Способ получения метилдиэтаноламина

Изобретение относится к улучшенному способу получения замещенных аминоспиртов, в частности к получению метилдиэтаноламина (МДЭА), применяющегося для очистки природных и промышленных газов от сероводорода, в производстве полиуретанов, как исходное вещество при производстве ПАВ. Целевое соединение получают взаимодействием окиси этилена (ОЭ) и метиламина (МА) при повышенных температуре и давлении в системе, включающей реактор смешения и десорбер-дозреватель, с отгонкой и рециклом избыточного МА и промежуточного продукта - метилмоноэтаноламина (ММЭА). Исходные ОЭ и МА в мольном соотношении 1:1,5-2,0 подают в реактор смешения, в котором при температуре 71-85°С поддерживают конверсию ОЭ на уровне 80-95%. Полное превращение ОЭ осуществляют в десорбере-дозревателе при температуре 125-145°С. Способ позволяет повысить удельную производительность реакторного узла при сохранении высокой селективности по МДЭА. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области получения замещенных аминоспиртов, а именно к способам получения метилдиэтаноламина.

Метилдиэтаноламин (МДЭА) применяется для очистки природных и промышленных газов от сероводорода, в производстве полиуретанов, как исходное вещество при производстве ПАВ.

Широко известны способы получения алкилдиэтаноламинов, в частности МДЭА [химическая энциклопедия Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chem, Techn, 3 ed v1 p.944]. Эти способы заключаются во взаимодействии окиси этилена (ОЭ) и избытка соответствующего алкиламина при повышенной температуре и давлении в присутствии воды, используемой в качестве катализатора и, одновременно, в качестве растворителя для улучшения теплосъема.

Например, способ получения N-метилмоноэтаноламина (ММЭА) и/или N-метилдиэтаноламина (МДЭА) взаимодействием окиси этилена с метиламином (МА) в присутствии воды, подаваемой в мольном отношении к окиси этилена 0,8-4,5:1 при температуре 30°С. Способ не требует использования оборудования высокого давления. Соотношение ММЭА и МДЭА на выходе из зоны реакции регулируется мольным избытком метиламина.

Общим недостатком способов, в которых используется вода, является протекание побочной реакции образования гликолей, присутствие которых осложняет выделение целевого продукта.

Основным недостатком способа является сложность отвода тепла реакции, которая лимитирует производительность процесса.

Известен способ получения метилдиэтаноламина (пат. РФ 1783771, кл. С07С 215/12 от 19.05.1993) - прототип.

По этому способу исходные компоненты - окись этилена и безводный метиламин - вводят в реактор в мольном соотношении 1:0,6-1,2, сюда же подается рециклизируемый метилмоноэтаноламин со стадии разделения. Взаимодействие осуществляют при температуре 40-70°С и давлении 4-7 атм. Из реактора реакционная масса поступает в десорбер, где при температуре 100-120°С испаряется непрореагировавший метиламин, который конденсируется и возвращается в реактор, а реакционная масса направляется на стадию разделения.

Перед рециклом в реактор метилмоноэтаноламин используется в качестве рабочей жидкости в вакуумном насосе.

Способ реализован в промышленном масштабе. Опыт эксплуатации промышленного производства выявил, что основным недостатком способа является ограниченная удельная производительность реакторного узла. При увеличении удельной нагрузки реактора по ОЭ свыше 1 кг/час на 1 л реакторного объема при температуре в реакторе до 70°С выход целевого продукта МДЭА падает за счет образования побочных продуктов оксиэтилирования МДЭА. Дело в том, что в соответствии с прототипом предусматривается работа реактора смешения с полной конверсией ОЭ: при этом обеспечивается хорошая селективность по МДЭА. С увеличением нагрузки конверсия в реакторе смешения снижается и остаточная ОЭ реагирует в десорбере с ММЭА и МДЭА в существенно обедненной МА реакционной смеси. Десорбер становится одновременно реактором-дозревателем, в котором селективность синтеза МДЭА ниже, чем в предыдущем реакторе смешения и, в результате, количество образовавшихся высококипящих побочных продуктов (в.к.) примесей на единицу веса товарного МДЭА увеличивается.

Таким образом, увеличение удельной нагрузки по ОЭ на единицу объема реакторного узла в условиях прототипа приводит к снижению выхода целевого продукта и увеличению расходных коэффициентов по сырью, что отрицательно сказывается на экономике процесса.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа, позволяющего увеличить удельную производительность реакторного узла.

