本发明属于有机合成领域，涉及一种管道化连续生产脂肪酸单乙醇酰胺的方法。
背景技术：
脂肪酸单乙醇酰胺是一类性能优良的油溶性非离子表面活性剂。具有很好的稳定性、能够起到增溶、分散、乳化、增稠及润滑作用。且微生物降解性好，是片状洗涤剂的主要成分之一。(孙玲新，葛虹，精细石油化工进展，2004：5(5)：54-58)
目前报道的有以下几种生产方法。
方法1：张晓镭、李金旗、卿宁、孙根行，精细化工，200017(4):191-193报道了：以脂肪酸和乙醇胺为原料，加入碱性催化剂进行反应。反应产生方程式如下：
rcooh+nh2c2h4oh→rconhc2h4oh+h2o；
该反应的同时，会有副产物氨基酯、酰胺酯、盐生成。为改进该生产工艺，该文献报道了两步法合成脂肪酸单乙醇酰胺。第一步：乙醇胺和过量高级脂肪酸反应生成酰胺酯；第二步：加入乙醇胺和适量碱性催化剂使酰胺酯进行胺解，生成产物。方程式如下所示：
第一步：
2rcooh+nh2c2h4oh→rconhc2h4oocr+2h2o
第二步：
rconhc2h4oocr+nh2c2h4oh→2rconhc2h4oh；
两步反应脂肪酸单乙醇酰胺产率可达到86.9％。
方法2：王丽霞，化学工程与设备，20115:40-41.报道了：以脂肪酸甲酯与乙醇胺为原料，在间歇釜式反应器中发生酯交换反应。反应方程式如下：
rcooch3+nh2c2h4oh→rconhc2h4oh+ch3oh
该最佳工艺条件为：反应温度为110℃、反应时间5h、n(甲酯):n(乙醇胺)＝1:1.2，且建议不使用碱性催化剂。采用该方法得到的产物胺值最小为20.31mgkoh/g。
方法3、weil.j.k,paris.n,strirris.a.j.amoilchemsoc,1970,47(3):91-10.报道了棕榈酸乙醇酰胺可以采用棕榈酸甲酯和乙醇胺按摩尔比1：1.1反应，并加入甲酯摩尔量3.4％金属钠催化，并将产物甲醇不断蒸发移除出反应体系，使得反应正向移动，最后收率达到91％。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种管道化连续生产脂肪酸单乙醇酰胺的方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种管道化连续生产脂肪酸单乙醇酰胺的方法，所使用的管道化反应生产装置包括反应盘管，反应盘管的出口与高压罐的进口相连，高压罐的出口处设有阀门；
该方法包括如下步骤：
1)、使反应盘管内充满甲醇；
2)、用惰性气体(例如氮气)将反应盘管内的压力(体系内压力)充至1.5±0.1mpa，且调节反应盘管内的温度为140～200℃；
3)、脂肪酸甲酯和乙醇胺的混合甲醇溶液作为反应原料以一定的流量进入反应盘管内于140～200℃进行反应，控制该流量，从而使混合甲醇溶液在反应盘管内的停留时间为627～313.75min；
所得的反应液流入高压罐内，当高压罐内的压力高于3mpa时，打开阀门将高压罐内的反应液排出，直至高压罐中压力下降至同步骤2)中所设定的反应盘管内的压力时，关闭阀门；
所述脂肪酸甲酯和乙醇胺的混合甲醇溶液中，脂肪酸甲酯和乙醇胺的摩尔比为1:0.8～1.3；
4)、从高压罐中排出的反应液中除去未反应原料(少量的未反应原料，主要指乙醇胺；在本发明所设定的反应条件下，原料脂肪酸甲酯可几乎完全反应)及甲醇，得脂肪酸单乙醇酰胺。
作为本发明的管道化连续生产脂肪酸单乙醇酰胺的方法的改进：
当脂肪酸甲酯为月桂酸甲酯时，所得的脂肪酸单乙醇酰胺为月桂酸单乙醇酰胺；
当脂肪酸甲酯为肉豆蔻酸甲酯时，所得的脂肪酸单乙醇酰胺为肉豆蔻酸单乙醇酰胺；
当脂肪酸甲酯为硬脂酸甲酯时，所得的脂肪酸单乙醇酰胺为硬脂酸单乙醇酰胺。
作为本发明的管道化连续生产脂肪酸单乙醇酰胺的方法的进一步改进：
所述脂肪酸甲酯和乙醇胺的混合甲醇溶液中，脂肪酸甲酯和乙醇胺的体积之和：甲醇＝1：1.2～5的体积比。
