本发明涉及多乙烯多胺合成,具体涉及一种二氯乙烷法合成多乙烯多胺的催化剂以及应用该催化剂合成多乙烯多胺的方法。
背景技术:
1、乙烯胺又名乙撑胺,分子通式为h2n(c2h4nh)nh,是重要的精细化工中间体,其在有机合成、染料、医药、化学助剂、农药、橡胶塑料助剂、有机溶剂和环氧树脂固化剂等领域有着广泛的应用。
2、乙烯胺的合成方法主要有二氯乙烷法(edc)、乙醇胺法(mea)、乙烯氨化法、甲醛-氢氰酸法、二甘醇氨化法、氯乙酰氯氨化法和氨基乙腈加氢法等。工业生产乙烯胺的方法主要是edc法和mea法,其他方法由于原料来源和成本等原因尚未实现工业化生产。edc法是采用二氯乙烷与氨反应得到。
3、现有技术中采用edc法合成多乙烯多胺时,二氯乙烷的转化率低,多乙烯多胺的收率不佳,总收率通常在50%左右,添加催化剂后,收率可提高至60%,但很难达到75%以上。
技术实现思路
1、现有技术中存在的问题是:常规edc法合成多乙烯多胺,多乙烯多胺的收率低,很难达到75%以上。针对上述问题,本发明提供一种二氯乙烷法合成多乙烯多胺的催化剂以及应用该催化剂合成多乙烯多胺的方法,其包括基本金属活性组分、1,3-二氮唑、附加金属元素以及与催化剂中金属元素相配的氧元素和二氧化硅骨架,
2、所述基本金属活性组分包括fe、cu和至少一种la系金属,fe占金属活性组分总重量的35-45%,cu占金属活性组分总重量的30-40%,la系金属占金属活性组分总重量的5-10%,所述基本金属活性组分的含量占催化剂总质量的30-35%,
3、所述附加金属元素包括mo、w、ni、sn、bi、mn、ti、zr、co中的一种或两种,
4、所述附加金属元素的含量占催化剂总质量的10-15%,
5、1,3-二氮唑占催化剂总质量的30-45%。
6、优选地,所述镧系金属包括la、ce、nd、sm中的至少一种。
7、优选地,所述镧系金属为nd。
8、优选地,所述附加金属元素为co和mo,所述co与mo的原子比为2:1。
9、优选地,fe占金属活性组分总重量的40-45%,cu占金属活性组分总重量的30-35%,la系金属占金属活性组分总重量的8-10%,
10、所述附加金属元素包括mo、w、ni、sn、bi、mn、ti、zr、co中的一种或两种,
11、所述附加金属元素的含量占催化剂总质量的10-12%,
12、1,3-二氮唑占催化剂总质量的30-35%。
13、优选地,所述的一种二氯乙烷法合成多乙烯多胺的催化剂,制备方法包括以下步骤:
14、(1)称取催化剂中金属元素氧化物的可溶性盐,分别配成摩尔含量0.008-0.015m的金属盐水溶液并置于计量瓶中,配置碱沉淀剂溶液置于计量瓶中;
15、(2)将纯水加入反应罐中,搅拌下加热至95±2℃,多股并流加入金属水溶液,于250-300rpm下进行搅拌,根据原料中可溶性金属盐完全沉淀的等电点,缓慢加入碱沉淀剂,控制碱沉淀剂的流量,采用梯次ph摆动方法实现金属的沉淀,ph摆动反复5-8次,酸侧ph=3.8-4.0,碱侧=10.1-10.5,反应终点ph=3.8-4.0,整体时间170-180min,同时通过加水控制胶体体系固含量0.5-2.0%,反应结束后,将整个体系于120-150℃下晶化36h,然后调节ph=7.8-8.0,再于120-150℃下晶化36-40h,过滤,得滤饼,将滤饼用纯水洗涤数次,直至洗水电导率≤10μs/cm;
16、(3)将步骤(2)水洗后获得的合格滤饼与载体通过加水混合,调节成浆液,控制固含量在1.0-5.0%,880-900rpm,浆化55-60min,调节ph=4.8-6.0;
17、(4)在上述混合浆液中加入粘结剂的水溶液,保证甲基纤维素在体系中的质量浓度为0.05-0.06%,将分散罐密闭,接通压缩空气,控制流量60-100ml/min,将浆液输入流化反应床中,经600-650℃流化床沸腾状态脱水及氧化,得到粒度为700-800nm粉状催化剂;
