一种用于异丁烯制备叔丁胺的色谱分析装置及方法与流程

本发明涉及一种用于异丁烯制备叔丁胺的色谱分析装置及方法，主要应用于异丁烯制备叔丁胺领域。

背景技术：

叔丁胺是一种重要的有机中间体，广泛用于合成医药、农药、染料着色剂、橡胶促进剂及化学试剂，尤其是作为全球环保新型主导的橡胶促进剂n-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺(ns)的主要原料倍受国内业界重视。制备叔丁胺理想的路线是通过烯烃与氨直接反应合成叔丁胺。

异丁烯直接胺化法原料来源容易，价格低，反应选择性好，是一种有发展潜力的原子经济清洁工艺，成为20世纪80年代以来叔丁胺合成领域最热点技术。异丁烯胺化法具有产品纯度高、副产物少等优点，但在高温、高压条件下反应技术难度大，转化率不高，多在15%左右，需要大量的物料循环利用，能耗较高。由于异丁烯转化率低，大量的物料需要再次循环利用，转化率的精确计算尤为重要，同时分离塔的设计对转化率及选择性的准确性有较高要求。

目前，国内对异丁烯直接胺化法生产叔丁胺的分析方法介绍较少。在公开报道中使用的均是面积归一法，该方法简便、快捷，但测定误差较大，影响测量结果的问题，不利于该工艺的工业化使用。胺类物质吸附强，造成传统的标定方法误差较大。

本发明采用改进的静态配气法配制不同浓度的叔丁胺和异丁烯或异丁烯和氨气混合气进入气相色谱分析，得到标准曲线，避免了进样重复性和实验条件稳定性不利的影响，避免了胺类物质吸附性强的缺点，同时解决了使用面积归一法时误差较大的问题。

技术实现要素：

本发明提供用于异丁烯制备叔丁胺的色谱分析装置及方法，采用改进的静态配气法配制叔丁胺和异丁烯或异丁烯和氨气的混合气进入气相色谱分析，得到标准曲线的方法，用于异丁烯直接胺化法制备叔丁胺的标定，以得到准确的转化率与氨烯比。为实现上述目的采用的技术方案为：

一种用于异丁烯制备叔丁胺的色谱分析装置，配气管路的设计与搭建结构为：

真空泵经阀门2连接配气罐，压差计直接连接配气罐，进气口与取样口经阀门1和3连接于配气罐上。配气罐放置于保温箱中，并配有搅拌。

利用异丁烯制备叔丁胺的色谱分析装置的分析方法包括：配制气体及绘制标准曲线，

为配制不同摩尔比的混合气，具体操作过程如下：

1.恒温箱保持一定温度，打开配气罐搅拌。

2.使用惰性气体多次置换配气罐内的空气。

3.打开真空泵，抽真空使配气罐呈负压状态，记录抽真空后的压差计示数h，异丁烯由补气口通入一定量后，记录压差计示数h1，然后通入氨气或叔丁胺，记录压差计示数h2。两种混合物的摩尔比为：

式（1）

注：压差均换算成毫米汞柱高度表示

4.惰性气体由补气口缓慢加入配气罐，并使配气罐呈正压状态。

5.从取样口取样，进气相色谱。

6.通入不同进气量或进液量，得到一系列不同浓度的混合气体，经气相色谱测定，得到一系列不同谱图和与之相对应的峰面积，绘制摩尔比值与峰面积比值之间的标准曲线，得到标准曲线公式：

