本發(fā)明屬于精細(xì)化工，具體涉及到一種連續(xù)制備n-烷基-1,3-丙二胺的裝置及工藝方法。

背景技術(shù)：

1、n-烷基-1,3-丙二胺屬于低級(jí)脂肪二胺，是一種重要的有機(jī)化工中間體，在醫(yī)藥、飼料、食品等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

2、n-烷基1,3-丙二胺包括n-乙基-1,3丙二胺、n-甲基-1,3-丙二胺以及n,n-二甲基-1,3-丙二胺等重要中間體相似的反應(yīng)式結(jié)構(gòu)，都具有活潑的化學(xué)性質(zhì)，由于在氮原子上有孤電子對(duì)的存在，具有較好的親核能力，比較易與親電試劑發(fā)生反應(yīng)，可以用于下游產(chǎn)品的合成。

3、專利cn102260175b提供了一種通過氯乙烷與乙二胺直接n-乙基乙二胺的合成方法，氯乙烷中的氯原子將乙二胺中氨基氫原子取代后形成目標(biāo)產(chǎn)物。同樣機(jī)理，n-乙基-1,3丙二胺也可以按專利cn102260175b的方法使用1,3-丙二胺直接合成，但該方法容易生成多取代副產(chǎn)物，且難以分離。

4、n-烷基-1,3丙二胺的合成方法還可以采用丙烯腈氨化還原法，該方法原料來源廣，合成方法簡單，容易制得。但在間歇法制備過程中，丙烯腈氨化反應(yīng)階段需要嚴(yán)格控制丙烯腈的加料速度，滴加過快會(huì)導(dǎo)致劇烈放熱，容易產(chǎn)生多種副產(chǎn)物；在加氫反應(yīng)階段，骨架型催化劑補(bǔ)加過程中容易發(fā)生爆炸危險(xiǎn)，因此，n-烷基-1,3丙二胺間歇法存在生產(chǎn)效率低、安全性、產(chǎn)品選擇性差的問題。

5、近年來，丙烯腈胺化的連續(xù)化方案也有相關(guān)專利或文獻(xiàn)報(bào)道，專利cn112961061b提供了一種連續(xù)制備n,n-二甲基-1,3-丙二胺的工藝方法，該方法采用兩個(gè)固定床串聯(lián)的方式，以一甲胺與丙烯腈為原料，首先連續(xù)通過第一個(gè)固定床反應(yīng)器反應(yīng)生成3-甲氨基丙腈中間體，該中間體連續(xù)再進(jìn)入第二個(gè)固定床加氫反應(yīng)器，進(jìn)行催化加氫，生成n-甲基-1,3丙二胺，收率≥99％，該發(fā)明工藝方法簡單、三廢少、節(jié)能環(huán)保、成本低，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，但該連續(xù)化方案也存在一些不足，如該方案第一步甲胺與丙烯腈反應(yīng)采用的是a型或x型分子篩為催化劑(低硅鋁比沸石分子篩)，助催化劑為無機(jī)堿水溶液或醇溶液，長期連續(xù)化運(yùn)行，助劑堿液會(huì)腐蝕分子篩，造成a型或x型分子篩骨架塌陷、顆粒粉化，容易堵塞后端分離器設(shè)備及過濾設(shè)備，不利于連續(xù)化運(yùn)行生產(chǎn)；此外，該連續(xù)化方案為保證3-甲氨基丙腈的高選擇性，需要過量的甲胺原料進(jìn)入反應(yīng)系，能量及物料消耗較大。

6、因此，需要提供一種針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)不足的改進(jìn)技術(shù)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述n-烷基-1,3丙二胺間歇法生產(chǎn)效率低、安全性、產(chǎn)品選擇性差的問題，本發(fā)明解決的問題是提供一種安全、高效且易于實(shí)現(xiàn)連續(xù)化制備n-烷基-1，3-丙二胺的裝置及工藝方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種連續(xù)制備n-乙基-1,3-丙二胺的裝置，裝置包括板式微反應(yīng)器3、延時(shí)反應(yīng)器4、分離器5、換熱器6、靜態(tài)混合器7、氣液微混合器8、固定床反應(yīng)器9、氣液分離器10、緩存罐13及氣體質(zhì)量流量控制器20；

4、其中，板式微反應(yīng)器3的三個(gè)進(jìn)口分別與脂肪胺溶液1、丙烯腈2、氮?dú)怃撈?4相連通，板式微反應(yīng)器3的出口與延時(shí)反應(yīng)器4的進(jìn)口連通，延時(shí)反應(yīng)器4的出口與分離器5的進(jìn)口連通，分離器5的一個(gè)出口依次連通換熱器6、緩存罐13，分離器5的另一個(gè)出口分為兩支，一支排空，另一支與靜態(tài)混合器7的一個(gè)進(jìn)口連通，靜態(tài)混合器7的另一個(gè)進(jìn)口連通堿助劑11，靜態(tài)混合器7的出口與氣液微混合器8的一個(gè)進(jìn)口連通，堿助劑及分離器5的產(chǎn)物在靜態(tài)混合器7內(nèi)混合后流入氣液微混合器8，氣液微混合器8的另一個(gè)進(jìn)口與氫氣瓶12連通，固定床反應(yīng)器9的進(jìn)口與氣液微混合器8的進(jìn)口連通，固定床反應(yīng)器9的出口與氣液分離器10的進(jìn)口連通，氣液分離器10的兩個(gè)出口分別為分離后的氣體出口、液體出口。

5、乙胺溶液管線與板式微反應(yīng)器3之間的管路、丙烯腈管線與板式微反應(yīng)器3之間的管路、緩存罐13與板式微反應(yīng)器3之間的管路、堿助劑11與靜態(tài)混合器7之間的管路、分離器5與靜態(tài)混合器7之間的管路分別設(shè)有計(jì)量泵；

6、氫氣瓶12與氣液微混合器8之間的管路上設(shè)有氣體質(zhì)量流量控制器20。

7、一種利用所述的裝置連續(xù)制備n-乙基-1,3-丙二胺的方法，脂肪胺溶液與丙烯腈依次經(jīng)板式微反應(yīng)器3和延時(shí)反應(yīng)器4反應(yīng)，丙烯腈轉(zhuǎn)化率100％，反應(yīng)得到含3-烷胺基丙腈、溶劑及少量胺的混合反應(yīng)液，混合反應(yīng)液經(jīng)分離器5進(jìn)行分離，分離得到的3-乙胺基丙腈、溶劑與堿助劑溶液經(jīng)靜態(tài)混合器7混合后，再與氫氣經(jīng)氣液微混合器8進(jìn)行氣液混合，隨后在固定床反應(yīng)器9中連續(xù)催化加氫生成n-烷基-1,3-丙二胺，加氫產(chǎn)物收率高于98％。

8、同時(shí)，經(jīng)分離器5分離得到的胺蒸汽經(jīng)換熱器6冷凝至緩存罐13接收，返回板式微反應(yīng)器3循環(huán)回用。

9、所述脂肪胺溶液為胺的醇溶液或水溶液。

10、所述脂肪胺與丙烯腈在板式微反應(yīng)器內(nèi)3的摩爾比為1.05-1.5:1,優(yōu)選為1.1-1.2:1。

11、反應(yīng)液在板式微反應(yīng)器3中停留時(shí)間為0.5-3.0s，優(yōu)選為1.0-2.0s；反應(yīng)溫度為30-90℃，優(yōu)選為40-60℃；反應(yīng)壓力為0.2-2.0mpa，優(yōu)選為0.3-1.0mpa。

12、延時(shí)反應(yīng)器4溫度為50-100℃，優(yōu)選為60-90℃；反應(yīng)壓力為0.2-2.0mpa，優(yōu)選為0.3-1.0mpa；反應(yīng)液在延時(shí)反應(yīng)器中停留時(shí)間為100-300s，優(yōu)選為100-200s。

13、所述換熱器6冷卻溫度為1-5℃。

14、所述固定床加氫反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度40-120℃，優(yōu)選為60-100℃；反應(yīng)壓力為1.5-5.0mpa；控速為1-10h-1，優(yōu)選為2.5-5h-1；氣液體積比為80-400：1，優(yōu)選為120-200：1。

15、所述固定床反應(yīng)器9中催化劑為raney-ni催化劑，催化劑顆粒尺寸為1-3mm，顆粒形貌為無規(guī)則顆粒狀。

16、所述堿助劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、氨水、甲醇鈉中的一種；堿助劑溶液濃度為2-5％；堿助劑與3-烷基胺基丙腈的質(zhì)量比為0.2-1％，溶劑選自的甲醇或水溶液一種。

17、本發(fā)明帶來的有益效果具體如下：

18、1、本發(fā)明采用具有較高比表面積和細(xì)小孔道結(jié)構(gòu)的板式微反應(yīng)器，達(dá)到傳熱和傳質(zhì)速率高，溫度控制精準(zhǔn)的目的，同時(shí)采用板式微反應(yīng)器與固定床反應(yīng)器串聯(lián)的形式，避免高溫加成產(chǎn)物n-烷基-1,3-丙二胺與空氣接觸，生成劣化副產(chǎn)物；同時(shí)，將加成反應(yīng)熱有效利用于加氫階段，節(jié)省了能耗，使得以脂肪胺與丙烯腈為原料連續(xù)制備n-烷基-1，3-丙二胺，極大的提高了生產(chǎn)效率，產(chǎn)品收率較高，收率大于99.2％。

19、2、本發(fā)明在反應(yīng)過程中原料丙烯腈氨化后的過量胺可循環(huán)回用，并且在反應(yīng)過程中始終保持脂肪胺與丙烯腈的摩爾比在1.1-1.2:1，避免在加氫反應(yīng)過程中由脂肪胺產(chǎn)生其它副產(chǎn)物，提高了3-烷基丙腈的加氫選擇性，其次胺的循環(huán)回用，可有效降低物料損耗及能耗，提高反應(yīng)過程的經(jīng)濟(jì)性。

20、3、本發(fā)明連續(xù)制備n-烷基-1,3-丙二胺的方法，提高產(chǎn)能、生產(chǎn)過程安全性和穩(wěn)定性，該工藝方法易于實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，且綠色環(huán)保、適合工業(yè)化，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。