一种乙醇胺胺化反应工艺物流的快速分析方法技术

本发明专利技术公开了一种乙醇胺胺化反应工艺物流的快速分析方法，该工艺物流是胺化反应器的反应输入流或产物输出流，从工艺物流中提取一股物料作为支流，将冷却的支流物料使用近红外光谱法分析，采集反应输入流或产物输出流的近红外光谱信息；将反应工艺物流的近红外光谱与其对应的标准值(化学值)采用偏最小二乘法进行关联建立定量校正模型，使用所建模型通过所获得的近红外光谱直接确定反应工艺流中多种组分的质量分数；根据所测工艺输出物流和输入物流中各组分的质量分数与胺化反应的需求，调节输入流中输入流组分的质量分数。本发明专利技术主要用于乙醇胺胺化反应工艺物流的快速分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化工过程的分析测试
，涉及一种胺化反应工艺物流的快速分 析方法。
技术介绍
乙二胺是一种用途广泛的基础有机化工原料，主要用于环氧树脂固化剂、农药、医 药、螯合剂等。通常，采用乙醇胺和氨为原料，在胺化催化剂存在下进行胺化反应得到胺化 产物，经精馏工艺分离得到各种胺化产品，其中胺化产物中除有未反应的原料氨、乙醇胺 外，产物中还有水、乙二胺、二乙烯三胺、羟乙基乙二胺等。 为了探索胺化反应及分离工艺的各种操作条件，胺化反应产物需要进行定量分 析，常用的分析方法有气相色谱法、液相色谱法、电位滴定法、光度法及PH电位法。孙国 宋在《乙醇胺还原氨化制乙二胺反应液的气相色谱分析方法》理化检验-化学分册，2011， (47) :711中报道了乙二胺反应液的气相色谱分析方法。该方法使用手性色谱柱，采用程序 升温及乙二醇内标物作为色谱条件，将乙二胺合成过程中相关组分分离定量。这种分析方 法操作繁琐，劳动强度大，且分析时间长，极大地影响了工业装置的自动控制和调节，也制 约了反应装置的自动化。同时，气相色谱技术不能够同时快速测定胺化反应液中的水生成 量，难以分析蒸气相中的工艺流，有些组分如水蒸汽可能发生冷凝，使获得可靠的分析数据 变得困难。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种胺化反应工艺物流的快速分析方法，具有操作步骤简 单、分析时间短的优点，且能够同时快速测定胺化反应液中水的生成量。 根据本专利技术，提供，该工艺物流是 胺化反应器的反应输入流或产物输出流，该工艺流具有至少180°C的温度，工艺物流的组分 处于蒸气相中，该方法包括： (1)从工艺物流中提取一股物料作为支流； (2)支流物料高于其露点的温度； (3)将冷却的支流物料使用近红外光谱法分析，采集反应输入流或产物输出流的 近红外光谱； (4)将具有标准值的反应工艺物流分为校正集和验证集，校正集用于建立模型，验 证集用于验证模型的准确性，采用偏最小二乘法，将校正集光谱经过选择性预处理后的数 据与对应的标准值线性关联，建立校正模型，利用上述校正模型对验证集进行预测，将预测 值与标准值对比验证模型； (5)使用所建模型，根据采集反应输入流或产物输出流的近红外光谱直接得到反 应工艺流中一种或多种组分的质量分数。 所述反应输入流包括乙醇胺、氨，可能含有蒸汽形式存在的水，产物输出流包括 氨、乙醇胺、乙二胺、二乙烯三胺、羟乙基乙二胺及生成水。 所述反应产物输出流中的氨、乙醇胺、乙二胺、二乙烯三胺、羟乙基乙二胺及生成 水的标准值采用气相色谱-质谱连用分析方法测定其质量分数，水分含量采用卡尔费休法 测定质量分数数据。 所述工艺物流可被定量的光谱区域为9800至5300CHT1。 根据本专利技术，提供另，该工艺物流 是胺化反应器的反应输入流或产物输出流，该工艺流温度高于180°C，工艺物流的组分处于 蒸气相中，该方法包括： (1)从工艺物流中提取一股物料作为支流； (2)支流物料高于其露点的温度； (3)将冷却的支流物料使用近红外光谱法分析，采集反应输入流或产物输出流的 近红外光谱； (4)将具有标准值的反应工艺物流分为校正集和验证集，校正集用于建立模型，验 证集用于验证模型的准确性，采用偏最小二乘法，将校正集光谱经过选择性预处理后的数 据与对应的标准值线性关联，建立校正模型，利用上述校正模型对验证集进行预测，将预测 值与标准值对比验证模型； (5)使用所建模型，根据采集反应输入流或产物输出流的近红外光谱直接得到反 应工艺流中一种或多种组分的质量分数； (6)根据胺化反应的需求，响应于所确定的质量分数，调节输入流中乙醇胺或氨组 分的质量分数。 本专利技术的优点： (1)本专利技术将冷却的支流物料使用近红外光谱法分析，采集反应输入流或产物输 出流的近红外光谱信息，与气相色谱法、滴定法相比，省去了样品前处理步骤，操作步骤简 单。 (2)本专利技术使用所建模型，根据采集反应输入流或产物输出流的近红外光谱，在1 分钟内能够直接得到反应工艺流中一种或多种组分的质量分数，分析时间短，具有简洁、快 速的优点。 (3)本专利技术根据胺化反应的需求，响应于所确定的质量分数，调节输入流中乙醇胺 或氨组分的质量分数，能够实现乙醇胺胺化反应的在线分析，有利于实现自动化，便于工业 生产过程控制。 (4)本专利技术能够同时快速测定胺化反应液中水的生成量。【附图说明】 图1乙醇胺胺化反应工艺物流的快速分析示意图【具体实施方式】 以下结合专利技术人给出的实施例对本专利技术作进一步的详细说明。 图1为乙醇胺胺化反应工艺物流的快速分析示意图。包括加热器（1)、加热器（4)、 蒸发混合器（2)、反应器（6)、冷却器（3)、NIR流通池（7)、NIR光谱仪（5)、光纤光缆（110) 和（109)、气液分离器（8)、冷却器（9)、调节器（10)、三通阀（11)。 101、102、103、104、105、106、107、108、111、112、113、114、115 均为管线。 本专利技术中，NIR分析仪是商业上可提供的近红外光谱仪，主要元件包括光源、光学 系统和检测器。NIR光谱仪（5)，为布鲁克公司制造的傅里叶变换型光谱仪。 NIR光谱仪（5)通过光缆光纤与NIR流通池（3)连接。使用的NIR流通池为低羟 基石英材质，光程长度7. 5cm，流通池和蒸气管线被电加热至高于蒸气混合物的露点。 工艺输入物流乙醇胺、液氨组分分别通过管线101、102分别输入至加热器（1)和 加热器（4)，再经管线103、114进入蒸发混合器（2)，输入蒸发混合器（2)的气态组分流可 采用质量流量控制器进行调节，混合后通过管线104进入反应器（6)，在反应器（6)中在胺 化催化剂存在下进行胺化反应，产物输出流包括氨、乙醇胺、乙二胺、二乙烯三胺、羟乙基乙 二胺及生成水。 蒸发混合器（2)中产生的蒸气混合物，通过分支管线107通往NIR流通池（7)，NIR 流通池（7)中的流出物流经冷却器（9)并通过分离液体的分离器（8)和控制系统压力的压 力调节器（10)排出。NIR流通池（7)通过光纤光缆（110)和（109)连接至NIR光谱仪（5)， NIR流通池（7)中的蒸气混合物被NIR光谱仪（5)分析，光谱仪扫描波长范围为12500至 4000CHT1，分辨率ScnT 1，采用光缆光纤环路作为参比。 将乙醇胺、液氨采用质量流量计配制成不同质量分数的标准混合气，作为反应 工艺输入物流，分为校正集和验证集，校正集用于建立模型，验证集用于验证模型的准确 性，采用偏最小二乘法，将校正集光谱经过选择性预处理后的数据与对应的标准值线性关 联，建立工艺输入物流的校正模型，采用的预处理方法有：无光谱预处理、多元散射校正 (MSC)、矢量归一法（SNV)、最小-最大归一化、一阶导数、一阶导数+SNV、一阶导数+MSC、二 阶导数等。 采用不同预处理方法、不同维数、不同光谱波段等优化模型，有选择的剔除异常 值，利用上述校正模型对验证集进行预测，将预测值与上述标准值对比验证模型。 使用上述所建输入物流组分模型，根据采集反应输入流的近红外光谱直接得到反 应工艺输入流中乙醇胺、液氨组分的质量分数。 对于反应工艺输入物流和产物输出流分别通过分支管线107和分支管线108,在 三通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种乙醇胺胺化反应工艺物流的快速分析方法，该工艺物流是乙醇胺胺化反应器的反应输入流或产物输出流，该方法包括：(1)从工艺物流中提取一股物料作为支流；(2)支流物料高于其露点的温度；(3)将冷却的支流物料使用近红外光谱法分析，采集反应输入流或产物输出流的近红外光谱；(4)将具有标准值的反应工艺物流分为校正集和验证集，校正集用于建立模型，验证集用于验证模型的准确性，采用偏最小二乘法，将校正集光谱经过选择性预处理后的数据与对应的标准值线性关联，建立校正模型，利用上述校正模型对验证集进行预测，将预测值与标准值对比验证模型；(5)使用所建模型，根据采集反应输入流或产物输出流的近红外光谱直接得到反应工艺流中一种或多种组分的质量分数。所述工艺物流具有至少180℃的温度，工艺物流的组分处于蒸气相中。所述工艺物流中，反应输入流包括乙醇胺、氨，产物输出流包括氨、乙醇胺、乙二胺、二乙烯三胺、羟乙基乙二胺及生成水。所述反应产物输出流中的氨、乙醇胺、乙二胺、二乙烯三胺、羟乙基乙二胺及生成水的标准值采用气相色谱‑质谱连用分析方法测定其质量分数，水分含量采用卡尔费休法测定质量分数。所述工艺物流可被定量的光谱区域为9800至5300cm‑1。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：温晓燕，杨建明，涂健，吕剑，胡岚，
申请(专利权)人：西安近代化学研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61