Этаноламины

Этаноламины (моно-, ди- и триэтаноламин) - это органические соединения, используемые в различных отраслях промышленности, включая нефтегазовую, косметическую и фармацевтическую.

Свойства этаноламинов

Различают моноэтаноламин (2-аминоэтанол, этаноламин, коламин), диэтаноламин (иминодиэтанол) и триэтаноламин (нитрилотриэтанол). Бесцветные вязкие гигроскопичные жидкости со специфическим аминным запахом, неограниченно смешиваются с водой, хорошо растворимы в этаноле, бензоле, хлороформе, плохо - в гептане. Обладают свойствами аминов и спиртов.

Сферы применения этаноламинов

Химические реагенты и растворители: Этаноламин может использоваться в качестве растворителя, промежуточного продукта и катализатора в химических реакциях, играя важную роль в синтезе красителей, резины, пластмасс и покрытий.

Фармацевтика и пестициды: Этаноламин может использоваться для производства различных лекарственных препаратов, таких как кровоостанавливающие средства, обезболивающие и противораковые препараты, а также для синтеза безводных спиртовых аминов, таких как аспирин.

Ускорители вулканизации резины и поверхностно-активные вещества: Этаноламин может использоваться в качестве пластификатора, вулканизирующего агента, ускорителя и вспенивающего агента для синтетических смол и резины, а также в качестве поверхностно-активного вещества.

Кроме того, этаноламин используется в текстильной промышленности как отбеливатель, антистатик, средство от моли и чистящее средство. Он также может использоваться как поглотитель углекислого газа, добавка к чернилам и нефтяная добавка.

Крупнейшие мировые производители этаноламина - BASF и Dow. В России можно выделить ПАО «Казаньоргсинтез» и ООО «Синтез-ОКА».

Технология производства этаноламинов

Технология производства этаноламинов позволяет селективно получить продукты — моноэтаноламин (МЭА) и диэтаноламин (ДЭА) в непрерывном энергосберегающем процессе.

Оформление реакторного узла позволяет осуществить синтез смеси этаноламина (ЭА) при взаимодействии окиси этилена (ОЭ) и безводного аммиака (NH3) с преимущественным образованием МЭА и ДЭА при температуре не выше 70˚С. Давление не выше 40 кгс/см2, с использованием автокаталитических свойств системы.

Синтез смеси этаноламинов проводится в циркуляционном контуре, состоящем из аппарата 1, насосов 2,3 и теплообменника 4.

В трубопровод циркуляционного контура на вход теплообменника подается циркуляционный МЭА с насоса 5.

Реакционная смесь из реактора 1 поступает в реактор вытеснения (буферный реактор) 6, подогреваемый горячей водой или паром через рубашку. В буферный реактор поступает также возвратный МЭА. Из буферного реактора 6 реакционная смесь поступает через сепаратор 7 в испаритель 8, работающий при одном и том же давлении с реактором. Аммиак, испаренный из основного и буферного реактора 6, испарителя, конденсируется в теплообменнике 9 и через емкость 10 посредством эжектора возвращается в циркуляционный контур синтеза.

Давление в реакторном блоке 30-40 кгс/см2, температура в реакторе 50-80 ˚С, а в испарителе 100-120 ˚С. Обогрев реактора производится горячей водой, а в испаритель 8 подается пар с давлением порядка 80 кгс/см2.

Реакции синтеза этаноламина сопровождается значительным выделениям тепла и протекает по сложным кинетическим законам с участием продуктов реакции. Все это обуславливает предъявление особых требований к технологическому и аппаратному оформлению реакторного узла, и при этом возникают проблемы по оптимальной организации теплосъема и обеспечению устойчивости (безопасности) процесса, а также обеспечение селективности процесса по моно- и диэтаноламину.