作为本发明的管道化连续生产脂肪酸单乙醇酰胺的方法的进一步改进：
反应盘管总容积为251ml，所述步骤3)中脂肪酸甲酯和乙醇胺的混合甲醇溶液进入反应盘管时的流量为0.40～1.00ml/min。
作为本发明的管道化连续生产脂肪酸单乙醇酰胺的方法的进一步改进：所述步骤4)中采用水洗的方式除去未反应原料及甲醇。
本发明采用脂肪酸甲酯和乙醇胺为原料，甲醇为溶剂，无催化剂。
本发明中所使用的管道化反应生产装置，具体如图1所示；本发明的管道化连续生产脂肪酸单乙醇酰胺的方法，具体为包括以下步骤：
(1)在量筒加入甲醇，将体系内阀门全开，采用大流速10ml/min使反应盘管内充满甲醇；将量筒内剩余甲醇回收，加入作为反应起始液的脂肪酸甲酯、乙醇胺的甲醇溶液(溶剂甲醇用量需使体系为均相)450ml。脂肪酸甲酯与乙醇胺的摩尔比为1：0.8～1.3，溶剂甲醇：(脂肪酸甲酯+乙醇胺)的体积比为1.2～5：1。
(2)用氮气将体系内压力充至1.5±0.1mpa，关闭高压罐出口处的阀门。打开油浴锅，设定温度为140～200℃，打开搅拌桨，等待温度上升至反应温度。打开加热带加热装置，使管线内温度维持在100℃左右。
(3)在柱塞泵处设定流量0.40～1.00ml/min，开始进料反应。注意观察高压罐上的压力表的示数，当压力高于3mpa时，打开高压罐出口处的阀门，将反应液放入收集罐中，直至高压罐中压力下降至1.5±0.1mpa，关闭高压罐出口处的阀门。
(4)待反应原料反应完毕后，在量筒中加入甲醇，使反应盘管内重新充满甲醇，再关闭泵，阀门，油浴锅，搅拌桨等装备。
打开高压罐出口处的阀门，收集高压罐中的反应液。
反应液中含有原料：脂肪酸甲酯(微量，可忽略不计)、乙醇胺；产物：脂肪酸单乙醇酰胺、甲醇；副产物(极少量)：
本发明的脂肪酸单乙醇酰胺的合成反应方程式如下：
rcooch3+nh2c2h4oh→rconhc2h4oh+ch3oh
存在以下副反应：
rcooch3+nh2c2h4oh→rcooc2h4nh2ch3oh
2rcooch3+nh2c2h4oh→rconhc2h4ooch2r+2ch3oh。
本发明提供一种无催化剂、收率高、副产物较少的管道化连续生产脂肪酸单乙醇酰胺的方法。采用管道化反应技术生产脂肪酸单乙醇酰胺，近似于平推流反应器，返混小；生产能力大；在线反应量小，生产安全；设备投资小；产品质量稳定；适宜于规模生产。
综上所述，本发明的管道化连续生产脂肪酸单乙醇酰胺的方法，具有如下有点：
1、与背景技术1相比，本发明方法中的反应无催化剂加入，副反应较少，产品纯度高，反应转化率高。
2、与背景技术2和3相比，本发明方法中的反应在管道化反应器内进行，具有管道化反应的所有优势如：返混小；生产能力大；在线反应量小，生产安全；设备投资小；产品质量稳定。
本发明设计理念是在苛刻的条件下，不加催化剂等使得反应能够快速进行。反应无需催化剂，因此产品回收提纯更加方便，而且更加符合绿色环保理念，同时能够降低成本。而如采用釜式反应，为达到相同反应条件，其设备成本将大大提高；而且为保证产能，其在线反应量大，在如此高温而且原料为闪点较低(甲醇闪点为8℃)，如不慎发生意外将导致较大安全事故。因此本发明采用管式反应器，为达到满足设计理念而采用管道化反应器，使得该方法更适宜于实际生产。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
图1是管道化反应生产装置的示意图。
1-量筒，2-柱塞泵，3-油浴锅，4-反应盘管，5-搅拌桨，6-高压罐，7-收集罐，8～10-压力表，11～13-针型阀，阀门-14。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
一种管道化反应生产装置，如图1所示，包括量筒1、柱塞泵2、油浴锅3、反应盘管4、搅拌桨5、高压罐6、收集罐7、压力表8～10、针型阀11～13，阀门14，该阀门14也选用针型阀；反应盘管4位于油浴锅3内，油浴锅3内设置有搅拌桨5；高压罐6上设置有压力表10。
量筒1通过柱塞泵2与反应盘管4的进口相连，在柱塞泵2与反应盘管4进口之间的连接管路上沿着物料流向依次设置有压力表8、针型阀11；柱塞泵2用于输送反应原料以及控制物料的流速。
反应盘管4的出口与高压罐6的进口相连，高压罐6的出口与收集罐7相连；在反应盘管4的出口与高压罐6进口之间的连接管路上沿着物料流向依次设置有压力表9、针型阀12、针型阀13，在高压罐6的出口与收集罐7之间的连接管路上设置有阀门14。
该管道化反应生产装置中管路均为ф3不锈钢管(内径2mm)，反应盘管4长80m，反应盘管4总容积为251ml。反应盘管4的出口与高压罐6连接的管路(包括该管路上设置的针型阀12、针型阀13)、高压罐6、高压罐6的出口与收集罐7之间的连接管路(包括该管路上设置的阀门14)均采用加热带加热，从而使上述管线(反应盘管4出口后的管线)内的温度维持在100℃左右(月桂酸单乙醇酰胺、肉豆蔻酸单乙醇酰胺、硬脂酸单乙醇酰胺的熔点分别是88.5.0-89.5、93-94、103-104℃)，从而避免脂肪酸单乙醇酰胺的沉淀。
在该管道化反应生产装置中，压力的稳定是维持反应稳定的重要因素；加入高压罐6，能够将反应液暂时存储在高压罐6中，并使体系维持一定的压力以上。如去除该高压罐6，仅通过阀门的开度来维持体系压力，如阀门开度太小，则体系内压力过高，甚至会发生安全事故；如开度太大，则体系内压力低，原料在高温汽化，其饱和蒸汽压较大，会将反应液冲出反应盘管4，导致流动不稳定。而且，如没有该高压罐6，则体系稳定性很差，环境温度、油浴温度等的波动都会对体系造成巨大影响。
针型阀11-13的作用为在管路拆卸或需要泵排气等过程中，能够将体系各部分断开进行处理所用。在正常操作过程中阀门11-13均处于打开状态。
压力表9测定的是反应盘管4的末端压力(近似认为是反应压力)，压力表10测定的是高压罐6的压力。
压力表8测定的是反应盘管4的进口端压力，测定该压力的目的是能够监测反应盘管4前端压力，防止压力过高对泵造成损害；且能够得到反应盘管4内压力降的数据。
以下所有案例均采用该管道化反应生产装置。
实施例1、一种管道化连续生产脂肪酸单乙醇酰胺的方法，采用图1所示装置，以月桂酸甲酯和乙醇胺为原料，依次进行以下步骤：
1)、在量筒1中加入甲醇300ml，将体系内阀门(针型阀11～13、阀门14)全开，采用大流速10ml/min使反应盘管4内充满甲醇；将量筒1内剩余的甲醇回收；然后在量筒1内加入反应原料--月桂酸甲酯和乙醇胺的甲醇溶液450ml。
该月桂酸甲酯和乙醇胺的甲醇溶液为，先将月桂酸甲酯和乙醇胺按照摩尔比为1:0.8混合，然后加入1.2倍体积甲醇溶解配置成溶液；即，月桂酸甲酯和乙醇胺的体积之和：甲醇的体积＝1:1.2。
2)、用氮气将体系内压力充至1.5mpa(此时，压力表8、压力表9的读数均为1.5mpa)，关闭阀门14。打开油浴锅3，设定温度为180℃，打开加热带加热装置，使反应盘管4出口后的管线温度维持在100℃左右。打开搅拌桨5，等待温度上升至反应温度。
备注说明：氮气的充入方式为：拆卸阀门14后的管线，并在此阀门14处接入氮气钢瓶，充至设定压力后再拆除氮气钢瓶，装回原来管线。
3)、在柱塞泵2处设定流量0.40～1.00ml/min，开始进料反应。注意观察压力表10的示数，当压力高于3mpa时，打开阀门14，将反应液放入收集罐7中，直至高压罐6中压力下降至1.5mpa，关闭阀门14。
4)、待量筒1内的反应原料排放完毕后，在量筒1中加入甲醇，甲醇以同样的设定流量进入反应盘管4，使反应盘管4内充满甲醇，从而使所有的反应液均能排入至高压罐6内。
再关闭柱塞泵2以及体系内所有阀门(针型阀11～13、阀门14)，使油浴锅3、搅拌桨5等装备停止工作。
打开阀门14，收集高压罐6中的反应液。
