专利名称：连续制备长链烷基二甲基叔胺的工艺系统及方法
技术领域：
本发明属于制备化合物长链烷基二甲基叔胺的技术领域，特别涉及连续制 备长链垸基二甲基叔胺的工艺系统及方法。
背景技术：
用脂肪醇和二甲胺为原料进行催化脱氢胺化反应制备叔胺的研究始于上
世纪30年代(E. J . Schwoegler , et al. Preparation of certain amines [J ]. JAOCS， 1939， 61 :3499 3502.)。由当时发表的文献看，叔胺选择性很低， 远没有工业化的价值。直到上世纪60年代，脂肪醇催化胺化制叔胺的技术还 没有达到实际应用的水平。上世纪70年代后期及上世纪80年代初，用脂肪醇 和二甲胺为原料进行催化脱氢胺化反应生成长链烷基二甲基叔胺的催化剂研 究取得进展，发表了许多关于催化剂制备的文献资料，催化剂活性组分有 Cu - Co (Bowman R ClMethod of producing amines [ P]. US: 4806690， 1989 02 21.) ， Cu-Ni、 Cu-Cr - Ba (Baiker A. Catalytic amination of aliphatic alcohols. The role of hydrogen as inhibitor for catalyst deactivation [J ] . Ind Eng Chem Prod ResDev,1981 ，20 : 615 618.) ， Cu-Mo、 Cu-W (Slaugh I H. Verfahahren zur hestellung eines amines [ P] . Ger offen; 2749064 ， 1978 05 18.) ， Cu_Sn-Na
(Hubert H J ， Klaus D Tillmetz ， Olfen - Vinnum. Method for making amines [ P]. US: 4621158， 1986 11 04.) ， Cu-Zn-Ba (PakYFong，KimRSmith, JoeD sacer. Amination for alcohols [ P] .EP : 4994620 ， 1991 02 19.)以及Cu—Ni-Ba
(ZdzislawWDuzinski. Amine compositions produced by catalytic alkylation of methylamine by long chain alcohols [ P]. US: 4594455， 1986 06 10.)等，载 体的种类有13X分子筛、CaC03 、ZnO等(Baiker A. Catalytic amination of aliphatic alcohols. The role of hydrogen as inhibitor for catalyst deactivation [J ] . Ind Eng Chem Prod Res Dev ， 1981 ，20 : 615 618.)，催化剂性能较好的有德国Hoecht 公司的Cii2—Cr ，日本花王公司的Cii2Ni2Ba及中国日化院的Cu、 Ni为基础的四 元复合G20催化剂。
制备长链垸基二甲基叔胺的工艺系统及其方法以德国BASF公司(H. Hoffmann ， et al. Basisches , Zur herstellung eines kupfer ethal2 tenden katalysators geeignetes carbonat [ P ]. Ger Offen : 2 445 303 ， 1974 09 21.)、德国 Hoechst (J. Strauss , et al. Process for the preparation of tertiary aliphatic amines [P] .US: 4 138 437， 1979 12 06.)、日本花王(木村洋.第三级7 、〉 乂 。 制法[P]1JP:昭56-43,248, 1981 04 21.)为代表，到目前为止，实际应 用的脂肪醇与二甲胺发生催化脱氢胺化反应，生产长链烷基二甲基叔胺的工艺 系统及其方法为传统的搅拌釜反应器，瑞士Biazzi公司的具有自上而下轴向 吸力，能将反应釜上部气体吸入液相，再经搅拌作用达到气固液三相混合的"自 吸式"搅拌釜反应器，瑞士Buss公司和瑞士EC Chem公司开发的环路喷射反 应器三种类型，都属于淤浆间歇式催化反应系统。相应淤浆间歇式反应系统的 优化工艺条件受到催化剂性能和反应器形式的影响，主要工艺参数的大致范围 为反应温度为180 25(TC，反应压力一般在O. 13 MPa以下，氢分压为总压 的40 % 80 %。
上世纪70年代后期及上世纪80年代初是脂肪醇催化胺化技术发展的高 峰期。从上世纪80年代后期至今，茵内外脂肪醇催化胺化技术处于成熟平稳 阶段。技术开发的重点转向工程化的开发。
发明内容
本发明的目的是提供一种以固定床反应器为基本特征的连续制备长链垸 基二甲基叔胺的工艺系统。
本发明的再一 目的是提供一种以固定床反应器为基本特征的，以脂肪醇和 二甲胺为原料，在还原性氢气气氛下，经过催化脱氢胺化反应连续制备长链垸 基二甲基叔胺的方法。
本发明的连续制备长链烷基叔胺的工艺系统参见图l、图2，包括固定床反 应器、热交换器、加热器、气液分离器、液液分离器、二甲胺气化冷凝器、减 压蒸馏分离器、水冷凝器、雾沫捕集器、循环压縮机、水冷却器、脂肪醇泵、 二甲胺泵及氢气供给气源管线；
固定床反应器底部的出料口通过管道与热交换器的顶部热流体进料口相 连，热交换器底部的热流体出料口通过管道与气液分离器下侧面的进料口相 连，气液分离器底部的液体出料口通过管道与液液分离器上部的进料口相连， 液液分离器上侧面的出料口通过管道与用导热油加热的减压蒸馏分离器的进 料口相连或与产品储罐的进料口相连，液液分离器下侧面的出料口通过管道与 水储罐的进料口相连；减压蒸馏分离器顶部的气体出口通过管道与外部冷凝器 顶部的进料口相连，减压蒸馏分离器底部的出料口通过管道与副产物储罐的进 料口相连；外部冷凝器底部的液体出料口与精产品储罐相连，外部冷凝器上部
6的不凝气出口与真空管道相连；
气液分离器顶部的气体出口通过管道与水冷凝器顶部的气体进口相连，水 冷凝器上部的气体出口通过管道与二甲胺气化冷凝器顶部的气体进口相连，二 甲胺气化冷凝器上部的气体出口通过管道与雾沬捕集器上侧面的气体进口相 连；水冷凝器、二甲胺气化冷凝器和雾沬捕集器底部的液体出口通过管道都与 气液分离器顶部侧面的回流液体进口相连；
雾沫捕集器顶部的气体出口通过管道与循环压縮机的进口相连，循环压縮 机的气体出口通过管道与水冷却器顶部的气体进口相连，水冷却器下部的气体 出口通过管道与二甲胺气化冷凝器下侧部的气体进口相连，二甲胺气化冷凝器 上侧部的气体出口通过管道与热交换器下侧部的气体进口相连，热交换器上侧 部的气体出口通过管道与导热油加热的加热器顶部的气体进口相连；
加热器底部的气体出口通过管道与固定床反应器顶部的气体进口相连；
液态脂肪醇原料由脂肪醇泵出口通过管道与热交换器下侧部的气体进口 管道相连；二甲胺原料由二甲胺泵出口通过管道与二甲胺气化冷凝器下侧部的 气体进口管道相连；氢气气源通过安装有减压稳压阀的氢气供给气源管线与循 环压縮机气体出口的循环气体管道相连。
所述的固定床反应器的个数是1 3个，当固定床反应器的个数大于l个时， 是通过管道串联相接。
所述的管道的材料是不锈钢。
本发明的主要设备均为现有设备，其原理性能是
固定床反应器外形为圆柱体，在固定床反应器内的下部安装有多孔催化剂 支撑构件，反应器柱身侧壁从上到下安装有六个测温表，用于观测控制，使反 应过程稳定有效地进行。
热交换器、加热器、二甲胺气化冷凝器、水冷凝器和水冷却器为以金属间 壁为媒介的冷热两种流体之间换热的设备。
气液分离器和减压蒸馏分离器是利用混合物不同组分，在不同温度下相对 挥发度不同，以热能为推动力，物质组分间直接进行热量交换，进行物质组分 分离的设备，可以外加热，供给需要的能量。
液液分离器是利用不同液体物质之间互不相溶和比重差异进行分离的设备。
本发明的连续制备长链垸基叔胺的方法包括以下步骤 1)在固定床反应器中装满具有相同形状大小的多孔固体催化剂后，使系 统各设备处于完好状态；2) 通过与循环压縮机气体出口的循环气体管道相连接的氢气供给气源管 线给连续制备长链垸基二甲基叔胺的工艺系统中引入0.4 0.6MPa的初始氢 气；
3) 启动循环压縮机，使氢气在连续制备长链烷基二甲基叔胺的工艺系统 中沿着循环回路流动；
4) 加热器通入导热油加热循环氢气气流，使固定床反应器反应温度达到 210 250°C,优选反应温度是225 250。C;
5) 通过与热交换器下侧部的气体进口管道相连的脂肪醇管道，由提供脂 肪醇液体的泵向连续制备长链烷基二甲基叔胺的工艺系统中定量注入C8—18脂 肪醇，液相空速为0. 2 1. 3h—'(向固定床反应器中加入的长链烷基二甲基叔胺 的进料量(m7h) /催化剂量(m3))，优选为0.25 0.5h—';同时通过与二甲胺 气化冷凝器下侧部的气体进口管道相连的二甲胺管道，由提供二甲胺的进料泵 向连续制备长链烷基二甲基叔胺的工艺系统中定量注入满足反应要求的二甲 胺；
6) 通过与循环压縮机气体出口的循环气体管道相连接的氢气供给气源管 线上的减压稳压阀，调整固定床反应器的反应压力为0.6 1.6MPa，优选为 0.6 1.3MPa;控制反应尾气氢气含量在60 98%，优选为80 95%;循环尾气 流量与C8,脂肪醇进料量的体积比(气液比)为2000 6000，优选为2600 5500;
7) 进入连续制备长链烷基二甲基叔胺的工艺系统中的(V18脂肪醇和二甲 胺在固定床反应器中发生反应后，经过热交换器冷却冷凝换热后，进入气液分 离器下部，从气液分离器底部分出液相反应产物长链垸基二甲基叔胺和水，从 气液分离器顶部分出气体氢气和未反应物甲胺，作为循环尾气，通过循环压縮 机循环使用；
8) 从气液分离器底部分出的液相反应产物长链烷基二甲基叔胺和水进入 液液分离器中，长链烷基二甲基叔胺从液液分离器上侧部出口连续分出，得到 叔胺含量》95%的长链垸基二甲基叔胺产品，水从液液分离器下侧部出口连续 分出。
所述的从液液分离器上侧部出口连续分出的叔胺含量>95%的长链烷基二 甲基叔胺产品，可进一步进入能够进行连续蒸馏分离的减压蒸馏分离器中继续 进行连续蒸馏分离，从减压蒸馏分离器顶部得到叔胺含量》97%的长链烷基二 甲基叔胺精产品，副产物、高沸物从减压蒸馏分离器底部排出。
所述的气液比v/v为尾气在标准状态下的循环量与脂肪醇进料量的体积 比；液相空速为单位时间液体进料量与催化剂体积之比。本发明具有的效果
1. 生产过程连续稳定，容易控制。
2. 避免了间歇性生产装置的频繁开停车，具有热量回收利用率高，能〕 消耗低。
3. 生产过程长期密闭操作，有效避免了二甲胺逃逸造成的环境污染。
4. 原料消耗少，长链烷基二甲基叔胺得率高，质量稳定。
图l.本发明的连续制备长链垸基叔胺的工艺系统示意图。
图2.本发明的两个固定床反应器串联的连续制备长链垸基叔胺的工艺系 统示意图。 附图标记
1.固定床反应器 2.热交换器 4.气液分离器 5.液液分离器
7.减压蒸馏分离器 8.水冷凝器
IO.循环压縮机 ll.水冷却器 a.脂肪醇泵 b.二甲胺泵
3.加热器
6.二甲胺气化冷凝器 9.雾沫捕集器
c.氢气供给气源管线
具体实施例方式
实施例l
请参见图l。 一台反应器容积为0.4 1113的固定床反应器1底部的出料口通过 管道与热交换器2的顶部热流体进料口相连，热交换器2底部的热流体出料口通 过管道与气液分离器4下侧面的进料口相连，气液分离器4底部的液体出料口通 过管道与液液分离器5上部的进料口相连，液液分离器5上侧面的出料口通过管 道与用导热油加热的减压蒸馏分离器7的进料口相连或与产品储罐的进料口相 连，液液分离器5下侧面的出料口通过管道与水储罐的进料口相连；减压蒸馏 分离器7顶部的气体出口通过管道与外部冷凝器的顶部热流体进料口相连，减 压蒸馏分离器7底部的出料口通过管道与副产物储罐的进料口相连，外部冷凝 器底部的液体出料口与装载长链垸基二甲基叔胺精产品的精产品储罐相连，外 部冷凝器上部的不凝气出口与真空管道相连。
气液分离器4顶部的气体出口通过管道与水冷凝器8顶部的气体进口相连， 水冷凝器8上部的气体出口通过管道与二甲胺气化冷凝器6顶部的气体进口相 连，二甲胺气化冷凝器6上部的气体出口通过管道与雾沬捕集器9上侧面的气体 进口相连；水冷凝器8、 二甲胺气化冷凝器6和雾沫捕集器9底部的液体出口通 过管道都与气液分离器4顶部侧面的回流液体进口相连。
9雾沫捕集器9顶部的气体出口通过管道与循环压縮机10的进口相连，循环 压縮机10的气体出口通过管道与水冷却器11顶部的气体进口相连，水冷却器ll 下部的气体出口通过管道与二甲胺气化冷凝器6下侧部的气体进口相连，二甲 胺气化冷凝器6上侧部的气体出口通过管道与热交换器2下侧部的气体进口相 连，热交换器2上侧部的气体出口通过管道与导热油加热的加热器3顶部的气体 进口相连。
加热器3底部的气体出口通过管道与固定床反应器1顶部的气体进口相连。
液态脂肪醇原料由脂肪醇泵a的出料口通过管道与热交换器2下侧部的气 体进口管道相连；二甲胺原料由二甲胺泵b的出料口通过管道与二甲胺气化冷 凝器6下侧部的气体进口管道相连；氢气气源通过安装有减压稳压阀的钢制氢 气供给气源管线c与循环压縮机10气体出口的循环气体管道相连。
在固定床反应器1中装入0. 4m3的铜系圆柱体形的多孔固体催化剂，使系 统各设备处于完好状态，原料CmJ旨肪醇、二甲胺和氢气准备到位，水、电、 蒸汽和导热油供应正常。通过与循环压縮机10的出口循环气体管道连接的钢 制氢气供给气源管线c给连续制备长链烷基二甲基叔胺的工艺系统中引入 0.4MPa的初始氢气，启动循环压縮机10，并使氢气在连续制备长链烷基二甲 基叔胺的工艺系统中循环流动。加热器3通入导热油加热循环氢气升温，使固 定床反应器1反应温度慢慢升温到225°C。通过与热交换器2下侧部的气体进 口管道相连的脂肪醇管道，由提供脂肪醇液体的泵a向连续制备长链烷基二甲 基叔胺的工艺系统中定量注入C12—"脂肪醇，液相空速为0.25/h。同时通过与 二甲胺气化冷凝器6下侧部的气体进口管道相连的二甲胺管道，由二甲胺原料 泵b向连续制备长链垸基二甲基叔胺的工艺系统中定量注入满足反应要求的二 甲胺。控制反应尾气氢气含量在95%，反应过程基本稳定后，通过氢气管道c 的稳压调节阀调整反应压力到0.6MPa，循环尾气流量与C^脂肪醇进料量的 体积比(气液比)在2600。进入连续制备长链垸基二甲基叔胺的工艺系统中的 d2"脂肪醇和二甲胺在固定床反应器1中反应后，经过热交换器2冷却冷凝换 热后，进入气液分离器4下部，从气液分离器4底部分出液相反应产物长链烷 基叔胺和水，从气液分离器4顶部分出气体氢气和未反应物甲胺，通过循环压 縮机10循环使用。从气液分离器4底部分出的液相反应产物长链垸基叔胺和 水进入液液分离器5，长链垸基叔胺从液液分离器5上侧部出口连续分出，得 到长链烷基二甲基叔胺产品(叔胺含量》95%)或称为粗产品，水从液液分离 器5下侧部出口连续分出。
从液液分离器5上侧部连续分出的长链烷基二甲基叔胺粗产品能够连续 进入减压蒸馏分离器7进行蒸馏分离，从减压蒸馏分离器7顶部得到精产品的 长链垸基二甲基叔胺含量为98. 0%，副产物高沸物从减压蒸馏分离器7底部排出。
实施例2
采用实施例1的连续制备长链烷基叔胺的工艺系统。在固定床反应器1中
装入0.4m3的铜系圆柱体形的多孔固体催化剂，使系统各设备处于完好状态， 原料(VhJ旨肪醇、二甲胺和氢气准备到位，水、电、蒸汽和导热油供应正常。 通过与循环压縮机10出口的循环气体管道连接的钢制氢气供给气源管线c给 连续制备长链垸基二甲基叔胺的工艺系统中引入0.8MPa的初始氢气；启动循 环压縮机10，并使氢气在连续制备长链垸基二甲基叔胺的工艺系统中循环流 动。加热器3通入导热油加热循环氢气升温，使固定床反应器1反应温度慢慢 升温到240'C。通过与热交换器2下侧部进口气体管相连的脂肪醇管道，由提 供脂肪醇液体的泵a向连续制备长链烷基二甲基叔胺的工艺系统中定量注入 Qm。脂肪醇，液相空速0.5/h。同时通过与二甲胺气化冷凝器6下侧部的气体 进口管道相连的二甲胺管道，由提供二甲胺的泵b向连续制备长链垸基二甲基 叔胺的工艺系统中定量注入满足反应要求的二甲胺。通过氢气钢管c的稳压调 节阀调整反应压力到1. 3MPa，控制反应尾气氢气含量在90%，反应过程基本稳 定后，循环尾气流量与C8,脂肪醇进料量体积比(气液比)在3800。进入连续 制备长链烷基二甲基叔胺的工艺系统中的C^脂肪醇和二甲胺在固定床反应器 l中反应后，经过热交换器2冷却冷凝换热后，进入气液分离器4下部，从气 液分离器4底部分出液相反应产物长链垸基叔胺和水，从气液分离器4顶部分 出气体氢气和未反应物甲胺，通过循环压縮机10循环使用。从气液分离器4 底部分出的液相反应产物长链烷基叔胺和水进入液液分离器5，长链烷基叔胺 从液液分离器5上侧部连续分出，得到长链烷基二甲基叔胺粗产品叔胺含量为 96. 0%，水从液液分离器5下侧部连续分出。
从液液分离器5上侧部连续分出的长链烷基二甲基叔胺粗产品能够连续 进入减压蒸馏分离器7进行蒸馏分离，从减压蒸馏分离器7顶部得到精产品的 长链烷基二甲基叔胺含量为98. 2%，副产物高沸物从减压蒸馏分离器7底部排 出。
实施例3
采用实施例1的连续制备长链烷基叔胺的工艺系统。在固定床反应器1中 装入0.41113的铜系圆柱体形的多孔固体催化剂，使系统各设备处于完好状态， 原料C^4脂肪醇、二甲胺和氢气准备到位，水、电、蒸汽和导热油供应正常。 通过与循环压縮机10出口的循环气体管道连接的钢制氢气供给气源管线c给 连续制备长链垸基二甲基叔胺的工艺系统中引入0.6MPa的初始氢气；启动循环压縮机10，并使氢气在连续制备长链垸基二甲基叔胺的工艺系统中循环流
动。加热器3通入导热油加热升温，使固定床反应器1反应温度慢慢升温到235 °C。通过与热交换器2下侧部进口气体管道相连的脂肪醇管道，由提供脂肪醇 液体的泵a向连续制备长链烷基二甲基叔胺的工艺系统中定量注入C,2,脂肪 醇，液相空速0.3/h。同时通过与二甲胺气化冷凝器6下侧部的气体进口管道 相连的二甲胺管道，由提供二甲胺的泵b向连续制备长链烷基二甲基叔胺的工 艺系统中定量注入满足反应要求的二甲胺。通过氢气钢管c的稳压调节阀调整 反应压力到l.OMPa，控制反应尾气氢气含量在85%，反应过程基本稳定后，循 环尾气流量与d2—,J旨肪醇进料量体积比(气液比)在5500。进入连续制备长 链烷基二甲基叔胺的工艺系统中的C^J旨肪醇和二甲胺在固定床反应器1中反 应后，经过热交换器2冷却冷凝换热后，进入气液分离器4下部，从气液分离 器4底部分出液相反应产物长链垸基叔胺和水，从气液分离器4顶部分出气体 氢气和未反应物甲胺，通过循环压縮机10循环使用。从气液分离器4底部分 出的液相反应产物长链烷基叔胺和水进入液液分离器5，长链垸基叔胺从液液 分离器5上侧部连续分出，得到长链烷基二甲基叔胺粗产品叔胺含量为96. 4%， 水从液液分离器5下侧部连续分出。
从液液分离器5上侧部连续分出的长链垸基二甲基叔胺粗产品能够连续 进入减压蒸熘分离器7进行蒸馏分离，从减压蒸馏分离器7顶部得到精产品的 长链垸基二甲基叔胺含量为99. 0%，副产物高沸物从减压蒸馏分离器7底部排 出。
实施例4
