利用装置与方法 | |
CN103772198B (zh) | 催化剂组合装填的草酸酯生产方法 | |
CN111718236B (zh) | 一种脂肪族二元醇的制备方法 | |
CN102786501B (zh) | 一种多相催化环氧化制备环氧环己烷的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |