專利名稱：一種n-甲基二乙醇胺的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種有機胺產(chǎn)品的制備技術領域，特別是涉及一種N-甲基二乙醇胺的制備工藝。
背景技術：
N-甲基二乙醇胺(N-Methyl diethanolamine),俗稱MDEA,是一種有氨味無色或微黃色粘稠液體，易燃且能與水、醇互溶，微溶于醚。MDEA被廣泛應用于油田氣和煤氣、天然氣的脫硫凈化、乳化劑和酸性氣體吸收劑、酸堿控制劑、聚氨酯泡沫催化劑。可在活化劑參與下脫除合成氨中產(chǎn)生的C02以及H2S。另外，還可以作為殺蟲劑、乳化劑、織物助劑的半成品、抗腫瘤藥物鹽酸氮芥的中間體、胺基甲酸酯涂料的催化劑、纖維助劑等，同時，也是油漆的一種促干劑。目前，生產(chǎn)N-甲基二乙醇胺的制備方法有環(huán)氧乙烷與甲胺開環(huán)反應、乙醇胺與甲醇甲基化反應、乙醇胺與甲醛催化加氫反應、氯乙醇與甲胺金和取代反應等多種方法，但是在生產(chǎn)工藝方面存在如反應副反應較多、轉化率較低、單耗比偏高、溫度較高、收率偏低等問題。例如:中國發(fā)明專利申請(公開號為:CN101265195A、CN101506144A)均直接在常溫常壓下混合原料，而由于原料一甲胺常溫下為氣態(tài)，環(huán)氧乙烷為液態(tài)，兩者混合為氣液兩相混合，非均相混合會導原料混和不充分，因此只能使一甲胺用量大量過量來保證環(huán)氧乙烷的充分反映。并且上述反應需在較高溫度進行，導致反應時間長、轉化率低、副反應過多等問題。由于精餾塔塔釜和塔頂溫度相差較小，且真空度不高，還存在精餾產(chǎn)品難以分離完全，產(chǎn)品純度低、質(zhì)量不佳等問題。另外，工藝中沒有提餾段，不能滿足連續(xù)精餾的要求，無法實現(xiàn)連續(xù)精餾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于改進現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種能降低反應溫度、減少原料單耗、降低能耗，同時提高收率，提高原料選擇性、降低雜質(zhì)含量同時提高產(chǎn)品色純度的方法，很適合中等規(guī)模以上的有機胺企業(yè)生產(chǎn)。本發(fā)明采用的技術方案是:—種N-甲基二乙醇胺的制備方法，所述方法包括以下步驟:(I)將原料一甲胺和環(huán)氧乙烷分別經(jīng)計量泵，按照一甲胺和環(huán)氧乙烷的物質(zhì)的量之比為1.5 1.8:1調(diào)節(jié)流量，分別導入兩個U形列管式換熱器中，用冷卻劑冷卻至(T2°C，冷卻后的原料進入混合器充分混合，所述混合器中壓力為0.Γ0.5MPa，得到的混合原料進入高壓反應釜，反應壓力為4.5 5MPa，反應溫度12(Tl35°C，塔釜出料；(2)將高壓反 應釜的塔釜出料通入蒸胺塔，側線進料，蒸餾脫胺回收一甲胺，塔釜溫度155 175°C，塔體壓力為0.f 0.4MPa，蒸胺塔的塔釜液通入閃蒸塔，側線進料，閃蒸塔的塔體真空度-0.09^-0.098MPa，除去水份和低沸點輕組分雜質(zhì)，閃蒸塔的塔釜液經(jīng)蒸餾分離，制得所述N-甲基二乙醇胺。所述步驟(I)中，所述列管式換熱器可以為各種類型的列管式換熱器，優(yōu)選為U形列管式換熱器，單殼程兩管程，原料走管程，冷卻劑走殼程，兩管程有利于原料的充分冷卻。所述換熱器中，殼程中的壓力為0.Γ0.3MPa，管程中的壓力為0.4^0.5MPa。