Спосіб отримання Метилдіетаноламін
Суть винаходу: продукт - метил / ди / етанол / амін CH3 N (CH2 CH2 OH) 2. БФ C5 H13 NO2. Реагент 1: окис етилену. Реагент 2: метиламін. Умови реакції: в присутності метілмоноетаноламіна, при молярному співвідношенні реагентів 1 і 2, що дорівнює 1. 0,6 - 1,2, при 40 - 70С, тиску 4 - 7 атм. з подальшим нагріванням реакційної суміші до 100 - 120С і подачею на стадію поділу, причому виділений метілмоноетаноламін перед Рециклизация використовують в якості робочої рідини в вакуумному насосі. 2 мул. 1 табл.
Винахід відноситься до області основного органічного синтезу, а саме до синтезу одного з аміноспіртов - Метилдіетаноламін.
Метилдіетаноламін (МДЕА) застосовується для очищення від кислих домішок природних і промислових газів, у виробництві поліуретанів, у фармацевтичній промисловості і в інших галузях народного господарства.
Відомі способи [1-5] отримання алкіл- і діалкілетаноламінов типу RNHCH2 CH2 OH, R2 NCH2 CH2 OH, RN (CH2 CH2 OH) 2 з окису етилену і амінів С1 -С4.
Схема отримання МДЕА представлена на фіг. 1.
За цим способом взаємодії окису етилену з безводним метиламіном проводять при співвідношенні ОЕ: МА, що дорівнює 1: 1,5-2,5. До вихідної суміші додають проміжний продукт взаємодії - метілмоноетаноламін з розрахунку 0,07-0,3 моль на 1 моль вихідного МА (або 20-45% від його ваги). Реагенти в зазначеному співвідношенні подаються в підігрівач, який одночасно є змішувачем. Звідси вони надходять в реактор типу "труба в трубі", де при температурі 100-130 o C і тиску 30-50 атм відбувається повне перетворення окису етилену. Реакційна суміш, яка містить 50-60% метиламіни, 15-20% метілмоноетаноламіна і 20-25% Метилдіетаноламін, дросселируется (при цьому на здування надходить 15-25% міститься в суміші метиламіни), і направляється в колону безперервної відгону метиламіни. Відігнаний метиламин реціклізуется на стадію синтезу, а реакційна суміш, яка містить ММЕА, МДЕА і невеликі кількості висококиплячих домішок, направляється на ректифікацію. Періодична ректифікація здійснюється в насадок колоні при залишковому тиску до 40 мм рт. ст. і температурі куба колони 180-200 o C. В процесі ректифікації отримують такі фракції: температура верху 95 o C - метілмоноетаноламін, що направляються на синтез; температура верху колони 95-165 o С - проміжна фракція - направляється в куб періодичної колони; температура верху колони 165 o C - товарний Метилдіетаноламін; кубовий залишок у кількості 10-15% від ваги завантаженої реакційної суміші направляється на утилізацію.
Необхідність утилізації проміжного метілмоноетаноламіна через його неповного рецикла на стадію синтезу. Крім того, необхідність організації великих обсягів реціклізуемого метиламіни і проведення синтезу при високій температурі і тиску вимагають значних енергетичних витрат.
Мета винаходу - створення екологічно безпечної, енергозберігаючої технології отримання Метилдіетаноламін.
Синтез Метилдіетаноламін здійснюється в реакційно-розділової двухконтурной системі. Вихідні компоненти - окис етилену і метиламін в мольному співвідношенні 1: 0,6-1,2 вводять в реактор, сюди ж подається реціклізуемий метілмоноетаноламін. Взаємодія вихідних реагентів проводять при температурі 40-70 o C і тиску 4-7 атм. З реактором з'єднаний проточний десорбер, де при нагріванні реакційної суміші до 100-120 o C випаровується частина непрореагировавшего метиламіни і повертається в реактор. З десорбера реакційна суміш, що містить не більше 10-12% метиламіни, безперервно надходить в колону, де він відганяє, а потім в систему вакуумних ректифікаційних колон для відділення метілмоноетаноламіна і виділення товарного Метилдіетаноламін. Весь виділений метілмоноетаноламін реціклізуется. При цьому перед Рециклизация метил моноетаноламін використовується в якості робочої рідини в вакуумних насосах. Умови проведення стадії синтезу забезпечують створення такого потоку ММЕА, який відповідає потребам вакуумної системи і одночасно забезпечують повний його повернення.
Таким чином, відмітними особливостями даного способу є: проведення синтезу в більш м'яких умовах: при температурі 40-70 o C, тиску 4-7 атм, молярної співвідношенні окису етилену і метиламін від 1: 0,6 до 1: 1,2; нагрівання реакційної суміші до 100-120 o C c частковим випаровуванням і рециклом метиламіни: використання метілмоноетаноламіна, виділеного на стадії поділу, в якості робочої рідини в вакуумній системі з наступним повним його рециклом на стадію синтезу.