采用实施例1的连续制备长链烷基叔胺的工艺系统。在固定床反应器1中装 入0.4m3的铜系圆柱体形的多孔固体催化剂，使系统各设备处于完好状态，原 料C,18脂肪醇、二甲胺和氢气准备到位，水、电、蒸汽和导热油供应正常。通 过与循环压縮机10出口的循环气体管道连接的钢制氢气供给气源管线c给连续 制备长链垸基二甲基叔胺的工艺系统中引入O. 5MPa的初始氢气，启动循环压縮 机IO，并使氢气在连续制备长链烷基二甲基叔胺的工艺系统中循环流动。加热 器3通入导热油加热升温，使固定床反应器1反应温度慢慢升温到250。C。通过 与热交换器2下侧部进口气体管道相连的脂肪醇管道，由提供脂肪醇液体的泵a 向连续制备长链垸基二甲基叔胺的工艺系统中定量注入d6—J旨肪醇，液相空速 0. 5/h。同时通过与二甲胺气化冷凝器6下侧部的进口气体管道相连的二甲胺管 道，由提供二甲胺的泵b向连续制备长链烷基二甲基叔胺的工艺系统中定量注 入满足反应要求的二甲胺。通过外接钢管c的稳压调节阀调整反应压力到 0.8MPa，控制反应尾气氢气含量在80%，反应过程基本稳定后，循环尾气流量
12与(VJ旨肪醇进料量体积比(气液比)在4500。进入连续制备长链垸基二甲基 叔胺的工艺系统中的d6-J旨肪醇和二甲胺在固定床反应器l中反应后，经过热 交换器2冷却冷凝换热后，进入气液分离器4下部，从气液分离器4底部分出液 相反应产物长链烷基叔胺和水，从气液分离器4顶部分出气体氢气和未反应物 甲胺，通过循环压縮机10循环使用。从气液分离器4底部分出的液相反应产物 长链烷基叔胺和水进入液液分离器5，长链垸基叔胺从液液分离器5上侧部连续 分出，得到长链垸基二甲基叔胺粗产品叔胺含量为95.0%，水从液液分离器5 下侧部连续分出。
从液液分离器5上侧部连续分出的长链烷基二甲基叔胺粗产品能够连续 进入减压蒸馏分离器7进行蒸馏分离，从减压蒸馏分离器7顶部得到精产品的 长链垸基二甲基叔胺含量为97. 6%，副产物高沸物从减压蒸馏分离器7底部排 出。
实施例5
采用实施例1的连续制备长链烷基叔胺的工艺系统。在固定床反应器1中装 入0.4m3的铜系圆柱体形的多孔固体催化剂，使系统各设备处于完好状态，原 料Chm8脂肪醇、二甲胺和氢气准备到位，水、电、蒸汽和导热油供应正常。通 过与循环压縮机10出口的循环气体管道连接钢制氢气供给气源管线c给连续制 备长链烷基二甲基叔胺的工艺系统中引入O. 6MPa的初始氢气；启动循环压縮机 10，并使氢气在连续制备长链垸基二甲基叔胺的工艺系统中循环流动。加热器 3通入导热油加热升温，使固定床反应器1反应温度慢慢升温到24(TC。通过与 热交换器2下侧部进口气体管道相连的脂肪醇管道，由提供脂肪醇液体的泵a 向连续制备长链垸基二甲基叔胺的工艺系统中定量注入(V18脂肪醇，液相空速 0. 5/h。同时通过与二甲胺气化冷凝器6下侧部的进口气体管道相连的二甲胺管 道，由提供二甲胺的泵b向连续制备长链垸基二甲基叔胺的工艺系统中定量注 入满足反应要求的二甲胺。通过外接钢管c的稳压调节阀调整反应压力到 0.9MPa，控制反应尾气氢气含量在90%，反应过程基本稳定后，循环尾气流量 与(:16-18脂肪醇进料量体积比(气液比)在4500。进入连续制备长链垸基二甲基 叔胺的工艺系统中的C吣8脂肪醇和二甲胺在固定床反应器1中反应后，经过热 交换器2冷却冷凝换热后，进入气液分离器4下部，从气液分离器4底部分出液 相反应产物长链烷基叔胺和水，从气液分离器4顶部分出气体氢气和未反应物 甲胺，通过循环压縮机10循环使用。从气液分离器4底部分出的液相反应产物 长链烷基叔胺和水进入液液分离器5，长链垸基叔胺从液液分离器5上侧部连续 分出，得到长链垸基二甲基叔胺粗产品叔胺含量为95.2%，水从液液分离器5 下侧部连续分出。从液液分离器5上侧部连续分出的长链垸基二甲基叔胺粗产品能够连续
进入减压蒸馏分离器7进行蒸馏分离，从减压蒸馏分离器7顶部得到精产品的 长链垸基二甲基叔胺含量为99. 2%，副产物高沸物从减压蒸馏分离器7底部排 出。
实施例6
连续制备长链烷基叔胺的工艺系统基本同实施例1，只是采用两个串联的 反应器体积为0.4 1113的固定床反应器，如图2所示。
在两个固定床反应器1中分别装入0.4m3的铜系圆柱体形的多孔固体催化 剂，使系统各设备处于完好状态，原料C^脂肪醇、二甲胺和氢气准备到位， 水、电、蒸汽和导热油供应正常。通过与循环压縮机10出口的循环气体管道 连接的钢制氢气供给气源管线c给连续制备长链烷基二甲基叔胺的工艺系统中 引入0.4MPa的初始氢气；启动循环压縮机IO，并使氢气在连续制备长链垸基 二甲基叔胺的工艺系统中循环流动。加热器3通入导热油加热升温，使固定床 反应器1反应温度慢慢升温到225°C。通过与热交换器2下侧部进口气体管道 相连的脂肪醇管道，由提供脂肪醇液体的泵a向连续制备长链烷基二甲基叔胺 的工艺系统中定量注入d2—14，液相空速0.25/h。同时通过与二甲胺气化冷凝器 6下侧部的进口气体管道相连的二甲胺管道，由提供二甲胺的泵b向连续制备 长链烷基二甲基叔胺的工艺系统中定量注入满足反应要求的二甲胺。通过氢气 钢管c的稳压调节阀调整反应压力到0. 6MPa，控制反应尾气氢气含量在95%， 反应过程基本稳定后，循环尾气流量与C^J旨肪醇进料量体积比(气液比)在 2600。进入连续制备长链烷基二甲基叔胺的工艺系统中的d2—"脂肪醇和二甲胺 在固定床反应器l中反应后，经过热交换器2冷却冷凝换热后，进入气液分离 器4下部，从气液分离器4底部分出液相反应产物长链烷基叔胺和水，从气液 分离器4顶部分出气体氢气和未反应物甲胺，通过循环压縮机10循环使用。 从气液分离器4底部分出的液相反应产物长链烷基叔胺和水进入液液分离器 5，长链烷基叔胺从液液分离器5上侧部连续分出，得到长链烷基二甲基叔胺 粗产品叔胺含量为95. 0%，水从液液分离器5下侧部连续分出。
