一种使用微混合与固定床反应器连续制备N,N-二甲基-1，3-丙二胺的工艺

本发明属于有机化工技术领域，涉及到一种使用微混合与固定床反应器制备n，n-二甲基-1，3-丙二胺的工艺

背景技术：

n,n-二甲基-1,3-丙二胺属于低级脂肪二胺，是一种重要的有机化工中间体，在医药、饲料、食品等领域应用广泛。如n,n-二甲基-1，3-丙二胺可用于合成表面活性剂、防腐剂、润滑油添加剂等。

目前n，n-二甲基-1，3-丙二胺的主要生产工艺是以丙烯腈与二甲胺为原料，先制备中间体二甲氨基丙腈，然后在催化加氢得到n,n-二甲基-1，3-丙二胺。

专利cn103333073a以二甲胺与丙烯腈为原料，经过催化加氢制备n,n-二甲基-1，3-丙二胺，此法是以固定床反应器进行制备，先在第一固定床反应器连续制备二甲氨基丙腈，然后以raneyni为催化剂，在温度70℃，氢气压力为6mpa的反应条件下，连续制备n,n-二甲基-1，3-丙二胺。该工艺合成路线简单，收率较高，且易于实现工业化生产，但该专利所述工艺反应时间较长，生产效率较低。

技术实现要素：

本发明解决的问题是提供一种工艺简单、低成本、选择性高的和易于实现连续化生产的n，n-二甲基-1，3-丙二胺的制备工艺方法。

本发明的技术方案如下：

一种使用微混合与固定床反应器制备n，n-二甲基-1，3-丙二胺的工艺，该工艺由第一微混合反应器连续催化二甲胺与丙烯腈加成反应制得二甲氨基丙腈的反应液，丙烯腈转化率不低于99％；然后氢气与含有二甲氨基丙腈的反应液在第二微混合反应器进行气液混合，最后在装有raney-ni催化剂的固定床反应器中，连续催化加氢二甲氨基丙腈生成n，n-二甲基-1，3-丙二胺微混合反应器微混合，n，n-二甲基-1，3-丙二胺的产率不低于98％

优选的技术方案中，所述工艺的具体方法步骤为：

(1)使用惰性气体对整个实验装置进行吹扫，排出空气；设定第一微混合反应器的压力和温度；设定固定床反应器的压力和温度。

(2)将质量浓度为20-100％的二甲胺溶液与质量浓度为60-100％的丙烯腈溶液分别输送至第一微混合反应器进行加成反应得到含有中间体二甲氨基丙腈的反应液,反应停留时间为0.3～4min，其中二甲胺与丙烯腈的添加量为：二甲胺与丙烯腈按摩尔比：6～1：1，所述溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇或叔丁醇中的一种或两种以上混合。

(3)将第一微混合反应器生成的二甲氨基丙腈的反应液和助加氢催化剂溶液输送至混合阀中混合均匀后得混合料液，与氢气一同进入第二微混合反应器形成气液混合液，氢气与二甲氨基丙腈按摩尔比为4～100：1的比例，在反应停留时间为20～120min的反应条件下，一同输送至固定床反应器中进行连续催化加氢反应，得到n，n-二甲基-1，3-丙二胺。

进一步优选的，所述第一微混合反应器压力为：0-5mpa，温度：10-60℃。

进一步优选的，所述固定床反应器的压力：2-10mpa，温度：30-120℃。

进一步优选的，所述的第一微混合反应器制备二甲氨基丙腈时，采用的二甲胺溶液的质量浓度为20％～100％，丙烯腈溶液的质量浓度为60～100％；二甲胺溶液的溶剂为水或醇类溶剂，所述的醇类溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇或叔丁醇的一种或两种以上的混合液。

进一步优选的，所述的助加氢催化剂为naoh、koh、lioh、na2co3的一种。

进一步优选的，所述的助加氢催化剂浓度为0.1～50％；溶剂选自的甲醇、乙醇或水溶液中的一种。

进一步优选的，所述步骤(3)中的混合料液中助加氢催化剂质量分数为0.1～6％，二甲氨基丙腈的质量分数为10-90％。

本发明的有益效果是：采用微混合反应器与固定床反应器串联的形式，以二甲胺与丙烯腈为原料，连续化制备n，n-二甲基-1，3-丙二胺，采用微混合反应器，极大的提高了二甲胺与丙烯腈反应的传质传热，并将第一步反应时间缩短为0.3～4min，减少中间体二甲氨基丙腈发生变质的概率，通过微混合反应器将第二步气液原料混合更均匀，提高加氢效率，使得制备得n，n-二甲基-1，3-丙二胺的产率≥98％,丙烯腈转化率≥99％。且该工艺方法易于实现连续化生产、成本低、绿色环保、适合工业化生产。

附图说明

图1是本发明所用固定床反应器的结构示意图。

图中：1试剂瓶(丙烯腈)；2试剂瓶或钢瓶(二甲胺)；3试剂瓶(碱性助加氢催化剂)；4双柱塞微量泵；5止逆阀；6液液微混合反应器；7混合阀；8控温仪；9气液微混合反应器；10加氢反应器；11球阀；12气液分离器；13压力表；14背压阀；15质量流量控制器；16定压阀；17钢瓶(氢气)；18采样阀；19钢瓶(氮气)

具体实施方法

下面结合附图1和技术方案详细叙述本发明的具体实施例。

实施例1：

(1)首先对反应器10装填催化剂raney-ni。(2)打开氮气钢瓶19，对整个系统进行吹扫，排出空气，通过氮气减压阀16对微混合反应器6设定压力：2mpa，由控温仪8设定温度：35℃。固定床反应器10的压力，由氢气钢瓶17通过减压阀16对系统设定氢气压力：3mpa，并由质量流量控制器15控制氢气流速，由控温仪8设定温度70℃。(3)分别用两台双柱塞微量泵4按摩尔比1.1：1的比例输送二甲胺(100％)与丙烯腈(99％)至微混合反应器6中反应，在停留时间为1min的条件下，连续反应制得含有二甲氨基丙腈的反应液，反应液中二甲基丙腈质量分数为85％(4)随后该反应液与由双柱塞微量泵输送的助加氢催化剂溶液(3％naoh的乙醇溶液)3在混合阀7混合均匀，且混合液中naoh的质量分数为1.5％。同时通过质量流量控制器15控制氢气流速，使氢气与混合液中的二甲氨基丙腈摩尔比按10：1的比例在微混合反应器9进行气液混合，混合均匀后的反应液，在停留时间40min的反应条件下，一同进入装有raney-ni催化剂的固定床反应器10中进行连续催化加氢反应制备n，n-二甲基-1，3-丙二胺。待整个装置连续运行2小时后，反应液经过气液分离器12冷却后，通过采样阀13取少量液体进行气相分析，丙烯腈转化率99.9％,n，n-二甲基-1，3-丙二胺的产率为99.2％。

实施例2：

采用实施例1的生产方法，不同的是使用浓度为40％的二甲胺水溶液，丙烯腈浓度为99％，二甲胺与丙烯腈的摩尔比为1.5：1，反应温度25℃，反应压力1mpa停留时间0.5min，助加氢催化剂为：4％naoh的乙醇溶液，加氢原料中二甲氨基丙腈含量35％，naoh含量0.5％，氢气与二甲氨基丙腈摩尔比为5：1，反应温度为65℃，反应压力4mpa,停留时间为40min，加氢催化剂为：raneyni丙烯腈转化率99.8％,n，n-二甲基-1，3-丙二胺的产率为98.6％。

实施例3：

采用实施例1的生产方法，不同的是使用浓度为30％的二甲胺甲醇溶液，丙烯腈浓度为99％，二甲胺与丙烯腈的摩尔比为1.2：1，反应温度30℃，反应压力2mpa停留时间2min，助加氢催化剂为：10％naoh的甲醇溶液，加氢原料中二甲氨基丙腈含量28％，naoh含量2.5％，氢气与二甲氨基丙腈摩尔比为20：1，反应温度为55℃，反应压力3mpa,停留时间为60min，加氢催化剂为：raneyni丙烯腈转化率99.8％,n，n-二甲基-1，3-丙二胺的产率为98.1％。

实施例4：

采用实施例1的生产方法，不同的是使用浓度为40％的二甲胺乙醇溶液，丙烯腈浓度为99％，二甲胺与丙烯腈的摩尔比为2：1，反应温度40℃，反应压力5mpa停留时间0.8min，助加氢催化剂为：3.5％naoh的乙醇溶液，加氢原料中二甲氨基丙腈含量20％，naoh含量1％，氢气与二甲氨基丙腈摩尔比为10：1，反应温度为65℃，反应压力5mpa,停留时间为30min，丙烯腈转化率99.8％,n，n-二甲基-1，3-丙二胺的产率为98.8％。

实施例5：

采用实施例1的生产方法，不同的是使用浓度为100％的二甲胺溶液，丙烯腈浓度为99％，二甲胺与丙烯腈的摩尔比为3：1，反应温度40℃，反应压力1mpa停留时间0.6min，助加氢催化剂为：1％naoh的乙醇溶液，加氢原料中二甲氨基丙腈含量40％，naoh含量1％，氢气与二甲氨基丙腈摩尔比为12：1，反应温度为75℃，反应压力3mpa,停留时间为50min，丙烯腈转化率99.5％,n，n-二甲基-1，3-丙二胺的产率为99.4％。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。