[发明专利]管式反应生产N－乙基丁胺的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种脂肪仲胺的管式反应合成方法，特别是一种化工中间体——N-乙基丁胺的生产方法及所用的装置。

背景技术

N-乙基丁胺是一种重要的有机化工中间体。目前合成N-乙基丁胺的文献报道较少；大致分为采用丁胺的N-乙基化法和正丁醛的胺化法。

N-乙基化的主要试剂有硫酸二乙酯、磷酸二乙酯(Phosphoms，Sulfur andSilicon and the Related Elements，1994，92(1-4)：193-199)、氯乙烷(Joumal ofChemical Research，Synopses，1988，10：346-347)或者乙醇(Ger.Offen.4230402)等。N-乙基化合成N-乙基丁胺的反应方程式如下：

该方法的缺点是：或所采用的乙基化试剂硫酸二乙酯等毒性太大；或采用氯化物作为乙基化试剂，碱中和后会产生氯化物从而带来严重的设备腐蚀和环境污染问题；或以乙醇为乙基化试剂，产品收率太低(37％)。

正丁醛的胺化法(Zhumal Organicheskoi Khimii，1992，28(3)：461-467)，首先是碱催化下的醛-胺缩合脱水生成亚胺，再催化加氢生成目标产物。碱催化缩合反应中不可避免地发生醛-醛缩合副反应，加氢反应的催化剂需特别制备，生产过程需要氢气源；而且该方法的收率较低，原料成本较高，工业化实施有一定的难度。

所以，上述两种反应方法在可操作性和/或经济性方面都有局限性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种成本较低、收率较高和环境较友好的N-乙基丁胺的管式反应合成方法，以及该方法所使用的生产装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种N-乙基丁胺的生产方法，包括以下步骤：

1)、先将正丁醇和乙胺在计量罐中按物质的量比为1∶2～12的比例混合，形成混和液；

2)、管式反应器内放置经过活化的负载型催化剂，高压储气罐内的氢气一部分直接进入汽化室、另一部分驱动计量罐内的混和液一起进入汽化室进行预热汽化，然后再进入管式反应器，在负载型催化剂的作用下进行胺解反应；该胺解反应中反应温度为140～200℃，反应压力为0.2～1.0Mpa，正丁醇的重量空速为0.1～0.4h^-1；正丁醇的重量空速

3)、将胺解反应所得的产物进行冷凝、精馏后得N-乙基丁胺。

作为本发明的N-乙基丁胺的生产方法的一种改进：汽化室的预热温度为120℃～180℃。

作为本发明的N-乙基丁胺的生产方法的进一步改进：所述活化的负载型催化剂为先由金属盐与载体组成负载型催化剂，再在氢气和/或氮气的作用下于10～300℃之间进行活化制成；所述金属盐为铜盐、镍盐和锌盐中的至少两种，金属之和占负载型催化剂总重的29％～38％，且每种金属不得小于负载型催化剂总重的5％。

作为本发明的N-乙基丁胺的生产方法的进一步改进：催化剂载体为γ-氧化铝、活性碳或沸石分子筛。

作为本发明的N-乙基丁胺的生产方法的进一步改进：金属盐为硝酸盐。

作为本发明的N-乙基丁胺的生产方法的进一步改进：金属盐与载体经过浸渍、干燥、焙烧步骤制成负载型催化剂；干燥步骤要求120℃干燥5h，焙烧步骤要求400℃～450℃焙烧4h。

本发明还提供了实现上述N-乙基丁胺的生产方法的生产装置，包括提供高压氢气的高压储气罐1、提供正丁醇和乙胺的混和液的计量罐8、设有加热装置的汽化室11、设有加热装置的管式反应器13和用于控制胺解反应压力的减压阀2，汽化室11与管式反应器13相连；高压储气罐1通过管路19与减压阀2的进口端相连；

减压阀2的出口端通过管路20与汇总管23相连，减压阀2的出口端还依次通过管路21、计量罐8和管路22与汇总管23相连，管路20上设有流量计5，管路21上设有流量计6；管路22上设有流量计7；汇总管23与汽化室11的进口端相连；

管式反应器13的进口端、出口端分别设置惰性填料12和15，管式反应器13的中间段放置活化的负载型催化剂；管式反应器13出口端依次连接管路24、冷凝器17、管路25和精馏装置30。

作为本发明生产装置的一种改进：管式反应器13的加热装置为套在管式反应器13外表面的加热夹套14，该加热夹套14上设有温度计16。汽化室11上设有压力表10。