从液液分离器5上侧部连续分出的长链垸基二甲基叔胺粗产品能够连续 进入减压蒸馏分离器7进行蒸馏分离，从减压蒸馏分离器7顶部得到精产品的 长链烷基二甲基叔胺含量为98. 8%，副产物高沸物从减压蒸馏分离器7底部排 出。
实施例7
采用实施例6连续制备长链垸基叔胺的工艺系统，在两个固定床反应器1中分别装入0.4m3的铜系圆柱体形的多孔固体催化剂，使系统各设备处于完好 状态，原料Cw。脂肪醇、二甲胺和氢气准备到位，水、电、蒸汽和导热油供应 正常。通过与循环压縮机10出口的循环气体管道连接的钢制氢气供给气源管 线c给连续制备长链烷基二甲基叔胺的工艺系统中引入0.8MPa的初始氢气； 启动循环压縮机10，并使氢气在连续制备长链烷基二甲基叔胺的工艺系统中循 环流动。加热器3通入导热油加热升温，使固定床反应器1反应温度慢慢升温 到24(TC。通过与热交换器2下侧部进口气体管道相连的脂肪醇管道，由提供 脂肪醇液体的泵a向连续制备长链烷基二甲基叔胺的工艺系统中定量注入C8—1Q 脂肪醇，液相空速0.5/h。同时通过与二甲胺气化冷凝器6下侧部的进口气体 管道相连的二甲胺管道，由提供二甲胺的泵b向连续制备长链垸基二甲基叔胺 的工艺系统中定量注入满足反应要求的二甲胺。通过氢气钢管c的稳压调节阀 调整反应压力到1. 3MPa，控制反应尾气氢气含量在90%，反应过程基本稳定后， 循环尾气流量与(Vi。脂肪醇进料量体积比(气液比)在3800。进入连续制备长 链烷基二甲基叔胺的工艺系统中的(V,。脂肪醇和二甲胺在固定床反应器1中反 应后，经过热交换器2冷却冷凝换热后，进入气液分离器4下部，从气液分离 器4底部分出液相反应产物长链烷基叔胺和水，从气液分离器4顶部分出气体 氢气和未反应物甲胺，通过循环压縮机10循环使用。从气液分离器4底部分 出的液相反应产物长链烷基叔胺和水进入液液分离器5，长链烷基叔胺从液液 分离器5上侧部连续分出，得到长链烷基二甲基叔胺粗产品叔胺含量为95. 3%， 水从液液分离器5下侧部连续分出。
从液液分离器5上侧部连续分出的长链垸基二甲基叔胺粗产品能够连续 进入减压蒸馏分离器7进行蒸馏分离，从减压蒸馏分离器7顶部得到精产品的 长链垸基二甲基叔胺含量为98. 9%，副产物高沸物从减压蒸馏分离器7底部排 出。
实施例8
采用实施例6连续制备长链垸基叔胺的工艺系统，在两个固定床反应器1 中分别装入0.4m3的铜系圆柱体形的多孔固体催化剂，使系统各设备处于完好 状态，原料dwJ旨肪醇、二甲胺和氢气准备到位，水、电、蒸汽和导热油供应 正常。通过与循环压縮机10出口的循环气体管道连接的钢制氢气供给气源管 线c给连续制备长链烷基二甲基叔胺的工艺系统中引入0. 6MPa的初始氢气； 启动循环压縮机10，并使氢气在连续制备长链垸基二甲基叔胺的工艺系统中循 环流动。加热器3通入导热油加热升温，使固定床反应器1反应温度慢慢升温 到235'C。通过与热交换器2下侧部进口气体相连的脂肪醇管道，由提供脂肪 醇液体的泵a向连续制备长链垸基二甲基叔胺的工艺系统中定量注入C^4脂肪
15醇，液相空速0.3/h。同时通过与二甲胺气化冷凝器6下侧部的进口气体管道
相连的二甲胺管道，由提供二甲胺的泵b向连续制备长链垸基二甲基叔胺的工
艺系统中定量注入满足反应要求的二甲胺。通过氢气钢管c的稳压调节阀调整 反应压力到l.OMPa，控制反应尾气氢气含量在85%,反应过程基本稳定后，循 环尾气流量与C^4脂肪醇进料量体积比(气液比)在5500。进入连续制备长 链垸基二甲基叔胺的工艺系统中的dH4脂肪醇和二甲胺在固定床反应器l中反 应后，经过热交换器2冷却冷凝换热后，进入气液分离器4下部，从气液分离 器4底部分出液相反应产物长链垸基叔胺和水，从气液分离器4顶部分出气体 氢气和未反应物甲胺，通过循环压縮机IO循环使用。从气液分离器4底部分 出的液相反应产物长链烷基叔胺和水进入液液分离器5，长链垸基叔胺从液液 分离器5上侧部连续分出，得到长链烷基二甲基叔胺粗产品叔胺含量为95. 8%， 水从液液分离器5下侧部连续分出。
从液液分离器5上侧部连续分出的长链烷基二甲基叔胺粗产品能够连续 进入减压蒸馏分离器7进行蒸馏分离，从减压蒸馏分离器7顶部得到精产品的 长链垸基二甲基叔胺含量为99. 1%，副产物高沸物从减压蒸馏分离器7底部排 出。
实施例9