将高压罐6和收集罐7中的反应液汇总后，取样进行gc分析，水洗除去未反应原料(主要指乙醇胺)及甲醇，得脂肪酸单乙醇酰胺(含微量副产物)；脂肪酸单乙醇酰胺的纯度≥98％。
不同的流速条件下，反应产率如下表1所示：
表1、实施例1反应结果
实施例2、一种管道化连续生产脂肪酸单乙醇酰胺的方法：
步骤(1)中，甲醇溶液中，月桂酸甲酯和乙醇胺的摩尔比为1.0:1.0；
其余等同于实施例1。
不同的流速条件下，反应产率如下表2所示：
表2、实施例2反应结果
脂肪酸单乙醇酰胺的纯度≥98％。
实施例3、一种管道化连续生产脂肪酸单乙醇酰胺的方法，
步骤(1)中，甲醇溶液中，月桂酸甲酯和乙醇胺的摩尔比为1：1.3；然后加入1.2倍体积甲醇溶解配置成溶液；即，月桂酸甲酯和乙醇胺的体积之和：甲醇的体积＝1:1.2；
其余等同于实施例1。
不同的流速条件下，反应产率如下表3所示：
表3、实施例3反应结果
脂肪酸单乙醇酰胺的纯度≥98％。
实施例4、一种管道化连续生产脂肪酸单乙醇酰胺的方法，
步骤(1)月桂酸甲酯和乙醇胺的甲醇溶液中，月桂酸甲酯和乙醇胺的摩尔比为1：1.3；并用3倍体积甲醇溶解配置成溶液；即，月桂酸甲酯和乙醇胺的体积之和：甲醇的体积＝1:3；
其余等同于实施例1。
不同的流速条件下，反应产率如下表4所示：
表4、实施例4反应结果
脂肪酸单乙醇酰胺的纯度≥98％。
实施例5、一种管道化连续生产脂肪酸单乙醇酰胺的方法，
步骤(1)中，甲醇溶液中，月桂酸甲酯和乙醇胺的摩尔比为1：1.3；并用5倍体积甲醇溶解配置成溶液；
其余等同于实施例1。
不同的流速条件下，反应产率如下表5所示：
表5、实施例5反应结果
实施例6、一种管道化连续生产脂肪酸单乙醇酰胺的方法，
步骤(1)中，甲醇溶液中，月桂酸甲酯和乙醇胺的摩尔比为1：1.3；并用1.2倍体积甲醇溶解配置成溶液；
步骤(2)中，油浴锅设定温度为200℃；
其余等同于实施例1。
不同的流速条件下，反应产率如下表6所示：
表6、实施例6反应结果
实施例7、一种管道化连续生产脂肪酸单乙醇酰胺的方法，
步骤(1)中，甲醇溶液中，月桂酸甲酯和乙醇胺的摩尔比为1：1.3；并用1.2倍体积甲醇溶解配置成溶液；
步骤(2)中，油浴锅设定温度为160℃；
其余等同于实施例1。
不同的流速条件下，反应产率如下表7所示：
表7、实施例7反应结果
实施例8、一种管道化连续生产脂肪酸单乙醇酰胺的方法，
步骤(1)中，甲醇溶液中，月桂酸甲酯和乙醇胺的摩尔比为1：1.3；并用1.2倍体积甲醇溶解配置成溶液；
步骤(2)中，油浴锅设定温度为140℃；
其余等同于实施例1。
不同的流速条件下，反应产率如下表8所示：
表8、实施例8反应结果
实施例9、一种管道化连续生产脂肪酸单乙醇酰胺的方法，以肉豆蔻酸甲酯和乙醇胺为原料，
步骤(1)中，甲醇溶液中，肉豆蔻酸甲酯和乙醇胺的摩尔比为1：1.3；并用1.2倍体积甲醇溶解配置成溶液；
其余等同于实施例1。
最终所得产物为肉豆蔻酸单乙醇酰胺。
不同的流速条件下，反应产率如下表9所示：
表9、实施例9反应结果
实施例10、一种管道化连续生产脂肪酸单乙醇酰胺的方法，以硬脂酸甲酯和乙醇胺为原料，
步骤(1)中，甲醇溶液中，硬脂酸甲酯和乙醇胺的摩尔比为1：1.3；并用1.2倍体积甲醇溶解配置成溶液；
其余等同于实施例1。
最终所得产物为硬脂酸单乙醇酰胺。
不同的流速条件下，反应产率如下表10所示：
表10、实施例10反应结果
对比例1、将实施例1中甲醇溶液配置体积比由“1.2：1”改成“0.5:1”，其余等同于实施例1。
所得结果如下表11所示。
表11、对比例1反应结果
该案例中因甲醇加的较少，原料非均相，故用泵输送原料时，并未实现按设定原料比例加入。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。然而本发明不限于以上实施例，还可以有许多其他等同的实施例。本领域的普通技术人员从本发明公开的呢绒直接推导或联想到的其他等同的实施方式，均应认为是本发明的保护范围。