Принципиальная схема процесса синтеза этаноламинов

1 – аппарат смешения; 2,3 – насосы; 4 – теплообменник; 5 – насос;

6 – реактор вытеснения; 7 – сепаратор; 8 – испаритель;

9 – теплообменник; 10 – емкость

Обе эти проблемы решаются проведением реакции окиси этилена  и NH3 (Аммиака) в реакторе смешения, на вход которого попадают исходные реагенты в соотношении 1:1, а оптимальный мольный избыток NH3 в зоне реакции создается за счет организации внутреннего цикла NH3.

Данная технология дает возможность варьировать соотношение получаемых МЭА и ДЭА в достаточно широких пределах. Особенностью этой технологии является ее безопасность, обусловленная тем, что процесс осуществляется в условиях слабых концентраций окиси этилена, являющейся основным источником опасности.

В тоже время производство этаноламинов характеризуется наличием взрывоопасных и токсичных продуктов. Особую опасность представляет используемая в производстве окись этилена из-за ее способности к полимеризации со взрывом при перегреве свыше 40˚С в контакте с рядом продуктов в определенных условиях, в том числе с аммиаком и аминами.

Метод производства этаноламинов основан на взаимодействии окиси этилена и аммиака в условиях непрерывного автокаталитического процесса при давление не более 35 кгс/см2 и температуре не выше 80˚С. В результате реакции образуется моно-, ди- и триэтаноламин. Выделение готовых продуктов из реакционной смеси производится методом ректификации.

Процесс получения этаноламинов состоит из следующих основных стадий: подача окиси этилена, подача аммиака, синтез этаноламинов, отгонка аммиака, отгонка возвратного моноэтаноламина, отгонка товарного моноэтаноламина, доотгонка моноэтаноламина, отгонка диэтаноламина.

Ректификация производится под вакуумом.

Избыточный аммиак выделяется из реакционной смеси в три ступени: отгонка под давлением синтеза, отгонка под давлением 14÷16 кгс/см2, десорбция под давлением 3-4 кгс/см2.

Из полученной после удаления аммиака смеси этаноламин отгоняется в пленочном испарителе, а оставшаяся смесь этаноламинов разделяется на готовые продукты вакуумной ректификацией на трех колоннах с регулярной насадкой и с пленочными кипятильниками.

Все стадии технологического процесса проходят по непрерывной схеме. В зависимости от требований рынка принятая технология позволяет в широком диапазоне изменять соотношение выпускаемых этаноламинов.

В основу технологического процесса положена реакция оксиэтилирования аммиака, протекающая по следующей схеме:

Аппаратурное оформление процесса позволяет осуществлять интенсивный теплосъем в зоне реакции и обеспечить устойчивое протекание процесса в широком диапазоне соотношений исходных компонентов в зоне реакции. Принятый диапазон концентраций исходных компонентов в зоне реакций и предусмотренный возврат моноэтаноламина позволяет свести к минимуму образование триэтаноламина и дает возможность регулировать соотношение образующихся моно- и диэтаноламина.

Основное количество избыточного аммиака отделяется от реакционной смеси в испарителе при давлении синтеза и температуре 100-120˚С и возвращается в зону реакции. Оставшийся аммиак отделяется от реакционной смеси в двух последовательных стадиях. Отгонка при давлении 1,50 - 1,55 МПа и температуре 150-160˚С; десорбция при давлении 3 — 4 кгс/см2 и температуре 150-160˚С.

Аммиак, отделенный в испарителе при давлении 15 — 15,5 кгс/см2, конденсируется и возвращается на синтез. Аммиак, отделенный на стадии десорбции, возвращается на синтез после абсорбции потоком возвратного моноэтаноламина. Отгонка возвратного моноэтаноламина осуществляется в испарителе при температуре 150-160˚С и давлении 0,6 – 0,7 кгс/см2. Разделение этаноламинов производится с использованием ректификационных колонн с регулярной насадкой, что обеспечивает получение продуктов высокого качества, несмотря на упругость паров.

В ходе технологического процесса обеспечивается контроль таких параметров как температура и давление в аппарате смешения, расход окиси этилена и аммиака. С помощью промышленных анализаторов определяют также концентрации моноэтаноломина и других фракций.