采用实施例6连续制备长链烷基叔胺的工艺系统，在两个固定床反应器1 中分别装入0.4m3的铜系圆柱体形的多孔固体催化剂，使系统各设备处于完好 状态，原料(Vw脂肪醇、二甲胺和氢气准备到位，水、电、蒸汽和导热油供应 正常。通过与循环压縮机10出口的循环气体管道连接的钢制氢气供给气源管 线c给连续制备长链垸基二甲基叔胺的工艺系统中引入0. 5MPa的初始氢气； 启动循环压縮机10，并使氢气在连续制备长链烷基二甲基叔胺的工艺系统中循 环流动。加热器3通入导热油加热升温，使固定床反应器1反应温度慢慢升温 到25(TC。通过与热交换器2下侧部进口气体管道相连的脂肪醇管道，由提供 脂肪醇液体的泵a向连续制备长链烷基二甲基叔胺的工艺系统中定量注入Cw8 脂肪醇液相空速在0. 4/h的ChwJ旨肪醇。同时通过与二甲胺气化冷凝器6下侧 部的气体进口管道相连的不锈钢管道，由提供二甲胺的泵b向连续制备长链烷 基二甲基叔胺的工艺系统中定量注入满足反应要求的二甲胺。通过外接钢管c 的稳压调节阀调整反应压力到0.8MPa，控制反应尾气氢气含量在80%，反应过 程基本稳定后，循环尾气流量与dwj旨肪醇进料量体积比(气液比)在4500。 进入连续制备长链烷基二甲基叔胺的工艺系统中的(V18脂肪醇和二甲胺在固 定床反应器1中反应后，经过热交换器2冷却冷凝换热后，进入气液分离器4 下部，从气液分离器4底部分出液相反应产物长链烷基叔胺和水，从气液分离
16器4顶部分出气体氢气和未反应物甲胺，通过循环压縮机10循环使用。从气
液分离器4底部分出的液相反应产物长链垸基叔胺和水进入液液分离器5，长 链垸基叔胺从液液分离器5上侧部连续分出，得到长链垸基二甲基叔胺粗产品 叔胺含量为96. 0%，水从液液分离器5下侧部连续分出。
从液液分离器5上侧部连续分出的长链烷基二甲基叔胺粗产品能够连续 进入减压蒸馏分离器7进行蒸馏分离，从减压蒸馏分离器7顶部得到精产品的 长链垸基二甲基叔胺含量为99. 1%，副产物高沸物从减压蒸馏分离器7底部排 出。
实施例IO
釆用实施例6连续制备长链垸基叔胺的工艺系统，在两个固定床反应器1 中分别装入0.4m3的铜系圆柱体形的多孔固体催化剂，使系统各设备处于完好 状态，原料Cw—18脂肪醇、二甲胺和氢气准备到位，水、电、蒸汽和导热油供应 正常。通过与循环压縮机10出口的循环气体管道连接的钢制氢气供给气源管 线c给连续制备长链垸基二甲基叔胺的工艺系统中引入0. 6MPa的初始氢气， 启动循环压縮机10，并使氢气在连续制备长链烷基二甲基叔胺的工艺系统中循 环流动。加热器3通入导热油加热升温，使固定床反应器1反应温度慢慢升温 到24(TC。通过与热交换器2下侧部进口气体管道相连的脂肪醇管道，由提供 脂肪醇液体的泵a向连续制备长链烷基二甲基叔胺的工艺系统中定量注入CnM8 脂肪醇，液相空速0.35/h。同时通过与二甲胺气化冷凝器6下侧部的气体进口 管道相连的二甲胺管道，由提供二甲胺的泵b向连续制备长链烷基二甲基叔胺 的工艺系统中定量注入满足反应要求的二甲胺。通过外接钢管c的稳压调节阀 调整反应压力到0. 9MPa，控制反应尾气氢气含量在90%，反应过程基本稳定后， 循环尾气流量与(:16-18脂肪醇进料量体积比(气液比)在4500。进入连续制备 长链垸基二甲基叔胺的工艺系统中的(:16-18脂肪醇和二甲胺在固定床反应器1中 反应后，经过热交换器2冷却冷凝换热后，进入气液分离器4下部，从气液分 离器4底部分出液相反应产物长链烷基叔胺和水，从气液分离器4顶部分出气 体氢气和未反应物甲胺，通过循环压縮机10循环使用。从气液分离器4底部 分出的液相反应产物长链垸基叔胺和水进入液液分离器5，长链垸基叔胺从液 液分离器5上侧部连续分出，得到长链烷基二甲基叔胺粗产品叔胺含量为 96. 2%，水从液液分离器5下侧部连续分出。
从液液分离器5上侧部连续分出的长链垸基二甲基叔胺粗产品能够连续 进入减压蒸馏分离器7进行蒸馏分离，从减压蒸馏分离器7顶部得到精产品的 长链垸基二甲基叔胺含量为99. 1%，副产物高沸物从减压蒸馏分离器7底部排 出。
权利要求
1.一种连续制备长链烷基叔胺的工艺系统，包括固定床反应器、热交换器、加热器、气液分离器、液液分离器、二甲胺气化冷凝器、减压蒸馏分离器、水冷凝器、雾沫捕集器、循环压缩机、水冷却器、脂肪醇泵、二甲胺泵及氢气供给气源管线；其特征是固定床反应器底部的出料口通过管道与热交换器的顶部热流体进料口相连，热交换器底部的热流体出料口通过管道与气液分离器下侧面的进料口相连，气液分离器底部的液体出料口通过管道与液液分离器上部的进料口相连，液液分离器上侧面的出料口通过管道与用导热油加热的减压蒸馏分离器的进料口相连或与产品储罐的进料口相连，液液分离器下侧面的出料口通过管道与水储罐的进料口相连；减压蒸馏分离器顶部的气体出口通过管道与外部冷凝器的顶部进料口相连，减压蒸馏分离器底部的出料口通过管道与副产物储罐的进料口相连；外部冷凝器底部的液体出料口与精产品储罐相连，外部冷凝器上部的不凝气出口与真空管道相连；气液分离器顶部的气体出口通过管道与水冷凝器顶部的气体进口相连，水冷凝器上部