Этаноламин получают действием аммиака на этиленхлоргидрин (2-хлорэтанол):
HOCH2CH2Cl + NH3 → HOCH2CH2NH2 +HCl
В промышленности синтез этаноламина проводится присоединением аммиака к этиленоксиду:
(CH2)2O + NH3 → HOCH2CH2NH2
Наряду с моноэтаноламином при этом получаются диэтаноламин и триэтаноламин:
2 HOCH2CH2NH2 + 3 (CH2)2O → (HOCH2-CH2)2NH + (HOCH2-CH2)3N
Моноэтаноламин технический применяется в газовой и нефтяной промышленности для поглощения кислых газов и серосодержащих органических соединений, в фармацевтической, текстильной, лакокрасочной промышленности, в производстве пластмасс.
Диэтаноламин технический применяется в технологии органического синтеза, в качестве сорбента для очистки природного газа, в производстве моющих средств, косметических препаратов, производстве эмульгаторов, лекарственных веществ, ингибиторов коррозии.
Триэтаноламин технический применяется для газоочистки при получении чистой углекислоты, в текстильной промышленности, в парфюмерии и цементной промышленности, как сырье в ряде органических синтезов.
Технологический процесс получения этаноламинов состоит из следующих стадий:
В основу производства положена технология получения этаноламинов из окиси этилена и аммиака с использованием продуктов реакции - этаноламинов - в качестве катализаторов основной реакции.
По указанной выше технологии синтез этаноламинов может проводиться при следующих параметрах:
давление - 1.40-3.50 МПа,
температура - 40-70 °С,
мольное соотношение аммиака и окиси этилена,
поступающих в зону реакции - от 8:1 до 30:1.
Избыточный аммиак выделяется из реакционной смеси в три ступени:
Выделившийся аммиак возвращается в процесс.
Из полученной после удаления аммиака смеси этаноламинов отгоняется в пленочном испарителе возвратный моноэтаноламин, а оставшаяся смесь этаноламинов разделяется на готовые продукты вакуумной ректификацией на трех колоннах с регулярной насадкой и с пленочными кипятильниками.
Все стадии технологического процесса решены по непрерывной схеме.
В соответствии с конъюнктурой рынка этаноламинов технология предусматривает два варианта работы производства по соотношению выпускаемых этаноламинов.
В обоих вариантах минимизирован выпуск триэтаноламина, сбыт которого затруднен. Варианты отличаются соотношением выпускаемых моно- и диэтаноламинов. В первом варианте преобладает диэтаноламин, во втором варианте - моноэтаноламин. Разница в соотношении моно- и диэтаноламинов достигается за счет изменения количества циркулирующего в процессе моноэтаноламина.
Базовые для данной технологии варианты работы производства, характеризующиеся соотношением выпускаемых этаноламинов, приведены в таблице 1.
Таблица 1. Варианты работы производства этаноламинов
Наименование продуктов |
Доля в общем выпуске, % |
|
I вариант |
II вариант |
|
Моноэтаноламин технический |
30 |
63 |
Диэтаноламин технический |
58 |
29 |
Триэтаноламин технический |
12 |
8 |
Наличие лишь двух режимов работы ограничивает вариативность соотношения получаемых моно-, ди- и триэтаноламинов, отсутствует возможность получения отдельных компонентов в широком диапазоне концентраций. Оптимальным вариантом является такая работа производства, которая обеспечивает максимальную вариативность каждого компонента смеси этаноламинов, а также возможность получения максимального выхода какого-либо компонента при минимальном выходе остальных.
Для создания такого режима работы производства необходима разработка новой системы управления, основанной на использовании математической модели. В связи с этим, в работе определяется критерий оптимизации, выявляются пути создания оптимальной системы управления процессом производства этаноламинов и обосновывается выбор современных средств автоматизации.