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热集成变压精馏分离乙二胺-水共沸体系的模拟与优化设计文献综述

 2020-04-22 07:04  

1.目的及意义

I.目的及意义

乙二胺(EDA)又称1,2-二胺基乙烷[1],是一种重要的精细石油化工中间体和化工原料。乙二胺用途非常广泛,主要用在螯合剂、农药杀菌剂和活性染色中间体方面。率高和绿色无污染的突出优势,逐渐成为未来的发展趋势。在该工艺中,原料乙醇胺和氨在固体酸催化剂上进行气固相反应,可以高选择性生成乙二胺;但反应产物中的乙二胺和水可形成最高共沸物,共沸物的存在增加了中低压法缩合胺化合成乙二胺工艺的技术难度[2]。高纯度乙二胺产品的工业生产,乙二胺和水共沸物的分离是一个具有挑战性的课题;首先,乙二胺属于热敏性物质,精馏操作的温度过高会引起产品的分解,影响产品色度,降低产品质量;其次,共沸精馏或萃取精馏等特殊精馏的方法也可以分离乙二胺和水的共沸物,但是都需要引入共沸剂或萃取剂等第三组分,使产品中出现共沸剂或萃取剂杂质,影响产品在医药等方面的应用[3]

研究表明,对于二元共沸物性,当压力变化对共沸物组成影响明显时,采用利用两塔的压力变化改变共沸物的组成的变压精馏更具有优势[4];由于不引入第三组分的优点,变压精馏在分离二元共沸物方面应用非常广泛。热集成精馏是在变压精馏的基础上,利用较高压力精馏塔的塔顶蒸汽作为低压精馏塔塔底再沸器的热源。由于其能量显著地降低精馏系统的能耗,近年来在化工行业中应用受到广泛关注。

II.世界乙二胺生产现状与预测:

近年来美国、西欧和日本的乙撑胺的消费稳步上升,但是增长率不高,全球年均增长率约为3.5%左右,而且三大地区乙撑胺的消费结构也不尽相同[5]

美国是全球最大的乙撑胺消费国,2002年消费量约为127 kt,其中以多烯多胺为主,而乙二胺的消费量仅占总消费量的约23%左右,美国乙二胺主要用于生产螯合剂、聚酰胺树脂,多烯多胺则主要用于润滑油添加剂、环氧树脂固化剂和纸张湿强增强剂等,美国是全球乙撑胺最主要的出口国,其中35%的产品用于出口,美国对乙撑胺的需求呈现缓慢增长速度,预计未来几年美国乙撑胺的消费年均增长速度约为1.8%,预计2006年美国乙撑胺的消费量约为136 kt。

20世纪90年代西欧乙撑胺的需求增长速度较快,年均增长率约为4%,2002年消费量约为126 kt,与美国不同的是西欧乙撑胺消费中主要为乙二胺,约占总消费量的65%,西欧乙二胺主要用于生产螯合剂、杀菌剂和四乙酰乙撑胺等,多烯多胺则与美国消费结构相似,随着发展中国家杀菌剂的快速发展,在洗涤剂新配方中将越来越减少四乙酰乙撑胺使用量,因此未来几年西欧乙二胺增长速度将变缓,但是多烯多胺的消费增长速度将保持一定增长速度,预计未来几年西欧乙撑胺的消费年均增长速度约为2.5%,将超过美国成为世界上最大消费地区,2006年消费量将达到139 kt左右[6]

2002年日本乙撑胺消费量约为19 kt,其中乙二胺占总消费量的47.4%左右,日本的消费结构与西欧消费结构相近,日本目前也有一定数量乙撑胺出口,去向主要是中国、韩国等周边的亚洲国家和地区。日本未来年均增长率约为2%,2006年将达到20.5 kt[7]

尽管西方发达国家和地区乙撑胺的消费增长缓慢,但是发展中国家尤其是中国、印度和东南亚一些国家需求增长速度较快,20世纪90年代末期东亚地区由于经济动荡,因此对乙撑胺需求增长速度有所下降,进入21世纪后东亚地区乙撑胺的需求快速增长,因此西方发达国家和地区不少生产厂家扩大生产能力,因此未来几年亚太地区将成为全球乙撑胺市场增长的主要拉动者,而且许多乙撑胺下游产品也逐渐向东亚地区一些国家转移。表4为美国、西欧和日本乙醇胺消费情况及预测[8]

III.中国乙二胺生产现状与预测:

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