①异丁烯与氨气

式（2）

②异丁烯与叔丁胺

式（3）

注：m为摩尔数、s为峰面积、a与c为斜率、b与d为截距

根据实际取样得到的色谱峰面积，计算出实际异丁烯与氨气摩尔比。

所述配气罐搅拌，为磁力搅拌、机械搅拌。

所述真空泵，为水循环式真空泵、旋片式真空泵等。

所述管路阀门为单向阀、球阀、针阀等。

所述压差计为u型压差计、数显式压差计、高精度压力表等

所述补充的惰性气体为氢气、氦气、氩气、氮气。

所述恒温箱在一定温度下，其温度在0～100℃。

所述在用惰性气体使配气罐呈正压状态，正压一般为为0～1000mm毫米汞柱。

本发明的有益效果是：

本发明涉及气体或低沸点液体的混合物，进行气相色谱标定的方法，本发明的优点在于：（1）采用本装置搭建的配气平台，可以使气体混合的更加均匀，实现了叔丁胺和异丁烯或异丁烯和氨气同时配气，提高标定效率和准确性，实际应用价值更大；（2）静态配气装置中加入恒温箱，可通过温度调节，使配气应用范围更广。（3）避免了进样重复性和实验条件稳定性不利的影响，同时解决了使用面积归一法误差较大的问题。（4）避免了胺类物质吸附性强的缺点。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1为配气管路装置图；

图2为液氨与异丁烯标准曲线；

图3为异丁烯与叔丁胺标准曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做出进一步详细阐述，但本发明并不局限于以下实施例。

一、异丁烯与氨气摩尔比

（1）配制气体及绘制标准曲线

为配制不同摩尔比的混合气，根据配气管路装置图，具体操作过程如下：

1.恒温箱保持30摄氏度，打开配气罐磁力搅拌;

2.使用氢气多次置换配气罐内的空气;

3.打开真空泵，抽真空使配气罐呈负压状态，记录抽真空后的数显式压差计示数h，异丁烯由补气口通入一定量后，记录数显式压差计示数h1，然后通入氨气，记录数显式压差计示数h2。代入公式1，得到异丁烯与氨气摩尔比,（注：压差示数均换算成毫米汞柱高度表示）;

4.氢气由补气口缓慢加入配气罐，并使配气罐呈正压状态;

5.从取样口取样，进气相色谱;

6.通过进气量的不同，得到一系列不同浓度的混合气体，数据如表1：

表1氨气与异丁烯配气数据

经气相色谱测定，得到一系列不同谱图和与之相对应的峰面积，绘制摩尔比值与峰面积比值之间的标准曲线。

（2）异丁烯与氨气摩尔比

根据液氨与异丁烯标准曲线得到的标准曲线，可得到氨气与异丁烯摩尔比值公式如下：

根据实际取样得到的色谱峰面积，计算出实际异丁烯与氨气摩尔比。

二、异丁烯与叔丁胺摩尔比

（1）配制气体及绘制标准曲线

为配制不同摩尔比的混合气，根据附图1，具体操作过程如下：

1.恒温箱保持30摄氏度，打开配气罐磁力搅拌。

2.使用氢气多次置换配气罐内的空气。

3.打开真空泵，抽真空使配气罐呈负压状态，记录抽真空后的数显式压差计示数h3，异丁烯由补气口通入一定量后，记录数显式压差计示数h4，然后通入叔丁胺，记录数显式压差计示数h5。代入公式1，得到异丁烯与氨气摩尔比。（注：压差示数均换算成毫米汞柱高度表示）

4.氢气由补气口缓慢加入配气罐，并使配气罐呈正压状态。

5.从取样口取样，进气相色谱。

6.通过进气量的不同，得到一系列不同浓度的混合气体，数据如表2：

表2叔丁胺与异丁烯配气数据

经气相色谱测定，得到一系列不同谱图和与之相对应的峰面积，绘制摩尔比值与峰面积比值之间的标准曲线。

（2）异丁烯与叔丁胺摩尔比

根据叔丁胺与异丁烯标准曲线得到的标准曲线，可得到氨气与异丁烯摩尔比值公式如下：

根据实际取样得到的色谱峰面积，计算出实际异丁烯与叔丁胺摩尔比。以上对本发明的具体实施进行了详细描述，但是只是作为一个范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施案例，对本发明进行的等同修改也在本发明的保护范围之内。