Розроблений процес отримання Метилдіетаноламін представлений на фіг. 2.
Окис етилену і метиламін, або окис етилену і суміш метиламіни з поворотним ММЕА в співвідношенні, зазначеному вище, подають в циркуляційний контур, що складається з реактора змішування 1 і теплообмінника 2. З реактора реакційна суміш самопливом надходить в десорбер 3, де відбувається випаровування непрореагировавшего метиламіни. Останній через конденсатор повертається в реактор, а реакційна суміш безперервно надходить в колону 5 для відділення залишився метиламіни. Потім суміш, яка містить ММЕА, МДЕА і невелика кількість висококиплячих продуктів, надходить в колону 6 для відгону ММЕА. Відігнаний ММЕА направляється в вакуумну систему 7, а потім повертається на синтез. Кубова рідина колони 6 безперервно надходить в колону 8 для виділення товарного Метилдіетаноламін, кубовий залишок з колони 8 безперервно надходить на утилізацію.
Приклади конкретного виконання. Послідовність проведення процесу у всіх прикладах узгоджується з наведеної вище схемою. Оскільки всі параметри процесу взаємопов'язані, інтервали їх варіювання обмежені: недоцільно підвищення температури вище 90 o C, т. К. Це викличе збільшення тиску в системі до 10-15 атм, що потребують використання іншого обладнання і збільшення витрат. Недоцільно і збільшення подачі метиламіни в реактор, т. К. При цьому збільшується навантаження на циркуляційний контур, зменшується час перебування в реакторі і знижується конверсія окису етилену.
Параметри проведення випробувань і отримані результати представлені в таблиці.
П р и м і р и 1-6 підтверджують правильність вибору температурного інтервалу і його вплив на вихід МДЕА. При температурі нижче 40 o C різко знижується конверсія ОЕ; вище 70 o C зростає кількість висококиплячих домішок.
П р и м і р и 7,8,9 демонструють вплив співвідношення окису етилену і метиламін, що подаються в реактор, на склад реакційної суміші. Зниження концентрації метиламіни в порівнянні з оптимальною призводить до підвищення вмісту висококиплячих домішок, а зростання - до збільшення утворення проміжного продукту.
П р и м і р и 10 і 11 ілюструють правильність вибору умов проведення процесу, що забезпечують максимальний вихід цільового продукту при повній конверсії окису етилену і мінімальному вмісті домішок.
П р и м і р 12 проведено в умовах відомого способу.
З наведених експериментальних даних випливає, що пропонований спосіб дозволяє знизити енергоємність процесу за рахунок значного зниження тиску (в 8-10 разів у порівнянні з прототипом) і зменшення температури взаємодії (майже в 2 рази). Крім того, в 2-3 рази знижується витрата метиламіни при збільшенні виходу товарного продукту в розрахунку на окис етилену.
Крім того, процес має високий рівень екологічної безпеки внаслідок того, що втрати в навколишнє середовище вихідних і кінцевих продуктів зведені до мінімуму. Виключається також освіту забруднених стоків з насосів і вакуумних установок. Так, при потужності виробництва 10 тис т / рік за чинною технології, обсяг води, забрудненої амінами, складе 10 м 3 на добу. Крім того, для уловлювання сдувок в абсорбера потрібно 120-150 м 3 чистої води на добу. Знижується освіту висококиплячих домішок, відпадає необхідність в утилізації побічних продуктів. (56) 1. Патент США N 2337004, кл. 260-584, 1945.
2. Патент ФРН N 2716946, кл. З 07 З 89/02, 1981.
3. Патент ФРН N 2357076, кл. З 07 З 91/06, 1975.
6. Технологічний регламент виробництва Метилдіетаноламін на Дзержинському ПО "Синтез", 1989.
СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ Метилдіетаноламін взаємодією окису етилену і безводного метиламіни в присутності метілмоноетаноламіна при підвищених температурі і тиску, відділенням та рециклом метиламіни з подальшим поділом реакційної суміші шляхом ректифікації під вакуумом, створюваним за допомогою вакуумного насоса, і рециклом метілмоноетаноламіна, що відрізняється тим, що, з метою підвищення екологічної безпеки і зниження енергетичних витрат, взаємодія проводять при 40 - 70 o С, 4 - 7 атм і молярної співвідношенні вихідних окису ці лена і метиламін 1. 06 - 1,2, отриману реакційну суміш нагрівають до 100 - 120 o С і направляють на стадію поділу, причому виділений метілмоноетаноламін перед Рециклизация використовують в якості робочої рідини в вакуумному насосі.
* ІЛ - виняткова ліцензія НДЛ - невиключна ліцензія