制備亞乙基胺的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制備亞乙基胺的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]乙二胺是化學(xué)式為C2H4(NH2)2的有機(jī)化合物，其為無色液體，氣味類似于氨。乙二胺可通過工業(yè)方式氨解(ammonolysis) 二氯乙燒(ethylenedichloride，EDC)制備[C2H4Cl2+4NH3— C 2H4 (NH2) 2+2NH4Cl]。
[0003]所述EDC工序可以同時(shí)得到乙二胺(EDA)、二亞乙基三胺(DETA)、三亞乙基四胺(TETA)、四亞乙基五胺(TEPA)等多種亞乙基胺，并具有根據(jù)需要可以調(diào)節(jié)亞乙基胺的組成的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]但是，由于所述EDC工序使用過量的氨，生成作為副產(chǎn)物的氯化銨(NH4Cl)，因此在中和氯化銨的同時(shí)需要進(jìn)行回收氨的工藝[NH4Cl+NaOH — NaCl+NH3+H20]。
[0005]而且，所述EDC工序，通過蒸發(fā)或再結(jié)晶等工藝分離所述中和過程中生成的鹽；同時(shí)去除水分后；最終得到亞乙基胺，接著通過提純亞乙基胺得到乙二胺，這是一般的常規(guī)方法。
[0006]所述一系列EDC工序，基本上在水相(aqueous phase)中進(jìn)行，尤其為了能夠使所述中和反應(yīng)中生成的鹽能夠全部溶解，進(jìn)一步添加大量的水(添加量為使生成的鹽至少能夠以飽和狀態(tài)溶解并存在)。
[0007]但是，正如上所述，由于中和反應(yīng)中添加大量的水，所述中和反應(yīng)的后續(xù)工藝中，需要消耗大量的能量用于通過蒸發(fā)、再結(jié)晶、蒸餾等方法去除鹽和水分，因此操作費(fèi)用增加導(dǎo)致生產(chǎn)效率下降的問題發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種降低能量消耗，從而提高生產(chǎn)效率的制備亞乙基胺的方法。
[0009]本發(fā)明提供的制備亞乙基胺的方法，包括以下步驟:
[0010]氨解二氯乙烷得到包含亞乙基胺和氯化銨的生成物；
[0011]在所述生成物中添加30至80重量％ (W/V)的氫氧化鈉水溶液，通過所述氯化銨的中和反應(yīng)析出氯化鈉粒子；
[0012]通過固液分離回收析出的氯化鈉粒子；以及
[0013]提純通過所述固液分離回收的液體，從而回收亞乙基胺。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，所述氨解可通過二氯乙烷和濃度為20至80%的氨水溶液的反應(yīng)進(jìn)行。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，所述氨解可以在50至180°C的溫度和80至180巴的壓力的條件下進(jìn)行。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，所述亞乙基胺可以為選自乙二胺(ethylenediamine)、二亞乙基三胺(diethylenetriamine)、三亞乙基四胺(triethylenetetramine)、四亞乙基五胺(tetraethyIenepentamine)、五亞乙基六胺(pentaethyIenehexamine)、六亞乙基七胺(hexaethyleneheptamine)、呢嘆(piperazine)、以及 1-(2-氨乙基)呢嘆)(1-(2-aminoethyl)piperazine)中的至少一種化合物。
[0017]根據(jù)本發(fā)明，通過所述中和反應(yīng)析出得到的氯化鈉粒子的數(shù)量均值粒徑可以為50至350微米。
[0018]根據(jù)本發(fā)明，在亞乙基胺的合成過程中作為副產(chǎn)物生成的氯化銨的中和反應(yīng)中，使用水含量減少的高濃度的氫氧化鈉水溶液，從而既能夠有效地去除鹽，又能夠降低后續(xù)工程中所需的能量消耗，因此能夠更加有效地制備亞乙基胺。
【附圖說明】
[0019]圖1是常規(guī)EDC工序的部分示意圖。
[0020]圖2是本發(fā)明一實(shí)施例涉及的乙二胺的合成方法的部分示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ] 以下詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施例涉及的乙二胺的制備方法。
[0022]在此之前，需要說明的是，通篇說明書中如無明確指出，專業(yè)用語是為了言及特定的實(shí)施例，并非用于限定本發(fā)明。
[0023]此外，本說明書中使用的單數(shù)，如無明確表示與之相反的內(nèi)容，還包括復(fù)數(shù)。
[0024]而且，說明書中使用的“包含”，是指具體化特定特性、領(lǐng)域、整數(shù)、步驟、動(dòng)作、要素和/或成分，而不是排除存在或附加其他特定特性、領(lǐng)域、整數(shù)、步驟、動(dòng)作、要素、成分和/或群。
[0025]通篇說明書中，“亞乙基胺”是指乙二胺和其衍生物的統(tǒng)稱，例如，可包含乙二胺、二亞乙基三胺、三亞乙基四胺、四亞乙基五胺、五亞乙基六胺、六庚乙烯胺、哌嘆、以及1-(2-氨乙基)哌嗪)等。
[0026]此外，如【背景技術(shù)】中所述，乙二胺可通過工業(yè)方式氨解二氯乙烷(所謂“EDC工序”)制備[C2H4C12+4NH3—C2H4(NH2)2+2NH4Cl]。但是所述EDC工序中使用過量的氨，且生成氯化銨(NH4Cl)副產(chǎn)物，因此中和氯化銨的同時(shí)，需要進(jìn)行回收氨的工序[NH4Cl+NaOH —NaCl+NH3+H20]。
[0027]并且，所述EDC工序中，通過蒸發(fā)、再結(jié)晶等方法分離所述中和過程中生成的氯化鈉；同時(shí)去除水分后；最終得到亞乙基胺，接著通過提純亞乙基胺得到乙二胺，這是一般的常規(guī)方法。
[0028]所述一系列EDC工序，為了容易回收氨，基本上在水相(aqueous phase)中進(jìn)行，尤其為了能夠使所述中和反應(yīng)中生成的鹽能夠全部溶解，進(jìn)一步添加大量的水(添加量為使生成的鹽至少能夠以飽和狀態(tài)溶解并存在)。
[0029]S卩，化學(xué)計(jì)量學(xué)上，為了使所述中和反應(yīng)過程中生成的氯化鈉能夠以飽和狀態(tài)得到溶解，需要調(diào)節(jié)成氨解生成物中水含量達(dá)到約70重量％。為了做到這一點(diǎn)，所述中和反應(yīng)中添加當(dāng)量的氫氧化鈉的同時(shí)，需要進(jìn)一步添加大量的水。例如，該中和反應(yīng)添加含有當(dāng)量的氫氧化鈉的約20重量％ (W/V)的氫氧化鈉水溶液。通過蒸發(fā)或者再結(jié)晶等回收氯化鈉之后，上述進(jìn)一步添加的水需要通過蒸餾等方法再回收。該水分回收工序需要消耗大量的能量，從而降低了生產(chǎn)效率。
[0030]但是，本發(fā)明的研宄結(jié)果顯示，如果減少所述EDC工序中氯化銨中和反應(yīng)中添加的水的含量(即，使用高濃度的氫氧化鈉水溶液)，進(jìn)行回收氨的工序之前，中和反應(yīng)中預(yù)先析出(pre-educt1n)氯化鈉粒子，再進(jìn)行固液分離，則可以減少后續(xù)的水分回收工序中消耗的能量。
[0031]如此，本發(fā)明一實(shí)施例提供一種制備亞乙基胺的方法，包括以下步驟:
[0032]氨解二氯乙烷得到包含亞乙基胺和氯化銨的生成物；
[0033]在所述生成物中添加30至80重量％ (W/V)的氫氧化鈉水溶液，通過所述氯化銨的中和反應(yīng)析出氯化鈉粒子；
[0034]通過固液分離回收析出的氯化鈉粒子；以及
[0035]提純通過所述固液分離回收的液體，從而回收亞乙基胺。
[0036]基本上，所述實(shí)施例涉及的制備方法是通過氨解(所謂“EDC工序”)二氯乙烷(ethylenedichloride，EDC)制備乙二胺的方法。
[0037]在此，所述氨解是指液體氨中的溶劑分解反應(yīng)。即，根據(jù)一實(shí)施例，所述氨解可通過二氯乙烷和氨水溶液的反應(yīng)進(jìn)行，所述氨解可以得到包含亞乙基胺和氯化銨的生成物[C2H4C12+4NH3— C 2H4 (NH2) 2+2NH4Cl]。