Сущность изобретения заключается в том, что МДЭА получают взаимодействием ОЭ и МА при повышенных температуре и давлении с отделением и рециклом метиламина и ММЭА, при этом ОЭ и МА в мольном соотношении 1:1,5-2,0 подают в реактор смешения, в котором при температуре 71-85°С поддерживают конверсию ОЭ на уровне 80-95%, полное превращение ОЭ осуществляют в десорбере-дозревателе при температуре 125-145°С.

Увеличение мольного избытка МА на входе в реактор смешения до 1,5÷2 по сравнению со способом-прототипом (0,6÷1,2) приводит к увеличению степени образования промежуточного продукта ММЭА, этому также способствует неполная (80-95%) конверсия ОЭ. При увеличении концентрации ММЭА в реакционной смеси, поступающей в дозреватель, остаточная ОЭ в дозревателе реагирует в большей степени с ММЭА, образуя МДЭА, а не с МДЭА, образуя высококипящие продукты. Чем больше в реакционной смеси ММЭА, тем меньше ОЭ в дозревателе расходуется на образование высококипящих побочных продуктов. Увеличение потока реакционной смеси неизбежно приведет к уменьшению времени пребывания в реакционной зоне, поэтому повышение температуры необходимо, чтобы избежать снижения конверсии ОЭ до опасной для процесса величины.

Ограничение удельной производительности обуславливается допустимой температурой синтеза с точки зрения цветности реакционной смеси.

Таким образом, отличительными особенностями предлагаемого изобретения являются:

- проведение синтеза в реакторе смешения при мольном соотношении ОЭ/МА=1/1,5÷2,0, температуре 71-85°С, конверсии ОЭ 80-95%;

- осуществление полного превращения ОЭ в десорбере-дозревателе при температуре 125-145°С.

Результатом является повышение удельной производительности реакторного узла при сохранении высокой селективности процесса.

Схема проведения процесса представлена на чертеже, параметры проведения синтеза приведены в таблице примеров конкретного выполнения (Примеры 1-10).

Процесс проводят следующим образом.

В реактор смешения (поз.4, V=1,0 л) непрерывно подают ОЭ и метиламин в мольном соотношении 1:1,5÷2,0, сюда же подают весь ММЭА, выделенный из реакционной смеси. Реагенты подают со скоростью, обеспечивающей нужную конверсию ОЭ. Из реактора смешения реакционную смесь направляют в десорбер-дозреватель (поз.5, V=1,0 л), в котором происходит практически полное превращение ОЭ и отделяется часть избыточного МА. Давление в реакторе смешения и десорбере-дозревателе одинаковое. Отделенный в десорбере-дозревателе метиламин конденсируется и рециклизируется. Реакционную смесь, содержащую МДЭА, ММЭА, небольшое количество МА и высококипящих примесей, направляют на разделение. Контроль состава реакционной массы на выходе из реактора смешения и десорбера-дозревателя осуществляют газохроматографическим методом.

Удельная производительность рассчитывается как отношение количества получаемого в единицу времени МДЭА к суммарному объему реакторного узла.

Примеры 1-3 - сравнительные, проведены в соответствии с описанием, приведенным выше, в условиях способа-прототипа (см. таблицу).

Пример 1 иллюстрирует проведение процесса в условиях способа-прототипа с высокой селективностью по целевому компоненту.

Примеры 2, 3 демонстрируют, что увеличение удельной нагрузки реакторного узла по ОЭ при проведении синтеза в условиях способа-прототипа приводит к некоторому увеличению удельной производительности, но при этом значительно снижается селективность по целевому продукту.

Примеры 4-10 представлены в соответствии с описанием, приведенным выше, и показывают, что при проведении процесса во всем диапазоне заявленных параметров возможно увеличение удельной производительности реакторного узла с сохранением высокой селективности по МДЭА.

Приведенные примеры иллюстрируют заявляемый способ получения, но не ограничивают его.

Созданное техническое решение позволяет в 1,5-2 раза увеличить удельную производительность реакторного узла при незначительном увеличении количества отходов производства на 1 тонну товарной продукции.

Способ получения метилдиэтаноламина взаимодействием окиси этилена и метиламина при повышенных температуре и давлении с отделением и рециклом метиламина и метилмоноэтаноламина, отличающийся тем, что окись этилена и метиламин подают в мольном соотношении 1:1,5-2,0 в реактор смешения, в котором поддерживают конверсию окиси этилена 80-95% при температуре 71-85°, затем в десорбере-дозревателе осуществляют полную конверсию окиси этилена при температуре 125-145°С.