СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТАНОЛАМИНОВ Российский патент 2001 года по МПК C07C215/08 C07C213/04 

Описание патента на изобретение RU2167147C1

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•ч) (см. сопоставительные примеры 1-4 по прототипу таблицы, графа "производительность реактора").

Увеличить удельную производительность возможно и при другой схеме проведения процесса - в двух последовательных реакторах: в реакторе смешения, где конверсия составляет 60-80% и затем в реакторе вытеснения, где остальная окись этилена превращается в этаноламины. Однако это усложняет аппаратурное оформление реакторного узла.

Задачей, стоящей перед авторами предлагаемого изобретения, является повышение удельной производительности процесса получения этаноламинов с преимущественным содержанием МЭА и ДЭА.

Поставленная задача решается тем, что взаимодействие исходных реагентов проводят в реакторе смешения до неполной конверсии окиси этилена, с последующим ее испарением и возвратом в реактор.

Сущность изобретения состоит в том, что исходные аммиак и окись этилена подают в реактор смешения со скоростью, которая обеспечивает время пребывания в нем реагентов, достаточное только для 60-80%-ного превращения окиси этилена (конверсии окиси этилена). После этого оставшуюся в растворенном виде окись этилена испаряют из реакционной смеси, содержащей продукты взаимодействия и не прореагировавшие исходные вещества. Это осуществляют в испарителе, после которого выделившаяся окись этилена конденсируется и рециклизуется в реактор.

Неполная конверсия окиси этилена достигается увеличением скорости подачи реагентов в реактор синтеза (см. таблицу). В соответствии с предложенным способом время пребывания сырья в реакторе сокращается путем увеличения объемной скорости подачи сырья и окись не успевает прореагировать полностью. Например, на фиг. 2 точка 2 демонстрирует процесс по заявленному способу - конверсия окиси этилена в реакторе 70%, она обеспечивается при снижении времени пребывания смеси в реакторе ~ в 1,7 раза, т.е. скорость подачи сырья увеличивается тоже в 1,7 раза. Достигаемое при этом увеличение производительности реактора по этаноламинам в 1,5-2 раза показано в таблице (примеры 5-10 в таблице). Для сравнения на фиг. 2 приведена точка 1, соответствующая процессу по прототипу (примеры 1-4 в таблицы).

Экспериментально установлено, что при температуре 120oC скорость испарения окиси этилена существенно больше скорости ее превращения в этаноламины. Поэтому реакционная смесь поступает далее в испаритель, где окись этилена испаряется и возвращается обратно в реактор. Схема проведения процесса представлена на фиг. 3.

Осуществление синтеза в реакторе смешения при неполной конверсии окиси этилена имеет дополнительный полезный эффект - повышается селективность процесса в отношении коммерчески значимых продуктов МЭА и ДЭА.

При взаимодействии окиси этилена и аммиака, которое проходит в жидкой фазе, имеют место следующие последовательно-параллельные реакции:



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.

Похожие патенты RU2167147C1

название год авторы номер документа
Способ получения этаноламинов 2003
  • Михайлова Т.А.
  • Луговской С.А.
  • Нагродский М.И.
  • Никущенко Н.Т.
  • Лаврентьев И.А.
RU2225388C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТАНОЛАМИНОВ 1998
  • Рылеев Г.И.
  • Михайлова Т.А.
  • Никущенко Н.Т.
  • Луговской С.А.
RU2141475C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТАНОЛАМИНОВ 2004
  • Михайлова Татьяна Алексеевна
  • Никущенко Наталья Трофимовна
  • Луговской Сергей Анатольевич
  • Нагродский Михаил Иосифович
  • Лаврентьев Иван Анатольевич
RU2268255C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТАНОЛАМИНОВ 2009
  • Михайлова Татьяна Алексеевна
  • Никущенко Наталья Трофимовна
  • Нагродский Михаил Иосифович
  • Потехин Вячеслав Вячеславович
  • Луговской Сергей Анатольевич
  • Лаврентьев Иван Анатольевич
RU2412156C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТАНОЛАМИНОВ 2010
  • Лаврентьев Иван Анатольевич
  • Луговской Сергей Анатольевич
  • Нагродский Михаил Иосифович
  • Никущенко Наталья Трофимовна
  • Михайлова Татьяна Алексеевна
  • Потехин Вячеслав Вячеславович
RU2430085C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИМЕТИЛЭТАНОЛАМИНА 2004
  • Михайлова Татьяна Алексеевна
  • Никущенко Наталья Трофимовна
  • Луговской Сергей Анатольевич
  • Нагродский Михаил Иосифович
  • Лаврентьев Иван Анатольевич
RU2268254C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТАНОЛАМИНОВ 2000
  • Рылеев Г.И.
  • Михайлова Т.А.
  • Никущенко Н.Т.
  • Луговской С.А.
RU2162461C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТИЛДИЭТАНОЛАМИНА 2008
  • Михайлова Татьяна Алексеевна
  • Никущенко Наталья Трофимовна
  • Нагродский Михаил Иосифович
  • Потехин Вячеслав Вячеславович
  • Луговской Сергей Анатольевич
RU2380354C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОПРОПИЛОВОГО СПИРТА 2000
  • Нагродский М.И.
  • Рылеев Г.И.
  • Луговской С.А.
  • Михайлова Т.А.
RU2158725C1
ПРОТОЧНЫЙ МИКРОКАНАЛЬНЫЙ РЕАКТОР И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ В НЕМ ТРИЭТАНОЛАМИНА 2015
  • Андреев Дмитрий Валерьевич
  • Сергеев Евгений Евгеньевич
  • Злобин Евгений Григорьевич
  • Макаршин Лев Львович
  • Грибовский Александр Георгиевич
  • Ющенко Дмитрий Юрьевич
  • Пай Зинаида Петровна
  • Жижина Елена Георгиевна
  • Пармон Валентин Николаевич
RU2605421C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 167 147 C1

Реферат патента 2001 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТАНОЛАМИНОВ

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.

Формула изобретения RU 2 167 147 C1

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.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2001 года RU2167147C1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТАНОЛАМИНОВ 1998
  • Рылеев Г.И.
  • Михайлова Т.А.
  • Никущенко Н.Т.
  • Луговской С.А.
RU2141475C1
SU 1681489 C, 20.10.1999
Способ получения триалканоламинов 1978
  • Антипанова Валентина Ефимовна
  • Симонов Вадим Дмитриевич
  • Скляр Семен Яковлевич
  • Маннанова Светлана Алексеевна
  • Юхно Флорида Аухатовна
SU791738A1
RU 2052450 C1, 20.01.1996
DE 1914606 A1, 06.02.1975
СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ОПОР КОНТАКТНОЙ СЕТИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА 2007
  • Ефимов Александр Васильевич
  • Паршин Анатолий Васильевич
  • Русакова Елена Александровна
RU2347231C2
БИБЛИОТЕК 0
  • Авторы Изобретени Витель К. Э. Гор Йнов, Ю. Н. Киреев, В. Л. Степанов, К. К. Эскуссон, Л. И. Вахер Т. Зрима
SU375267A1

RU 2 167 147 C1

Авторы

Рылеев Г.И.

Михайлова Т.А.

Никущенко Н.Т.

Луговской С.А.

Даты

2001-05-20Публикация

2000-07-20Подача