[发明专利]异丙醇胺的生产方法

说明书

本发明涉及一种生产异丙醇胺的方法，主要解决现有技术以水为催化剂采用长管式反应器，导致装置投资高、占地面积大、脱水能耗高、产品副产多等问题。该方法采用列管式固定床反应器和绝热管式反应器，以确保环氧丙烷完全转化，列管式固定床反应器以无水液氨和环氧丙烷为反应原料，绝热管式反应器以高浓度氨水和环氧丙烷为原料，列管式固定床反应器通过循环热水撤热，撤热热水用以预热原料和减压后的反应产物，以回收反应热，反应产物依次通过氨回收塔和脱水塔回收氨和水，脱水塔塔顶气用于预热减压后的反应原料，以降低装置能耗。该方法副产少，可降低设备投资和装置能耗，可应用于异丙醇胺的工业生产中。

技术领域

本发明涉及一种生产异丙醇胺的方法，具体来说，涉及一种以高浓度氨水和环氧丙烷为原料生产异丙醇胺的方法。

背景技术

异丙醇胺包括一异丙醇胺(1-氨基-2-丙醇，简称MIPA)，二异丙醇胺(2,2’-二羟基二丙胺，简称DIPA)及三异丙醇胺(1,1,1’-次氮基三-2-丙醇，简称TIPA)三种同系物产品。异丙醇胺是一种两性化合物，由于分子中同时具有氨基和羟基，既能进行胺类的典型反应，也能进行醇类的典型反应，从而合成一系列有用的衍生物。这些衍生物广泛应用于制取洗涤剂、聚氨酯交联剂、纺织整理剂、印染柔软剂、肥皂、化妆品、防锈剂、金属切削冷却剂、鞣革剂、涂料、蜡制品以及杀虫剂等。二异丙醇胺的水溶液或它与其他溶剂一起构成的混合水溶液广泛用作工业脱硫剂。由于其物性与乙醇胺相似，所以凡是乙醇胺应用的场合，异丙醇胺基本都有类似的应用。异丙醇胺自身性质使其在某些方面的应用优于乙醇胺，日益引起人们的关注，应用范围日益扩大，成为一种优良的、有广阔发展前景的有机化工与精细化工品。

以氨和环氧丙烷为原料合成一、二、三异丙醇胺的反应是一个三级串联反应，其主要反应方程式如下：

三个反应的反应热分别为-125.698kJ/mol、-136.692kJ/mol、-151.056kJ/mol，为强放热反应。随着氨和环氧丙烷摩尔比(氨烷比)的不同，三种产物的比例会有所不同。氨烷比越大，一异丙醇胺、二异丙醇胺在产物中所占的比例越大，反之则三异丙醇胺在产物中的比例越大。若氨烷比过小，过量的环氧丙烷和三异丙醇胺反应生成三异丙醇胺丙氧基醚：

上述反应即使在高温高压下，反应速度也极慢，需有酸、碱、醇、离子交换树脂或水等活性基团对反应起催化作用，才能加速反应，其中水是首选的廉价催化剂，与原料氨配制成氨水投入反应。一般而言，采用的氨水浓度越低，即催化剂水的量越多时，合成反应条件越温和，反应压力越低(氨水浓度低于25wt％时，反应压力低于1MPa)，反应速度越快。

但采用水作为催化剂将带来一系列问题，水在促进主反应发生的同时促进了副反应的反应，水将与环氧丙烷发生开环反应生成丙二醇和丙二醇丙氧基醚：

作为催化剂的水在生产过程中需与产品进行分离，脱水需消耗大量热能，同时，大量水的存在会促进(5)、(6)两个副反应的发生，造成异丙醇胺纯度的下降，不仅使精馏分离工艺复杂化，而且能耗增大。

可见采用低浓度氨水溶液作为原料的工艺虽然反应条件温和，但产品纯度低，单位能耗高。

国外大多采用60-90wt％的高浓度氨水溶液作为原料，反应压力控制在6-8MPa，氨和环氧丙烷比例在10～40:1之间。由于减少了水量，脱水能耗可较大幅度下降，高压又为闪蒸脱氨提供了条件，氨回收能耗也随之降低。但工艺仍以水为催化剂，(4)、(5)两式的副反应依然存在，产品纯度仍受一定影响。

发明内容

根据上述氨与环氧丙烷合成异丙醇胺生产过程中存在的问题，本发明目的旨在提供一种生产异丙醇胺的方法。该方法采用高浓度氨水为反应原料，反应器内填充无粘结剂ZSM-5沸石分子筛催化剂，利用反应器撤热热水及脱水塔塔顶气预热原料，充分利用反应热，具有副产少，设备投资和装置能耗低的特点。