表面活性剂酰胺化反应阶段的脱水方法

技术领域

本发明属于分离方法，特别是涉及到一种表面活性剂酰胺化反应阶段的脱水方法。

背景技术

近年来，化学表面活性剂越来越受到各界人士的青睐，各种不同类型的表面活性剂应用领域也在不断扩大，工业、农业、医疗、食品、日化等，无不涉及到表活剂产品。酰胺类两性表面活性剂生产工艺一般包括三个合成阶段，即烷基化、酰胺化和季铵化。在酰胺化反应工段，是反应物(烷基化产物-芳基酸)与N,N-2甲基-1,3-丙二胺反应的过程(酰胺化反应中反应物烷基化产物与二胺摩尔比为1：1)，反应过程中会生成水，酰胺化产物为脂酰胺基叔胺，脂酰胺基叔胺也是很多酰胺类两性表面活性剂合成的重要中间产物，酰胺化过程中一般都会有水的生成，水的存在会严重影响酰胺化的转化率及产率。利用乙苯进行分水回流循环脱水是绝大部分厂家选择的途径，由于乙苯不会再酰胺化反应中参与反应过程，不会带来副产物，仅为携水剂进行使用。但是乙苯、N,N-2甲基-1,3-丙二胺、水三者共存时，上层液相为乙苯和少量的N,N-2甲基-1,3-丙二胺与水的混合溶液，下层液相为大量的N,N-2甲基-1,3-丙二胺和水以及少量的乙苯，三种溶液又是共沸，同蒸同溶，这样导致了乙苯带出了反应原料N,N-2甲基-1,3-丙二胺并且无法确定带出水的量，这样势必会影响反应物的转换率，也不能对其进行有效的回收利用，大大的增加了生产过程中的成本。同时，N,N-2甲基-1,3-丙二胺是表活剂生产工艺上常用的一种主要生产原料，其价格高、易挥发、刺激性气味大、腐蚀性强、废弃处理难度大。

发明内容

本发明旨在于克服现有技术的不足，提供了一种酰胺类两性表面活性剂生产工艺中、能大幅降低生产成本的、脱除的酰胺化反应工段中副产物水的方法，能有效脱水并且回收产物可进行循环利用的工艺改进，简化工艺流程，节约生产成本。

本发明的表面活性剂酰胺化反应阶段的脱水方法，在表面活性剂酰胺化反应过程中，在烷基化产物中加入N,N-2甲基-1,3-丙二胺作为携水剂将其中水带出。

作为本发明的进一步改进，通过下列步骤实现的：

a、酰胺化反应过程中在烷基化产物加入过量的N,N-2甲基-1,3-丙二胺，将反应温度控制在135～170℃，反应3～5小时，使N,N-2甲基-1,3-丙二胺和水蒸发，与酰胺化产物及未完全反应的烷基化产物分离；

b、在a步骤的反应产物中，继续加入N,N-2甲基-1,3-丙二胺，加入量为a步骤的一半，反应时间为3～5小时，同时将反应温度控制在135～170℃进行蒸馏，使N,N-2甲基-1,3-丙二胺和水蒸发，与酰胺化产物及未完全反应的烷基化产物分离；

c、在b步骤的反应产物中，再继续加入N,N-2甲基-1,3-丙二胺，加入量为a步骤的的一半；反应3～5小时后，同时将反应温度控制在135～170℃进行蒸馏，将反应体系中的N,N-2甲基-1,3-丙二胺与水同时蒸馏脱出后，即完成表面活性剂酰胺化反应阶段的脱水。

本发明表面活性剂酰胺化反应阶段的脱水方法，可以有效脱出酰胺化反应中的水分，利用N,N-2甲基-1,3-丙二胺与水互溶并且共沸的特性代替原来的脱水剂乙苯，实现减少原材料浪费、简化生产工艺、节约生产成本、减轻废液处理成本等优点。

具体实施方式

实施例1

本发明的表面活性剂酰胺化反应阶段的脱水方法，是通过下列步骤实现的：

a、酰胺化反应过程中在烷基化产物加入过量的N,N-2甲基-1,3-丙二胺，将反应温度控制在135～145℃，反应5小时，使N,N-2甲基-1,3-丙二胺和水蒸发，与酰胺化产物及未完全反应的烷基化产物(即酰胺化反应物)分离；

b、在a步骤的反应产物中，继续加入N,N-2甲基-1,3-丙二胺，加入量为a步骤的一半，反应时间为5小时，同时将反应温度控制在135～145℃进行蒸馏，使N,N-2甲基-1,3-丙二胺和水蒸发，与酰胺化产物及未完全反应的烷基化产物(即酰胺化反应物)分离；

c、在b步骤的反应产物中，再继续加入N,N-2甲基-1,3-丙二胺，加入量为a步骤的的一半；反应5小时后，同时将反应温度控制在135～145℃进行蒸馏，将反应体系中的N,N-2甲基-1,3-丙二胺与水同时蒸馏脱出后，即完成表面活性剂酰胺化反应阶段的脱水。

