способ получения этаноламинов
Классы МПК: | C07C215/08 содержащего только одну оксигруппу и одну аминогруппу, связанные с углеродным скелетом C07C213/04 реакциями аммиака или аминов с оксидами олефинов или галогенгидринами |
Автор(ы): | Рылеев Г.И., Михайлова Т.А., Никущенко Н.Т., Луговской С.А. |
Патентообладатель(и): | Закрытое акционерное общество "ХИМТЭК ИНЖИНИРИНГ" |
Приоритеты: |
подача заявки:
2000-07-20 публикация патента:
20.05.2001 |
Изобретение относится к получению этаноламинов, преимущественно моноэтаноламина (МЭА) и/или диэтаноламина (ДЭА). Указанные соединения широко используются для очистки природных и промышленных газов, в производстве моющих и чистящих средств, в лакокрасочной, цементной, парфюмерной и других отраслях промышленности. Способ получения этаноламинов заключается во взаимодействии окиси этилена и безводного аммиака в реакторе смешения при повышенных температуре и давлении при мольном соотношении аммиак: окись этилена 8-15: 1 до конверсии окиси этилена 60-80% с последующим испарением непрореагировавшей окиси этилена и ее рециклом. Способ позволяет упростить процесс за счет уменьшения количества используемого аммиака и повысить содержание МЭА и ДЭА в смеси этаноламинов. 1 табл., 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Формула изобретения
Способ получения этаноламинов взаимодействием окиси этилена и безводного аммиака в реакторе смешения при повышенных температуре и давлении, отличающийся тем, что взаимодействие проводят при мольном соотношении аммиак:окись этилена 8-15: 1 до конверсии окиси этилена 60-80% с последующим испарением непрореагировавшей окиси этилена и ее рециклом.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к органической химии, а именно к способам получения этаноламинов, в частности к получению моноэтаноламина и/или диэтаноламина. Моноэтаноламин (МЭА) и диэтаноламин (ДЭА) широко используются для очистки природных и промышленных газов, в производстве моющих и чистящих средств, в лакокрасочной, цементной, парфюмерной и в других отраслях промышленности. Действующие в настоящее время промышленные способы производства в основном рассчитаны на выпуск смесей моно-, ди - и триэтаноламина в различном, как правило, в равном соотношении. Известные промышленные технологии получения этаноламинов условно называют "водными" и "безводными". В водных технологиях в процесс вводятся значительные количества воды, играющей роль растворителя аммиака и обеспечивающей отвод выделяющегося тепла реакции [Патент США 2051486, кл. 260-584, оп. 18.08.36; патент Франции 2004709, кл. C 07 C 89/00, пр. Румынии N 56245 от 26.03.68, оп. 26.11.69]. Однако эти технологии громоздки и энергоемки из-за необходимости отгонки воды. Известны технологии с применением каталитических количеств воды [Авторское свидет. 682508, кл. C 07 C 89/02, оп. 02.08.76, патент США 4355181, кл. C 07 C 89/02, оп. 19.10.82]. Наличие воды в реакционной среде влечет необходимость отгонки водного аммиака и приводит к образованию побочных продуктов - гликолей, осложняющих очистку конечных продуктов. Наиболее близким аналогом данного изобретения является способ [Патент РФ 2141475, кл. C 07 C 215/08, 215/10, з. 17.12.98, оп. 20.11.99], по которому этаноламины получают из окиси этилена и безводного аммиака, который подают в стехиометрическом избытке. Процесс превращения проводят в реакторе смешения при температуре 40-70oC и давлении 15-35 атм при мольном соотношении аммиак: окись этилена 15-30:1, причем отгонку аммиака осуществляют при том же давлении и температуре 110-150oC. При проведении процесса по данному способу получают смесь этаноламинов, содержащую около 71% МЭА, 22% ДЭА и 7% ТЭА. В реакторах смешения непрерывного действия полная конверсия окиси этилена может быть достигнута только при бесконечно большом объеме реактора, т. к. время проведения процесса до полной конверсии окиси этилена стремится к бесконечности (фиг. 1, точка 1). На практике конверсию окиси этилена в реакторе смешения ограничивают в пределах 90-95%. Так, в способе, заявленном в прототипе, конверсия окиси этилена в реакторе смешения 90-95% (концентрация окиси этилена в реакционной смеси менее 1%). Такая степень превращения окиси этилена достигается за счет длительного времени пребывания реагентов в зоне реакции, т.е. существующая производительность единицы объема реактора низка, см. точка 2 на фиг. 1. Удельная производительность реактора находится в пределах 0,87 - 1,56 моль/(л![способ получения этаноламинов, патент № 2167147](/images/patents/304/2167007/183.gif)