[0038]在此，作為反應(yīng)物的二氯乙烷(EDC)和氨(NH3)的摩爾比可根據(jù)亞乙基胺生成物的組成來調(diào)節(jié)，優(yōu)選地，可以添加過量的氨。根據(jù)一實(shí)施例，所述反應(yīng)物中可以包含摩爾比為 1:5 至 1:15、1:5 至 1:12、1:5 至 1:10、1:5 至 1:8、1:7 至 1:15、1:8 至 1:15 或者 1:10 至1:15的二氯乙烷(EDC)和氨。即，從確保所述氨解的轉(zhuǎn)換率的角度考慮，所述摩爾比為1:5以上比較有利。只是，考慮到再循環(huán)的氨的量和操作容易性等問題時(shí)，所述摩爾比為1:15以下比較有利。
[0039]此外，根據(jù)一實(shí)施例，所述氨水溶液的濃度優(yōu)選為20至80%、30至80%、40至80%,50至80%、20至65%、20至60%、20至50%。在此，所述百分比濃度是指溶液的單位重量(例如10g)比氨的重量(例如20至80g)。即，從確保所述氨解的轉(zhuǎn)換率的角度考慮，所述氨水溶液濃度為20%以上時(shí)比較有利；而考慮到整個(gè)工藝中循環(huán)的水的量和操作容易性等，所述氨水溶液濃度為80 %以下比較有利。
[0040]尤其在前面所述條件下，進(jìn)行所述氨解反應(yīng)時(shí)，可以制備乙二胺含量為25至50重量％的亞乙基胺。
[0041]此外，根據(jù)一實(shí)施例，所述氨解可以在50至180°C的溫度和80至180巴的壓力下進(jìn)行。即，所述氨解作為無催化反應(yīng)，為了確保氨解的轉(zhuǎn)換率，在50°C以上的溫度和80巴以上的壓力下進(jìn)行比較有利。只是，當(dāng)考慮到最小化副反應(yīng)和操作容易性時(shí)，所述氨解在180°C以下溫度和180巴以下壓力下進(jìn)行比較有利。
[0042]而且，根據(jù)一實(shí)施例，所述氨解可以使用管狀反應(yīng)器等通過可連續(xù)性的工藝進(jìn)行，此時(shí)，可以通過動(dòng)態(tài)壓力進(jìn)行一系列的反應(yīng)。
[0043]通過所述氨解生成含有亞乙基胺和氯化銨的生成物。此時(shí)，所述亞乙基胺可以為選自乙二胺、二亞乙基三胺、三亞乙基四胺、四亞乙基五胺、五亞乙基六胺、六亞乙基七胺、哌嗪、以及1-(2-氨乙基)哌嗪)中的至少一種化合物。即，所述生成物可以包含多種亞乙基胺，作為副產(chǎn)物可包含氯化銨。此外，所述亞乙基胺在整個(gè)工藝的結(jié)尾，可通過提純工藝，對各化合物進(jìn)行分離回收。
[0044]另外，所述一實(shí)施例涉及的制備亞乙基胺的方法包括所述生成物中添加30至80重量％ (ff/v)的氫氧化鈉水溶液，通過所述氯化銨的中和反應(yīng)析出氯化鈉粒子的步驟。
[0045]所述步驟作為通過中和所述生成物中包含的氯化銨以回收氨的工藝，回收的氨可以在所述氨解反應(yīng)中得到再利用。并且，所述中和反應(yīng)可通過使用氫氧化鈉將氯化銨轉(zhuǎn)換為氨、氯化鈉以及水[NH4Cl+NaOH — NaCl+NH3+H20]。
[0046]在此，現(xiàn)有的方法(所謂“全溶解工藝(all soluble process)”)如圖1所示，為了使所述中和反應(yīng)中生成的氯化鈉能夠以飽和狀態(tài)溶解，而進(jìn)一步添加所需量的水(例如，該中和反應(yīng)中添加包含當(dāng)量的氫氧化鈉的約20重量％ (W/V)的氫氧化鈉水溶液)，蒸餾中和反應(yīng)的生成物以回收氨，之后通過蒸發(fā)或者再結(jié)晶等回收氯化鈉，這是一般的常規(guī)方法。但是，所述現(xiàn)有方法在重新回收中和反應(yīng)中添加的大量的水分時(shí)，需要耗費(fèi)大量的能量。
[0047]與其相比，本發(fā)明一實(shí)施例涉及的制備方法(所謂“預(yù)先析出工藝(pre-educt1nprocess) ”)，通過形成能夠在所述中和反應(yīng)中析出氯化鈉的條件，從而預(yù)先析出中和反應(yīng)中生成的氯化鈉粒子并進(jìn)行回收，接著后續(xù)工藝中回收氨、水、亞乙基胺。
[0048]為了實(shí)現(xiàn)所述方法，與現(xiàn)有方法相比，本發(fā)明的制備方法在所述中和反應(yīng)中使用少量的水，例如，如圖2所示，使用高濃度的氫氧化鈉水溶液。即，現(xiàn)有方法，為了使中和反應(yīng)的氯化鈉生成物能夠以飽和狀態(tài)溶解，添加水使反應(yīng)生成物中包含的水含量