N- 甲基乙醇胺和 N- 甲基二乙醇胺的合成工艺研究

报告人：秦振力

N- 甲基二乙醇胺的用途

现有的生产路线

预定实验方案

ASPEN 模拟

N- 甲基二乙醇胺的用途

N- 甲基二乙醇胺是一种是高效脱硫剂 , 与其它胺类脱硫剂相比 , 它具有选择性好、能耗低、投资省、降解性强、腐蚀性小等特点 , 被广泛应用于天然气和炼厂气的脱硫 , 油田气和煤气的脱硫净化 , 克劳斯法硫磺回收原料气的提浓 ,斯科特法硫回收尾气的处理 , 低热值气体的脱硫等过程。 MDEA 也是医药工业制造镇痛剂、杀菌剂的中间体 ;聚氨酯涂料、乳液的扩链剂及聚氨酯高回弹泡沫的催化剂。另外 ,MDEA 还可以作为杀虫剂、乳化剂、织物助剂的半成品、抗肿瘤药物盐酸氮芥的中间体、胺基甲酸酯涂料的催化剂、纤维助剂等 , 同时 , 也是油漆的一种促干剂。

现有的生产路线• 甲醛与氰乙醇催化加氢；

• 甲醛与二乙醇胺反应；

• 甲醛与二乙醇胺催化加氢；

• 一甲胺与环氧乙烷反应 。

四种方法的优缺点• 四种方法的优缺点：甲醛与氰乙醇混合物在镍催化剂作用

下加氢，生成甲二乙醇胺和水。此法因氰乙醇混合物毒性较大，用得较少。甲醛与二乙醇胺在催化剂甲酸的作用下生成 MDEA 、 CO ，和水。此法因产品 MDEA 与过量的原料甲醛分离不干净，造成产品 MDEA 在应用时因有微量甲醛和甲酸 ( 催化剂 ) 存在而对设备的腐蚀性较大。甲醛与二乙醇胺在催化剂 CuO 等复合物的作用催化加氢，生成 MEDA 和水。此法因采用催化加氢，产品质量比第一中方法好。因催化加氢一般均需高温高压，对生产设备要求较高。一甲胺加环氧乙烷生成 MDEA ，是目前合成MDEA 较多采用的技术路线。产品质量较好。

MMA+EO 反应原理• 反应方程式

3 2 2 4 3 2 2

3 2 2 2 4 3 2 4 2

3 2 4 2 2 4 7 17 3

2 2 4 2 2

2 2 4 2 2 2 2

( )

( ) (

( )

2 (

H CNH C H O CH NH CH CH OH

CH NH CH CH OH C H O CH N C H OH

CH N C H OH C H O C H NO

H O C H O HOCH CH OH EG

H O C H O HOCH CH OCH CH OH DEG

副反应

甲基羟乙基二甘醇）

）

分子式 分子量

CAS 号 沸点 存在形式

MMA CH3NH2 31.10 74-89-5 -6.8 无色气体，有似氨的

气味 EO C2H4O 44.05  75-21-8 10.4 无色有醚

刺激性气味的气体

MMEA C3H9NO 75.13 109-83-1 158 氨臭无色或微黄色

液体

MDEA C5H13NO2 119.2 105-59-9 247 无色或微黄色

MEDA C7H17NO3 163 277

EG (HOCH2)₂ 62.06 107-21-1 197.3 无色无臭 DEG C4H10O3 106.1 111-46-6 245 无色、无

臭、透明

反应特点• EO 与 MA 的反应是一个加成反应 , 由于

EO 活性非常活泼 , 因此反应瞬间即可完成 , 反应放出大量热 , 如果热量不能及时取出压力迅速升高 , 并且局部过热可以引起爆聚的发生

• 环氧乙烷性质非常活泼，能够和物料中的多种组分发生反应生成副产物。造成产品的不纯，为后面的分离增加了困难。

热力学分析

由图可知在研究温度范围内 ，该反应体系的 ΔH 均小于 0 ，因而 MDEA 合成 反应为 放热反应，降低温度，反应向右进行，有利于 MDEA 的合成。

热力学分析

由图可知在研究温度范围内 ，△ G 也远远小于 0 ，表明在热力学上该反应在研究温度范围内可自发进行。

热力学分析

由图可知在研究温度范围内 ， EO 和甲胺合成 MDEA 的反应平衡常数均大于 1 ，反应在热力学上能够进行；反应平衡常数大，则反应在热力学上能够进行到较完全的程度。升高温度，平衡常数降低，不利于反应进行，但提高反应温度可以加快反应速率。

• 我们准备用反应精馏的方法来制备 N- 甲基二乙醇胺。这样可以充分利用环氧乙烷与一甲胺反应放出大量的热来分离产品，这样既能达到节能的目的，也可以减少停留时间，防止爆聚的发生，同时还能提高产品的转化率。

• 我们将会在以下几个方面对 N- 甲基二乙醇胺合成工艺经行具体的研究：

1. 反应压力对合成反应的影响； 2. 一甲胺水溶液浓度对反应的影响； 3. 温度对反应的影响； 4. 一甲胺与环氧乙烷摩尔比对反应的影响； 5. 不同进料位置对反应的影响 6. 有循环泵和没有循环泵对反应的影响 7. 和间歇 CSTR 反应器比较

合成产物的分离• 由塔釜得到产品的混合物，包含：• MMA• EO• MMEA• MDEA• MEDA• EG• DEG• 水

• 先经过常压精馏把， MMA, 水，分出来• 在经过减压精馏，逐次把MMEA, MDEA当

作轻组分从塔顶分出。• 各组分含量采用气相色谱法分析

防变色处理• 在精馏的的时候，添加任何的有机酸或无机酸来调整产品溶液的 PH 到 11-11.8 ，来防止产品变为灰红色。

ASPEN 模拟• 假设 H20 0.009

MMA 0.535

MMEA 0.3

MDEA 0.156

MEDA 0

EG 0

DEG 0

• 压力： 5MPA 塔内不考虑压降• 进料温度： 20℃• 塔板数： 8+20• Total flow ： 0.0186kmol/h• Condenser ： Total• 物性方程： UNIQUAC• 回流比： 3• 进料位置：第 23块板

流程图

STREAM TABLE

塔板温度分布情况

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