所述冷卻劑優(yōu)選為液氨。所述步驟(I)中，反應的時間通常為4 5min。所述混合器優(yōu)選由一級混合器和二級混合器組成，一級混合器和二級混合器壓力均為 0.4 0.5MPa。所述混合器的外層設有保溫層，保證混合原料的溫度保持在(T2°C。本發(fā)明所述閃蒸塔塔釜液經(jīng)蒸餾分離，優(yōu)選將所述閃蒸塔的塔釜液經(jīng)過三級串聯(lián)蒸餾裝置分離，將所述閃蒸塔塔釜液通入粗蒸餾塔，側線進料，塔釜溫度145 165°C，塔體真空度在-0.08^-0.095MPa,粗蒸餾塔的塔頂組分進入一級精餾塔，側線進料，塔釜溫度155 165°C，塔頂溫度為110 125°C，塔內(nèi)真空度-0.06 -OMPa，一級精餾塔的塔頂組分進入二級精餾塔，側線進料，二級精餾塔的塔釜溫度145 165°C，塔頂溫度為7(T95°C，塔內(nèi)真空度-0.8(T-0.95MPa， 收集二級精餾塔塔頂組分即為N-甲基二乙醇胺。所述一級精餾塔或二級精餾塔為孔板式填料塔，所用填料為壓延孔環(huán)，塔內(nèi)設置為高效壓延孔板波紋填料。本發(fā)明所述高壓反應釜通常為渦流式全混流反應釜。所述蒸胺塔的塔頂組分可以經(jīng)冷凝器冷凝，得到回收的一甲胺，送入一甲胺壓力儲罐中儲存，并循環(huán)利用。所述粗蒸餾塔的塔底組分和一級精餾塔的塔底組分可送入循環(huán)液儲存槽回收，再送入閃蒸塔循環(huán)處理。進一步，優(yōu)選本發(fā)明方法按以下步驟進行:(I)將原料一甲胺和環(huán)氧乙烷分別經(jīng)計量泵，按照一甲胺和環(huán)氧乙烷的物質(zhì)的量之比為1.5^1.8:1調(diào)節(jié)流量，分別導入兩個U型列管式換熱器中，用液氨冷卻至(T2°C，U型列管式換熱器為單殼程兩管程，原料走管程，液氨走殼程，殼程中的壓力為0.Γ0.3MPa，管程中的壓力為0.Γ0.5MPa ;冷卻后的原料依次進入一級混合器、二級混合器充分混合，所述混合器壓力為0.4^0.5MPa，得到的混合原料進入高壓反應釜，反應壓力為4.5飛MPa，反應溫度12(Tl35°C，反應的時間為Γ5π η，塔釜出料；(2)將高壓反應釜的塔釜出料通入蒸胺塔，側線進料，脫胺回收一甲胺，塔釜溫度155 175°C，塔體壓力為0.Γ0.4MPa，蒸胺塔的塔釜液通入閃蒸塔，側線進料，閃蒸塔的塔體真空度在-0.09^-0.098MPa，除去水份和低沸點輕組分雜質(zhì)，閃蒸塔的塔釜液通入粗蒸餾塔，側線進料，塔釜溫度145 165°C，塔體真空度在-0.08^-0.095MPa，粗蒸餾塔的塔頂組分進入一級精餾塔，側線進料，塔釜溫度155 165°C，塔頂溫度為11(T125°C，塔內(nèi)真空度-0.06'0MPa，一級精餾塔的塔頂組分進入二級精餾塔，側線進料，二級精餾塔的塔釜溫度145 165°C，塔頂溫度為70 95°C，塔內(nèi)真空度-0.80^-0.95MPa，收集二級精餾塔塔頂組分即為N-甲基二乙醇胺。本發(fā)明的有益效果在于，原料在進入反應釜前先通過換熱器，經(jīng)液氨冷卻，使一甲胺為液相，然后在混合器中與液相的環(huán)氧乙烷均相混合，從而使原料能夠充分混合，有利于原料充分反應，因此本發(fā)明方法的反應時間短，副反應少，選擇性高。并且提高了一甲胺的利用率，可以減少一甲胺的過量用量，一甲胺與環(huán)氧乙烷的用量比僅為1.5:1，節(jié)省原料成本。粗蒸餾產(chǎn)物再經(jīng)兩級精餾塔精餾分離，得到產(chǎn)物純度高，收率大。