[發明專利]一種乙二胺的制備方法

有效

• 申請號: 201310675963.7
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN103709042A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 趙鋒偉;呂劍;楊建明;張前;梅蘇寧;余秦偉
• 申請（專利權）人: 西安近代化學研究所
• 主分類號: C07C211/10
• 分類號: C07C211/10;C07C209/16
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 史玫

技術領域

本發明涉及一種胺化反應方法，尤其涉及一種乙醇胺和氨為原料氣固相縮合胺化催化反應合成乙二胺的制備方法。?

背景技術

傳統單一恒溫乙二胺的制備方法是：以乙醇胺和液氨為原料在固體酸催化劑的催化作用下，經氣固相縮合胺化反應合成乙二胺是一種較為有效的方法。?

其相關反應機理包括：?

乙醇胺縮合胺化合成乙二胺的反應機理?

如反應方程式（1）所示，當乙醇胺與固體酸催化劑接觸時，其中的-NH2和-OH與H+結合形成質子型的絡合物，經脫水過程生成離子型的環乙胺，離子型的環乙胺與氨反應生成產品乙二胺。?

如反應方程式（2）所示，乙二胺在酸性催化劑的作用下和乙醇胺發生脫水反應，形成二乙烯三胺，然后迅速脫氨生成副產物哌嗪。?

如反應方程式（3）所示，哌嗪在酸性催化劑的作用下和乙醇胺發生脫水反應，形成N-胺乙基哌嗪，再進一步脫氨生成副產物三乙烯二胺。?

上述反應機理表明反應為連串反應為主導的復雜反應體系，在反應過程中乙醇胺容易進一步脫水環合生成哌嗪、三乙烯二胺和N-胺乙基哌嗪等副產物，影響乙二胺的選擇性。?

為了實現高選擇性合成乙二胺，現有技術通過改變反應溫度期望實現對反應方程式（1）、反應方程式（2）、反應方程式（3）中各自反應速率的調節，提高乙二胺的反應選擇性。?

當反應溫度低于300℃時，隨著反應溫度的升高，乙醇胺的轉化率迅速升高，乙二胺的選擇性逐漸升高，當反應溫度為330℃時，乙二胺的選擇性達到峰值；隨著反應溫度繼續升高時，乙醇胺的轉化率會繼續升高，但乙二胺的選擇性開始出現下降。?

為了保證縮合胺化反應中乙二胺的選擇性，現有技術一般采用乙二胺選擇性的峰值溫度（一般為330℃）作為胺化反應溫度，無法解決乙醇胺轉化率與乙二胺選擇性之間的矛盾，普遍存在乙醇胺反應轉化率低的問題，嚴重制約著反應性能的提高。?

發明內容

針對現有技術的缺陷或不足，本發明的目的在于提供一種乙二胺的制備方法，以在保證乙二胺選擇性的同時，提高乙醇胺的反應轉化率。?

為此，本發明提供的乙二胺制備方法包括：?

步驟一，在催化劑存在條件下，乙醇胺和氨于300℃～380℃反應10S～30S；?

步驟二，經步驟一后的反應物料在催化劑存在條件下于200℃～280℃反應10S～30S制得乙二胺。?

優選的，步驟一的反應溫度為330℃～360℃。?

優選的，步驟一的反應時間為15S～25S。?

優選的，步驟二的反應溫度為240℃～280℃。?

優選的，步驟二的反應時間為15S～25S。?

與現有技術相比，本發明的有益效果如下：?

以乙醇胺和氨為原料，在催化劑的存在下，經兩個不同反應溫度的串聯反應器，進行氣相縮合胺化反應合成乙二胺，實現了對反應各階段速控步驟的有效控制，解決了乙醇胺轉化率與乙二胺選擇性之間的矛盾。相比于傳統的單一恒溫乙二胺制備工藝方法，在保證反應產物乙二胺選擇性的前提下，可將乙醇胺的反應轉化率由50%提高至80%。?

具體實施方式

本發明通過對乙醇胺縮合胺化合成乙二胺的反應機理的深入研究，發現在反應方程式（1）中質子型的乙醇胺絡合物脫水生成離子型的環乙胺為生成乙二胺過程中的速控步驟，脫水反應的速率極大的影響反應的乙醇胺轉化率及乙二胺選擇性。反應熱力學研究表明，該脫水反應為吸熱反應過程，升高反應溫度?可以顯著提高脫水反應速率，而降低反應溫度會減弱脫水反應速率。?

反應方程式（2）中乙二胺和乙醇胺脫水反應形成二乙烯三胺為反應生成哌嗪過程中的速率步驟。該脫水反應為吸熱反應，反應溫度對脫水反應速率影響較為顯著。?

反應方程式（3）中哌嗪和乙醇胺發生脫水反應形成N-胺乙基哌嗪生成三乙烯二胺過程中的速控步驟。該脫水反應過程為吸熱反應，反應溫度對脫水反應速率影響較為顯著。?

本發明采用兩個不同反應溫度的串聯反應器進行縮合胺化反應。在第一段反應器中反應溫度較高，可極大的提高脫水反應的速率，使乙醇胺最大限度的轉化成離子型的環乙胺；在第二段反應器中反應溫度較低,可顯著的降低反應方程式（2）和反應方程式（3）中的脫水反應速率，抑制副反應的發生，僅能使第一段反應器中生成的離子型環乙胺加氨生成乙二胺，在保證乙二胺選擇性的前提下，提高了乙醇胺的反應轉化率。?