的气体出口通过管道与二甲胺气化冷凝器顶部的气体进口相连，二甲胺气化冷凝器上部的气体出口通过管道与雾沫捕集器上侧面的气体进口相连；水冷凝器、二甲胺气化冷凝器和雾沫捕集器底部的液体出口通过管道都与气液分离器顶部侧面的回流液体进口相连；雾沫捕集器顶部的气体出口通过管道与循环压缩机的进口相连，循环压缩机的气体出口通过管道与水冷却器顶部的气体进口相连，水冷却器下部的气体出口通过管道与二甲胺气化冷凝器下侧部的气体进口相连，二甲胺气化冷凝器上侧部的气体出口通过管道与热交换器下侧部的气体进口相连，热交换器上侧部的气体出口通过管道与导热油加热的加热器顶部的气体进口相连；加热器底部的气体出口通过管道与固定床反应器顶部进口相连；液态脂肪醇原料由脂肪醇泵出口通过管道与热交换器下侧部的气体进口管道相连；二甲胺原料由二甲胺泵出口通过管道与二甲胺气化冷凝器下侧部的气体进口管道相连；氢气气源通过安装有减压稳压阀的氢气供给气源管线与循环压缩机气体出口的循环气体管道相连。
2. 根据权利要求l所述的连续制备长链烷基叔胺的工艺系统，其特征是 所述的固定床反应器的个数是1 3个，当固定床反应器的个数大于l个时，是通过管道串联相接。
3. —种利用权利要求1或2所述的连续制备长链垸基叔胺的工艺系统进行连续制备长链烷基叔胺的方法，其特征是，该方法包括以下歩骤1) 在固定床反应器中装满多孔固体催化剂后，使系统各设备处于完好状态；2) 通过与循环压縮机气体出口的循环气体管道相连接的氢气供给气源管 线给连续制备长链垸基二甲基叔胺的工艺系统中引入0.4 0.6MPa的初始氢3) 启动循环压縮机，使氢气在连续制备长链垸基二甲基叔胺的工艺系统 中循环流动；'4)加热器通入导热油加热循环氢气气流，使固定床反应器反应温度达到 210 250°C;5) 通过与热交换器下侧部的气体进口管道相连的脂肪醇管道，由提供脂 肪醇液体的泵向连续制备长链垸基二甲基叔胺的工艺系统中定量注入C8-18脂 肪醇，液相空速为0.2 1.3h—、同时通过与二甲胺气化冷凝器下侧部的气体 进口管道相连的二甲胺管道，由提供二甲胺的进料泵向连续制备长链烷基二 甲基叔胺的工艺系统中定量注入满足反应要求的二甲胺；6) 通过与循环压縮机气体出口的循环气体管道相连接的氢气供给气源管 线上的减压稳压阀，调整固定床反应器的反应压力为0.6 1.6MPa;控制反应 尾气氢气含量在60 98%;循环尾气流量与CVuJ旨肪醇进料量的体积比为 2000 6000;7) 进入连续制备长链烷基二甲基叔胺的工艺系统中的Cw8脂肪醇和二甲 胺在固定床反应器中发生反应后，经过热交换器冷却冷凝换热后，进入气液 分离器下部，从气液分离器底部分出液相反应产物长链烷基二甲基叔胺和水， 从气液分离器顶部分出气体氢气和未反应物甲胺，作为循环尾气，通过循环 压縮机循环使用；8) 从气液分离器底部分出的液相反应产物长链烷基二甲基叔胺和水进入 液液分离器中，长链烷基二甲基叔胺从液液分离器上侧部出口连续分出，得 到叔胺含量>95%的长链垸基二甲基叔胺产品，水从液液分离器下侧部出口连 续分出。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征是所述的从液液分离器上侧部 出口连续分出的叔胺含量》95%的长链烷基二甲基叔胺产品，可进一步进入能 够进行连续蒸馏分离的减压蒸馏分离器中继续进行连续蒸馏分离，从减压蒸 馏分离器顶部得到叔胺含量>97%的长链垸基二甲基叔胺精产品，副产物、高 沸物从减压蒸馏分离器底部排出。
5. 根据权利要求3所述的方法，其特征是步骤4)所述的反应温度是 225 250°C。
6. 根据权利要求3所述的方法，其特征是步骤5)所述的注入(V18脂肪 醇液相空速在0. 25 0. 5h—、
7. 根据权利要求3所述的方法，其特征是步骤6)所述的调整固定床反 应器的反应压力为0. 6 1. 3Mpa。
8. 根据权利要求3所述的方法，其特征是步骤6)所述的控制反应尾气 氢气含量为80 95%。
9. 根据权利要求3所述的方法，其特征是步骤6)所述的循环尾气流量 与C請脂肪醇进料量的体积比为2600 5500。
全文摘要
本发明属于制备化合物长链烷基二甲基叔胺的技术领域，特别涉及连续制备长链烷基二甲基叔胺的工艺系统及方法。本发明提供了以固定床反应器为基本特征的连续制备长链烷基二甲基叔胺的工艺系统，并利用该系统及以脂肪醇和二甲胺为原料，在还原性氢气气氛下，经过催化脱氢胺化反应连续制备了长链烷基二甲基叔胺。利用本发明的系统及方法在生产长链烷基二甲基叔胺的过程中连续稳定，工艺条件容易控制；避免了间歇性生产装置的频繁开停车，具有热量回收利用率高，能量消耗低；生产过程长期密闭操作，有效避免了二甲胺逃逸造成的环境污染。
文档编号C07C209/00GK101538205SQ20081008507
公开日2009年9月23日 申请日期2008年3月17日 优先权日2008年3月17日
发明者周庚生, 林 李 申请人:株洲珊林科技有限公司