本發(fā)明解決了現(xiàn)有工藝中預混合不充分造成的反應時間過長、轉化率低、副反應過多以及循環(huán)液進入副產(chǎn)物過多的問題。本發(fā)明還通過初蒸餾循環(huán)液的方式有效地解決了上述產(chǎn)物中帶入大量雜質(zhì)的問題，也使得后續(xù)精餾過程耗能大大降低。本發(fā)明使粗產(chǎn)品MDEA含量由原工藝的70 80%升到90%以上，提高了反應的收率，粗產(chǎn)品的水分從10%左右降至3%以內(nèi)，粗產(chǎn)品雜質(zhì)由原來的1.7%降到0.4%。降低了原料單耗，降低了能源消耗，同樣也避免了污染環(huán)境。


圖1:N-甲基二乙醇胺的一種優(yōu)選制備方法的工藝流程圖；圖2:冷卻和預混合的工藝流程圖。圖中冷卻器也就是換熱器。圖1中，I—環(huán)氧乙烷儲槽；2——甲胺儲槽；3——甲胺泵；4——環(huán)氧乙烷泵；5—換熱器；6—液氨壓縮器；7-1——級混合器；7-2—二級混合器；8——甲胺回收槽；9一一冷凝器；10—高壓反應釜；11—循環(huán)液儲槽；12—蒸胺塔；13—閃蒸塔；14—粗蒸餾塔；15——級精餾塔；16—二級精餾塔；17—產(chǎn)品儲槽；18——重組分回收槽；0——輕組分儲槽。
具體實施例方式下面以具體實施例來對本發(fā)明做進一步說明，但本發(fā)明的保護范圍不限于此。實施例1:結合圖1 對本發(fā)明方法進行說明，圖1所示流程是本發(fā)明工藝的一種優(yōu)選。(I)將環(huán)氧乙烷和一甲胺原料分別經(jīng)計量泵環(huán)氧乙烷泵4和一甲胺泵3，按照一甲胺和環(huán)氧乙烷的物質(zhì)的量之比為1.5:1調(diào)節(jié)流量，分別導入兩個換熱器5中冷卻，5為U型列管式換熱器，單殼程兩管程，采用液氨冷卻，原料走管程，液氨走殼程，殼程中的壓力為
0.Γ0.3MPa，管程中的壓力為0.4^0.5MPa，將原料冷卻到2°C，冷卻的原料都通入一級混合器7-1、二級混合器7-2充分混合，一級混合器和二級混合器的壓力在0.Γ0.5MPa，得到混合原料。(2)將混合原料進入高壓反應釜10中反應，所述高壓反應釜為渦流式全混流反應釜，并將其壓力設置為4.5MPa，溫度控制在128 135°C的條件下反應Γ5π η，生成N-甲基二乙醇胺的混合液。(3)將所述的反應釜10的塔釜出料(含有N-甲基二乙醇胺的混合溶液)通入蒸胺塔12，側線進料，蒸胺塔的塔釜溫度165°C，塔體壓力為0.2MPa。蒸溜脫胺回收一甲胺原料，并將塔頂組分一甲胺回送到冷凝器9中冷凝，將冷凝的一甲胺送入一甲胺回收槽8中儲存，并循環(huán)使用；(4)將從蒸胺塔12的塔釜液(N-甲基二乙醇胺粗產(chǎn)品)通入閃蒸塔12里，閃蒸塔的塔體真空度為-0.095MPa，側線進料，進行閃蒸分離，去除粗產(chǎn)品中的水分和輕組分雜質(zhì)，塔頂輕組分送入輕組分儲槽O中處理，閃蒸塔12的塔釜液通入粗蒸餾塔13，側線進料，塔釜溫度150°C，塔體真空度為_0.09MPa。粗產(chǎn)物從粗蒸餾的塔頂輕組分蒸出，塔底重組份進入循環(huán)液儲槽11，再循環(huán)進入閃蒸塔。(5)將粗蒸餾塔的塔頂輕組分送入一級精餾塔15中，塔頂溫度為120°C，塔釜溫度155°C，塔內(nèi)真空度為-0.03MPa，側線進料。將一級精餾塔的塔頂輕組分送入二級精餾塔16，側線進料，塔頂溫度為95°C，塔釜溫度165°C，塔內(nèi)真空度在_0.92MPa，收集二級精餾塔的塔頂組分即為N-甲基二乙醇胺。