反应精馏合成异丙醇胺的工艺研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文反应精馏合成异丙醇胺的工艺研究论文作者：王亚光学生类别：全日制学科门类：专业硕士学科专业：化学工程指导教师：李柏春职称：教授刘启东正高工DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyForTheMasterDegreeofChemicalEngineeringSTUDYONSYNTHESISOFISOPROPANOLAMINESVIAREACTIONDISTILLATIONbyWangYaguangSupervisor:Prof.LiBaichunMay

2、2016摘要异丙醇胺包括一异丙醇胺（MIPA）、二异丙醇胺(DIPA)、三异丙醇胺((TIPA)三种同系物。MIPA生产成本低，性价比高，TIPA成本最高，价格最低。传统生产工艺是氨水与环氧丙烷进行连串反应，生成三种异丙醇胺的混合物，其中MIPA比例40~50%，TIPA比例高达15%~20%。本文提出采用反应精馏技术合成异丙醇胺的新工艺，可大幅度降低氨环比，提高一、二异丙醇胺的选择性。通过研究氨水与环氧丙烷的反应规律，结果表明，温度升高有利于反应加快，但是温度和压力对产品的选择性无影响，氨环比是影响产品选择性的决定因素，氨环比越大，MIPA比例越高，TIP

3、A比例越低。应用ASPENPLUS软件，选用ELECNRTL热力学方程，Radfrac模型平衡级理论，对过程进行模拟与优化，研究了全塔理论级数、进料位置、水进料量、操作压力、物料配比的影响，优化结果为：塔内操作压力为0.8MPag(表压)，水从塔顶进料，其进料量占总进料量质量分数的20%，环氧丙烷和液氨从塔第3块理论板进料，摩尔比为1：1。塔顶不采出，产物从塔釜得到，其MIPA的选择性为86.7%，TIPA选择性为0.14%。以液氨、水和环氧丙烷为原料，在自制加压不锈钢反应精馏塔中进行实验，验证模拟结果，该塔为不锈钢304L材质，塔高1.5m，塔径38mm，

4、内装3mm不锈钢θ环填料，适用于物料的连续精馏。改变进料位置、塔顶压力，选取最优操作条件：水从进样口1#进料，环氧丙烷从进样口2#进料，氨从进样口3#进料，氨环比1:1，塔顶通过自控稳压阀控制塔顶压力维持在0.8MPa(表压)，塔釜产物中，PO转化率98.3%，MIPA选择性为85.0%，TIPA选择性仅为1.5%，一异丙醇胺选择性实验值和模拟值吻合良好。关键词：反应精馏，连串反应，加压，选择性，过程模拟IABSTRACTIsopropanolaminesincludethreekindsofhomologues:mono-isopropanolamine（

5、MIPA）,di-isopropanolamine（DIPA）andtri-isopropanolamine（DIPA）.MIPAandDIPAarewidelyusedinindustry,whichMIPAhasbestcostperformance,andTIPAhasthehighestcostwithlowestprice.Traditionalprocessisgenerallycarriedoutbytheconsecutivereactionwiththesystemoftheliquidammoniaandpropyleneoxide.Th

6、eratioofliquidammoniaandpropyleneoxideisabout15:1~50:1thatcanproducethreekindsofisopropanolamines,inwhichtheratioofMIPAis40~50%andtheratioofTIPAisupto15%~20%.Therefore,Anovelone-stepreactivedistillationapproachwasproposedtostreamlineandeconomizetheproductionwhichcanreduceratioofamm

7、oniaandpropyleneoxideandreducetheselectivityofTIPA,meanwhileincreasetheselectivityofMIPAandDIPA.Thelawofreactionofammoniawaterandpropyleneoxide(PO)wasresearched,itshowedthatselectivityofisopropanolaminesinproductcannotbechangedbychangingtemperatureorpressure.OnlymolarratioofNH3toPO

8、determinedtheselectivity,t