实施例2

本发明的表面活性剂酰胺化反应阶段的脱水方法，是通过下列步骤实现的：

a、酰胺化反应过程中在烷基化产物加入过量的N,N-2甲基-1,3-丙二胺，将反应温度控制在160～170℃，反应3小时，使N,N-2甲基-1,3-丙二胺和水蒸发，与烷基化产物分离；

b、在a步骤的反应产物中，继续加入N,N-2甲基-1,3-丙二胺，加入量为a步骤的一半，反应时间为3小时，同时将反应温度控制在160～170℃进行蒸馏，使N,N-2甲基-1,3-丙二胺和水蒸发，与烷基化产物分离；

c、在b步骤的反应产物中，再继续加入N,N-2甲基-1,3-丙二胺，加入量为a步骤的的一半；反应3小时后，同时将反应温度控制在160～170℃进行蒸馏，将反应体系中的N,N-2甲基-1,3-丙二胺与水同时蒸馏脱出后，即完成表面活性剂酰胺化反应阶段的脱水。

实施例3

本发明的表面活性剂酰胺化反应阶段的脱水方法，是通过下列步骤实现的：

a、酰胺化反应过程中在脂酰胺基叔胺加入过量的N,N-2甲基-1,3-丙二胺，反应4小时，将反应温度控制在145～150℃进行蒸馏，使N,N-2甲基-1,3-丙二胺蒸发带出反应所产生的水得到N,N-2甲基-1,3-丙二胺与水的均匀混合溶液，并与酰胺化产物及未完全反应的烷基化产物(即酰胺化反应物)分离；取反应产物样品进行检测，此时酰胺化反应产物转化率以达到54.13％；反应体系中的二胺与水同时蒸馏脱出后，酰胺化反应产物转化率达到76.28％，

b、在a步骤的反应产物中，继续加入N,N-2甲基-1,3-丙二胺，加入量为a步骤的一半，反应时间为4小时，同时将反应温度控制在145～150℃进行蒸馏，使N,N-2甲基-1,3-丙二胺与水蒸发，与酰胺化产物及未完全反应的烷基化产物(即酰胺化反应物)分离；酰胺化反应产物转化率升至88.58％，将反应体系中的二胺与水同时蒸馏脱出后，酰胺化反应产物转化率再次升高，达到91.62％

c、在b步骤的反应产物中，再继续加入N,N-2甲基-1,3-丙二胺，加入量为a步骤的的一半；反应4小时后，同时将反应温度控制在145～150℃进行蒸馏，将反应体系中的N,N-2甲基-1,3-丙二胺与水同时蒸馏脱出后，即完成表面活性剂酰胺化反应阶段的脱水。此时，酰胺化反应产物转化率升至92.92％，将反应体系中的二胺与水同时蒸馏脱出后，酰胺化反应产物转化率最终达到95.22％。

下面，将现有技术中利用乙苯作为携水剂和本发明的通过三次加入N,N-2甲基-1,3-丙二胺、并三次脱除的方法，来说明本发明的效果：

从上表可见，利用N,N-2甲基-1,3-丙二胺带水对酰胺化反应中的副产物的水可以有效被脱除，并且最终产物检测后收率明显高于利用乙苯做为携水剂的反应最终产物。

本发明以先蒸出反应中N,N-2甲基-1,3-丙二胺与水的混合溶液，再向反应体系进行补加N,N-2甲基-1,3-丙二胺，来说明其反应装置的操作步骤，在现场装置运行酰胺化反应过程中，首先导入130～140㎏烷基化产物后，关闭乙苯进料口停止添加携水剂乙苯，开启N,N-2甲基-1,3-丙二胺进料口，加入N,N-2甲基-1,3-丙二胺150升，进行酰胺化反应，控制反应釜内气相温度在135～170摄氏度。反应3～5小时后，开启塔顶采出阀进行脱水工序，每隔5分钟采出一次，塔顶温度由60摄氏度为起始温度，升至135～170摄氏度时结束一个循环，进行循环脱水。待脱水完成后，向反应釜内补加初始加N,N-2甲基-1,3-丙二胺二分之一分量即75升的原料N,N-2甲基-1,3-丙二胺，继续进行3～5小时反应过程，开启塔顶采出阀进行脱水工序，每隔5分钟采出一次，塔顶温度由60摄氏度为起始温度，升至135～170摄氏度时结束一个循环，进行循环脱水。二次向反应釜内补加初始加N,N-2甲基-1,3-丙二胺二分之一分量即75升的原料N,N-2甲基-1,3-丙二胺，进行3～5小时反应过程后，开启塔顶采出阀进行脱水工序，每隔5分钟采出一次，塔顶温度由60摄氏度为起始温度，升至135～170摄氏度时结束一个循环，进行循环脱水。