环境友好型制备叔丁胺工艺研究及设计

摘要

通过筛选具有工业发展前景的叔丁胺合成方法，选择了以异丁烯直接胺化法来制备叔丁胺的工艺路线。 本文重点研究了在HZP-Ⅱ型催化剂催化作用下，以异丁烯和液氨为原料直接胺化合成叔丁胺的工艺条件。考察了异丁烯空速、氨烯比、压力、温度对反应转化率的影响，并对催化剂使用寿命进行了稳定性评价。实验结果表明，在反应压力5MPa、反应温度260℃、异丁烯空速450h-1、氨烯比1.5～3.0∶1时，反应2000小时以上，异丁烯单程转化率仍能保持10.2％，产物叔丁胺的选择性＞99％。该工艺实现了低温催化胺化的理念，其技术先进性处于同行业领先水平。 最后以小试合成工艺条件为设计依据，对年产1万吨叔丁胺项目进行了工艺设计。通过模拟计算对换热器热负荷数据进行了综合分析，提出了集成换热策略，优化了工艺流程。在此工艺流程基础上，对工艺主体设备进行了工艺计算，得到了设备技术规格参数。 研究结果表明，异丁烯和液氨直接胺化制备叔丁胺的方法是符合绿色化学、环境友好、清洁生产理念的理想工艺路线。

目录

声明

摘要

第1章 文献综述

1．1 叔丁胺的理化性质及其应用背景

1．2 叔丁胺的常见工艺合成方法分析

1．2．1 叔丁脲水解法

1．2．2 N-叔丁酰胺水解法

1．2．3 异丁烯-氢氰酸法(即Ritter法)

1．2．4 氢氰酸-甲基叔丁基醚法

1．2．5 叔丁醇直接胺化法

1．2．6 异丁烯直接胺化法

1．3 叔丁胺不同生产工艺路线的经济评价

1．3．1 叔丁脲水解法工艺的经济评价

1．3．2 异丁烯-氢氰酸法工艺的经济评价

1．3．3 氢氰酸-甲基叔丁基醚法工艺的经济评价

1．3．4 异丁烯直接胺化法工艺的经济评价

1．4 异丁烯直接胺化生产叔丁胺的机理研究进展

1．5 异丁烯直接胺化合成叔丁胺的意义

1．6 本论文的研究目的与方案

第2章 叔丁胺的合成工艺

2．1 反应原料及设备

2．1．1 原料物理化学性质：异丁烯(IBE)氨和液氨(NH3)

2．1．2 实验工艺流程

2．2 实验结果与讨论

2．2．1 空速对转化率的影响

2．2．2 氨烯摩尔比对转化率的影响

2．2．3 压力对转化率的影响

2．2．4 温度对转化率的影响

2．2．5 稳定性试验

2．3 本章结论与展望

第3章 叔丁胺工艺设计

3．1 设计概况

3．2 设计依据

3．3 工艺流程模拟

3．4 工艺原则流程图

3．5 物料平衡框图及计算表

3．6 主要设备设计

3．6．1 反应器R101设计

3．6．2 换热器E102设计

3．6．3 氨精馏塔T101设计

3．6．4 异丁烯精馏塔T102设计

3．6．5 叔丁胺精馏塔T103设计

3．7 主体设备设计结果一览

3．8 本章结论与展望

第4章 结论与展望

参考文献

附录1

致谢

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