一級精餾塔的塔釜重組份送入循環(huán)液儲槽11中，二級精餾塔塔釜重組份送入重組分回收槽18處理。得到的N-甲基二乙醇胺產(chǎn)品的收率為91.3%，選擇性為94.0%，產(chǎn)品的色純度很好。比較例1:各技術條件同實施例1，在本實例中未解釋的特征，采用實施例1中的解釋，所不同的是:(I)將環(huán)氧乙烷I和一甲胺2原料分別導入換熱器5中冷卻，將原料冷卻到8°C，冷卻后的原料通入到通入一級混合器7-1、二級混合器7-2充分混合。(2)將預混后混合原料進入高壓反應釜10中反應，并將其壓力設置為5MPa，溫度控制在135°C的條件下反應4 5min。得到的N-甲基二乙醇胺產(chǎn)品的收率為86.2%，選擇性為88.3%，產(chǎn)品的色純度很好。但與實施例1相比，收率和選擇性均下降到90%以下，這是因為步驟(I)中換熱冷卻時的溫度較高，導致反應原料在后續(xù)的混合器中混合不均勻，從而收率和選擇性也下降。實施例2:各技術條件同實施例1，所不同的是:步驟(5)中，一級精餾塔的塔頂溫度為110°C，塔內(nèi)真空度在-0.06MPa。二級精餾塔的塔頂溫度為88°C，塔內(nèi)真空度在-0.95MPa。得到的N-甲基二乙醇胺產(chǎn)品的收率為90.4%，選擇性為94.1%，產(chǎn)品的色純度很好。比較例2:(I)將環(huán)氧乙烷和一甲胺原料分別通過計量泵，按照一甲胺和環(huán)氧乙烷的物質(zhì)的量之比為1.5:1調(diào)節(jié)流量，不經(jīng)過換熱器5，直接導入一級混合器7-1和二級混合器7-2中，常溫、0.4 0.5MPa下混合。后續(xù)步驟(2)、(3)、(4)、(5)同實施例1。得到的N-甲基二乙醇胺產(chǎn)品的收率為84.1%，選擇性為85.7%，產(chǎn)品的色純度較差，偏淡黃色?？梢娭苯映夯旌吓c冷卻后再混合相比收率和選擇性偏低，冷卻后再混合的工藝的收率和選擇性均在90%以上。最后要說明的是。以上實施實例僅用于本發(fā)明的技術方案，而不是對本發(fā)明保護的范圍限制，雖然參照最 佳實例對本發(fā)明做了詳細說明，本領域的一般工作人員應當理解，可以對本發(fā)明的工藝方案進行替換或者修改，而不脫離本發(fā)明技術方案的實質(zhì)和范圍。
權利要求
1.一種N-甲基二乙醇胺的制備方法，其特征在于所述方法包括以下步驟: (1)將原料一甲胺和環(huán)氧乙烷分別經(jīng)計量泵，按照一甲胺和環(huán)氧乙烷的物質(zhì)的量之比為1.5 1.8:1調(diào)節(jié)流量，分別導入兩個列管式換熱器中，用冷卻劑冷卻至(T2°C，冷卻后的原料進入混合器充分混合，所述混合器壓力為0.Γ0.5MPa，得到的混合原料進入高壓反應釜，反應壓力為4.5 5MPa，反應溫度12(Tl35°C，塔釜出料； (2)將高壓反應釜的塔釜出料通入蒸胺塔，側線進料，蒸餾脫胺回收一甲胺，塔釜溫度155 175°C，塔體壓力為0.Γ0.4MPa，蒸胺塔的塔釜液通入閃蒸塔，側線進料，閃蒸塔的塔體真空度在-0.09^-0.098MPa，除去水份和低沸點輕組分雜質(zhì)，閃蒸塔的塔釜液經(jīng)蒸餾分離，制得所述N-甲基二乙醇胺。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(I)中，所述列管式換熱器為U形列管式換熱器，單殼程兩管程，原料走管程，冷卻劑走殼程，殼程中的壓力為0.