18、(5)将粉状催化剂均匀分散于水溶液中,加入1,3-二氮唑,搅拌混合均匀,于70-80℃下真空干燥后,即得到目标催化剂。
19、优选地,所述粘合剂选自甲基纤维素、羟基纤维素或聚乙烯醇。
20、优选地,所述可溶性盐包括硝酸盐、盐酸盐、乙酸盐,其中mo、w均为含氧酸盐。
21、优选地,所述碱沉淀剂为氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化按或有机胺,其中有机胺为三乙胺或正丁胺。
22、优选地,所述载体为二氧化硅,以硅溶胶或硅酸乙酯的形式加入。
23、优选地,根据所述的催化剂制备多乙烯多胺,其制备方法包括以下步骤:
24、(1)开启投料阀和减压阀,排空反应釜内空气,在反应釜内依次加入8kg催化剂和1750kg水,混合搅拌均匀,
25、(2)关闭投料阀和减压阀,在反应釜内加入液氨,在反应釜内形成质量浓度为30%的稀氨水,然后搅拌升温至110℃,之后在反应釜内加入300kg二氯乙烷,进料时间为30min,氨烷比24.4,恒温搅拌反应至反应釜内的温度达到140℃时,开冷却水对反应体系进行降温,控制反应温度处于135-145℃之间保温30min,反应压力为2.45mpa;
26、(3)之后,将反应体系的温度降至100℃以下,缓慢打开减压阀,将反应釜内的压力降至大气压,关闭减压阀,打开放料阀,将反应物料置于中和釜内,进行碱中和反应,反应温度为70℃,反应时间为40min,反应完成后,减压精馏得到多乙烯多胺。
27、优选地,碱中和反应所用碱溶液是将255kg烧碱加入到180kg水中搅拌溶解完全获得的溶液。
28、本发明具有如下的有益效果:
29、(1)本发明通过调整催化剂的金属元素组成,并额外添加了1,3-二氮唑作为催化剂的新组分,显著提高了edc法所获多乙烯多胺的收率以及二氯乙烷的转化率;
30、(2)本发明所获催化剂对多乙烯多胺中的三乙烯四胺具有更高的选择性,选择率可达40%以上。多乙烯多胺的总收率达到75%以上,取得了较好的技术效果。
1.一种二氯乙烷法合成多乙烯多胺的催化剂,其特征在于,包括基本金属活性组分、1,3-二氮唑、附加金属元素以及与催化剂中金属元素相配的氧元素和二氧化硅骨架,
2.根据权利要求1所述的一种二氯乙烷法合成多乙烯多胺的催化剂,其特征在于,所述la系金属包括la、ce、nd、sm中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种二氯乙烷法合成多乙烯多胺的催化剂,其特征在于,所述la系金属为nd。
4.根据权利要求1所述的一种二氯乙烷法合成多乙烯多胺的催化剂,其特征在于,所述附加金属元素为co和mo,所述co与mo的原子比为2:1。
5.根据权利要求1所述的一种二氯乙烷法合成多乙烯多胺的催化剂,其特征在于,fe占金属活性组分总重量的40-45%,cu占金属活性组分总重量的30-35%,la系金属占金属活性组分总重量的8-10%,
6.根据权利要求1所述的一种二氯乙烷法合成多乙烯多胺的催化剂,其特征在于,制备方法包括以下步骤:
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述粘合剂选自甲基纤维素、羟基纤维素或聚乙烯醇。
8.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述可溶性盐包括硝酸盐、盐酸盐、乙酸盐,其中mo、w均为含氧酸盐。
9.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述载体为二氧化硅,以硅溶胶或硅酸乙酯的形式加入。
10.根据权利要求1-9任一项所述的催化剂制备多乙烯多胺,其特征在于,制备方法包括以下步骤:
