單組分DIPA制備工藝研究

張小燕

（南京紅寶麗醇胺化學有限公司，江蘇南京 210047）

1 概述

DIPA（二異丙醇胺）是1,1’-亞氮烷基二丙-2-醇及其異構體的統(tǒng)稱，主要應用于石油和天然氣工業(yè)中的脫硫劑，但隨著應用技術的不斷進步，DIPA正逐步被MDEA（甲基二乙醇胺）等高效脫硫劑替代，市場正在萎縮，急需拓展新市場。

據(jù)市場反饋，DIPA在新型涂料市場前景廣闊，瑞士一家公司將DIPA應用于HAA型粉末涂料固化劑，表現(xiàn)出耐黃變、色澤保持時間長、毒性低等優(yōu)點；此外，DIPA還可應用于2,6-二甲基嗎啉和2,6-二甲基哌嗪的合成，可大幅提高目標產(chǎn)品的選擇性和產(chǎn)率。但新的市場應用，需要較高規(guī)格的DIPA，以涂料固化劑為例，客戶要求：水分含量≤0.1%、異構體含量＜1%。

普通規(guī)格的DIPA含量水分0.1%～0.2%、異構體含量為4%～7%，此外還有少量由MIPA（一異丙醇胺）和雜質構成的輕組分，無法滿足客戶要求。普通DIPA樣品的氣相色譜圖如圖1所示：

圖1 普通DIPA氣相色譜圖

為滿足客戶特殊需求，開拓DIPA市場，開展單組分DIPA制備工藝研究。單組分DIPA主要技術指標為：1,1’-亞氮烷基二丙-2-醇（主含量）≥99%、異構體含量＜1%、水分含量≤0.1%。

2 單組分DIPA制備工藝研究

2.1 普通DIPA品質提升

異丙醇胺主要原料是環(huán)氧丙烷和氨，催化劑為水，根據(jù)合成段出口產(chǎn)品中帶雜質的檢測結果，推斷雜質可能為丙二醇醚，后采用添加丙二醇標樣的方法進行了驗證，確定了雜質的主要成分為丙二醇。

根據(jù)雜質定性結果，在異丙醇胺合成工段，進行了催化劑（水）投料量、PO進料分布等工藝調(diào)整；在精餾工段進行了溫度、回流比等工藝調(diào)整，降低了普通DIPA中雜質含量。

2.2 單組分DIPA制備

DIPA產(chǎn)品中所含物質的沸點由低到高順序為：水、MIPA、雜質、DIPA（主含量）和異構體。制備單組分DIPA，不但要去除輕組分—水、MIPA和雜質，還要去除重組分—異構體，是一項“掐頭去尾”的工作。

2.2.1 異構體分離

在氣相色譜圖中，單組分DIPA及其異構體出峰時間較接近，說明它們的沸點差距不大，常規(guī)的減壓精餾分離較困難，需添加共沸劑。此外，由于DIPA的熱敏性，高溫加熱會導致塔釜液黃變，因此對填料類型、填料高度、塔釜液位等參數(shù)要求較高。

2.2.1.1 共沸劑

考察了苯、甲苯、環(huán)戊烷和環(huán)庚烷等共沸劑，在精餾過程中發(fā)現(xiàn)較低的溫度（50～80℃）就開始鼓泡沸騰，但塔釜溫度90～130℃時，塔釜液面逐漸平靜，塔釜溫度140～145℃時，才再次出現(xiàn)鼓泡沸騰，此現(xiàn)象說明幾種低沸點的共沸劑，未與DIPA形成共沸效果，無法作為單組分DIPA及其異構體分離的共沸劑。

由于DIPA產(chǎn)品中含水，研究人員嘗試在DIPA原料中主動加入一定量的水，以水作為共沸劑，發(fā)現(xiàn)5%～10%的水加入DIPA后，可形成共沸。以水作為共沸劑，還可減少脫除共沸劑后處理，簡化了操作。

2.2.1.2 減壓精餾

在小試中，多次出現(xiàn)了塔頂未出現(xiàn)氣相但塔釜已變色的情況，主要原因是填料阻力過大，需要較多的蒸發(fā)量，但高溫和停留時間過長，易造成塔釜液變色，因此，本項工作重點考察了不同填料類型和填料高度，篩選出了既利于分離又能保證塔釜色度的填料及其高度。

2.2.2 脫水

由于水在前期作為共沸劑加入，精餾后塔頂半成品中水含量最高達11.4%，因此后期仍采用減壓精餾的方式進行大規(guī)模脫水處理。

由于DIPA產(chǎn)品具有一定的吸水性，在產(chǎn)品儲存過程中，要防止吸水后引起產(chǎn)品不合格，在實際操作過程中，采用氮封的方式，保證儲罐和包裝桶中微正壓，防止產(chǎn)品吸收空氣中的水分。

單組分DIPA制備工藝方框流程示意如圖2所示。

圖2 單組分DIPA制備工藝流程方框示意圖

主要工藝參數(shù)如表1所示。

表1 單組分DIPA制備工藝參數(shù)

采用該工藝制備的單組分DIPA，經(jīng)客戶試用，滿足要求，圖3為單組分DIPA的氣相色譜圖（干基不含水）。

圖3 單組分DIPA氣相色譜圖

3 結語

1）通過異丙醇胺制備工藝的調(diào)整，可顯著降低普通DIPA中的雜質含量，有利于產(chǎn)品品質提升。

2）單組分DIPA及其異構體沸點較近，且有熱敏性，減壓精餾過程中，既要保證分離效果又要保證塔釜不變色，對工藝要求較嚴格，后期計劃選用新型高效的精餾設備。

3）DIPA具有吸水性，需要采用氮封微正壓保存。