![способ получения этаноламинов, патент № 2167147](/images/patents/304/2167147/2167147-1t.gif)
![способ получения этаноламинов, патент № 2167147](/images/patents/304/2167147/2167147-2t.gif)
![способ получения этаноламинов, патент № 2167147](/images/patents/304/2167147/2167147-3t.gif)
Данное техническое решение направлено на сокращение возможности прохождения взаимодействия (3), что достигается, как сказано выше, проведением взаимодействия до конверсии окиси этилена 60-85% с последующим испарением оставшихся 15 - 40% окиси этилена из реакционной смеси и возвратом их на стадию синтеза. На фиг. 2 показано, что содержание МЭА+ДЭА по заявленному способу существенно выше, чем по прототипу. Поэтому для получения заявленных в прототипе соотношений МЭА, ДЭА, ТЭА требуется меньший избыток аммиака - 8 - 15 моль на 1 моль окиси этилена, а не 15-30 моль, как в прототипе. При проведении процесса по заявленному способу достигается увеличение производительности реактора как за счет неполной конверсии окиси этилена, так и за счет уменьшения количества избыточного аммиака в объеме реактора. Процесс проводится следующим способом: в реактор смешения фиг. 3 поз. 1 (объем 1 л) с определенной объемной скоростью непрерывно подают окись этилена и аммиак в заданном мольном соотношении. Взаимодействие проводят при 60oC и 25-30 атм. Реакционную смесь, выходящую из реактора, направляют в пленочный испаритель фиг. 3 поз. 2, в котором при давлении синтеза и 110-150oC испаряют непрореагировавшую окись этилена и часть избыточного аммиака, которые конденсируют в конденсаторе фиг. 3 поз. 3. Реакционная смесь, содержащая этаноламины и небольшое количество аммиака, направляют на дальнейшее разделение; испаренный поток окиси этилена и аммиака конденсируют и возвращают на синтез. Примеры. Результаты проведения процесса по изобретению приведены в таблице. Примеры 1-4 проведены в условиях способа-прототипа. Из полученных результатов следует, что при проведении синтеза с конверсией окиси этилена более 90% возможно небольшое увеличение производительности реактора за счет снижения мольного избытка аммиака с 30 до 10-15 моль на 1 моль окиси этилена. При мольном избытке аммиака 15-10 резко снижается селективность процесса по МЭА. Примеры 5-7 демонстрируют возможность увеличения производительности и селективности процесса при проведении синтеза до неполной конверсии (60-80%) при мольном избытке аммиака до 15 моль на 1 моль окиси этилена. В примерах 8-10 показана возможность увеличения производительности и селективности процесса при мольном избытке 8-10:1. Дальнейшее снижение конверсии окиси этилена менее 60% нецелесообразно, т. к. это не приведет к сколько-нибудь значительному увеличению производительности, но может повлиять на устойчивость процесса из-за увеличения содержания в реакторе окиси этилена. Таким образом, отличительными особенностями предлагаемого способа получения этаноламинов являются:
- проведение взаимодействия окиси этилена и аммиака до неполной конверсии окиси этилена, составляющей 60-80%,
- более низкое, по сравнению с прототипом, соотношение аммиак: окись этилена, от 8 до 15 моль:1 моль,
- отгонка окиси этилена из реакционной смеси и ее рецикл на стадию синтеза.
Класс C07C215/08 содержащего только одну оксигруппу и одну аминогруппу, связанные с углеродным скелетом
Класс C07C213/04 реакциями аммиака или аминов с оксидами олефинов или галогенгидринами