[发明专利]一种由二氧化碳、氢气和氨气一步制备二甲胺的方法

说明书

本发明涉及一种由二氧化碳、氢气和氨气一步制备二甲胺的方法，其特征在于：方法步骤如下：以二氧化碳、氢气和氨气为反应原料一步制备二甲胺：2CO₂+6H₂+NH₃→(CH₃)₂NH+4H₂O，其中原料摩尔比为H₂/CO₂/NH₃＝1～3:1:1～3，反应温度为200～400℃，反应压力为0.1～5MPa，反应原料通过固定床反应器内的核/壳催化剂床层进行接触反应，一步制得二甲胺，反应催化剂为二氧化碳催化加氢制甲醇催化剂与甲醇胺化制甲胺催化剂组成。该技术在固定床反应器中实现，CO₂、H₂、NH₃选择性合成二甲胺，反应原料通过固定床反应器内的核/壳催化剂床层进行接触反应，一步制得二甲胺，反应催化剂为二氧化碳催化加氢制甲醇催化剂与甲醇胺化制甲胺催化剂组成，工艺流程简洁，节能降耗。

技术领域

本发明属于化学合成领域，涉及多功能核/壳催化剂制备方法，尤其是一种由二氧化碳、氢气和氨气一步制备二甲胺的方法。

背景技术

甲胺包括一甲胺(MMA)、二甲胺(DMA)与三甲胺(TMA)，是一类重要的精细有机化工原料，在农药、医药、国防化工、染料、表面活性剂的合成等方面用途广泛。其中二甲胺能合成二甲基甲酰胺，市场需求最大，供不应求。工业上采用甲醇胺化法，以甲醇和氨为原料，在高温、高压、硅铝酸盐催化剂存在下合成一甲胺、二甲胺和三甲胺粗产物，然后经加压精馏进行分离，得到二甲胺。该过程的精馏分离系统物耗、能耗较大。

目前大气中二氧化碳(CO₂)浓度急剧升高，引发了一系列环境问题，因此CO₂减排已成全球关注的课题。以CO₂为碳源，通过催化技术，将其转化为高附加值化学品，实现资源化利用，对降低碳排放、发展新型绿色低碳化工循环经济意义重大。目前工业上CO₂催化加氢制甲醇和甲醇胺化制甲胺两类反应较为成熟，尚无CO₂催化加氢一步合成甲胺的成熟路线。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种由CO₂、H₂、NH₃一步制备二甲胺的方法(2CO₂+6H₂+NH₃→(CH₃)₂NH+4H₂O)，该技术在固定床反应器中实现，CO₂、H₂、NH₃选择性合成二甲胺，反应原料通过固定床反应器内的核/壳催化剂床层进行接触反应，一步制得二甲胺，反应催化剂为二氧化碳催化加氢制甲醇催化剂与甲醇胺化制甲胺催化剂组成，工艺流程简洁，节能降耗。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种由二氧化碳、氢气和氨气一步制备二甲胺的方法，方法步骤如下：以二氧化碳、氢气和氨气为反应原料一步制备二甲胺：2CO₂+6H₂+NH₃→(CH₃)₂NH+4H₂O，其中原料摩尔比为H₂/CO₂/NH₃＝1～3:1:1～3，反应温度为200～400℃，反应压力为0.1～5MPa，反应原料通过固定床反应器内的核/壳催化剂床层进行接触反应，一步制得二甲胺，反应催化剂为二氧化碳催化加氢制甲醇催化剂与甲醇胺化制甲胺催化剂组成。

而且，所述的反应催化剂中二氧化碳催化加氢制甲醇催化剂为Cu基催化剂，甲醇胺化制甲胺催化剂为分子筛催化剂，以Cu基催化剂为核，以分子筛催化剂为壳组成的具有核/壳结构的催化剂，其中Cu基催化剂与壳层分子筛催化剂的质量比为0.25-4:1。