Γ0.3MPa，管程中的壓力為0.4 0.5MPa。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于所述冷卻劑為液氨。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(I)中，反應的時間為Γ5π η。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(I)中，所述混合器包括一級混合器和二級混合器，一級混合器和二級混合器壓力為0.Γ0.5MPa。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述閃蒸塔塔釜液經(jīng)蒸餾分離，是將所述閃蒸塔的塔釜液經(jīng)過三級串聯(lián)蒸餾裝置分離，將所述閃蒸塔塔釜液通入粗蒸餾塔，側線進料，塔釜溫度145 165°C，塔體真空度在-0.08^-0.095MPa，粗蒸餾塔的塔頂組分進入一級精餾塔，側線進料，塔釜溫度155 165°C，塔頂溫度為11(T125°C，塔內(nèi)真空度-0.06 -OMPa，一級精餾塔的塔頂組分進入二級精餾塔，側線進料，二級精餾塔的塔釜溫度145 165°C，塔頂溫度為7(T95°C，塔內(nèi)真空度-0.8(T-0.95MPa，收集二級精餾塔的塔頂組分即為N-甲基二乙醇胺。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于所述一級精餾塔或二級精餾塔為孔板式填料塔，所用填料為壓延孔環(huán)，塔內(nèi)設置為高效壓延孔板波紋填料。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述高壓反應釜為渦流式全混流反應釜。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述蒸胺塔的塔頂組分經(jīng)冷凝器冷凝，得到回收的一甲胺，送入一甲胺壓力儲罐中儲存，并循環(huán)利用。
10.如權利要求6所述的方法，其特征在于所述粗蒸餾塔的塔底組分和一級精餾塔的塔底組分送入循環(huán)液儲存槽回收，再送入閃蒸塔循環(huán)處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種有機胺的生產(chǎn)工藝，尤其涉及N-甲基二乙醇胺的制備工藝方法，具有以下步驟將環(huán)氧乙烷和一甲胺按1∶1.5～1.8比例分別通入換熱器冷卻，再進入混合器中預混合；將混合原料通入反應釜中反應，反應壓力維持在4.5～5MPa，溫度維持在120～135℃反應；將反應液通入到減壓裝置去除過量的甲胺；將脫胺底物通入閃蒸吸收塔中處理，除去水份和輕組分雜質(zhì)；最后利用三級蒸餾、精餾塔分離出N-甲基二乙醇胺產(chǎn)品。本發(fā)明解決了現(xiàn)有工藝中預混合不充分造成的反應時間過長、轉化率低、副反應過多等問題，使MDEA含量由原工藝的70～80%升到90%以上，提高了反應的收率，降低了原料單耗，降低了能源消耗，同樣也避免了污染環(huán)境。
文檔編號C07C215/12GK103073437SQ20121059453
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權日2012年12月31日
發(fā)明者饒金土, 肖曉輝, 陳愛民, 胡軍, 毛正余 申請人:浙江江山化工股份有限公司, 浙江工業(yè)大學