聯(lián)產(chǎn)哌嗪和N-乙基哌嗪的工藝研究.pdf

1、哌嗪和N-乙基哌嗪是重要的有機中間體，廣泛用于醫(yī)藥、染料、材料等領(lǐng)域，國內(nèi)外需求量大。文獻報道的N-乙基哌嗪的工藝路線是以哌嗪為原料，與鹵代烷、乙醇或乙醛催化反應(yīng)，經(jīng)精餾得到純品。該工藝使用的原料哌嗪價格較高，合成工藝復(fù)雜。因此開發(fā)一條經(jīng)濟、環(huán)保、高效的N-乙基哌嗪的生產(chǎn)工藝意義重大。
　　為了解決上述問題，為N-乙基哌嗪提供一條適合工業(yè)生產(chǎn)的工藝路線，本文探索了以N-β-羥乙基乙二胺（下文以AEEA代稱）和乙醇為起始原料，在自主

2、研發(fā)的Cu30Cr10/γ-Al2O3催化體系經(jīng)分子內(nèi)催化氨化、N-乙基化合成哌嗪和N-乙基哌嗪，經(jīng)過精餾提純獲得兩個產(chǎn)品，具有成產(chǎn)成本低、過程較簡單、節(jié)約投資等優(yōu)點。
　　本文研究了AEEA與乙醇為原料聯(lián)產(chǎn)哌嗪和N-乙基哌嗪工藝的適宜催化劑。得到了合適的催化劑參數(shù)，分別是催化劑的活性成分金屬Cu的含量為30wt％，助催化劑金屬Cr的含量為10％，載體為γ-Al2O3，催化劑的制備方法為捏合擠條法。在該Cu30Cr10/γ-Al2

3、O3催化劑的催化作用下與適宜的反應(yīng)條件下，原料AEEA的轉(zhuǎn)化率達99.2％，哌嗪的選擇性為70.1％，N-乙基哌嗪的選擇性為27.4％。
　　本文開發(fā)了AEEA與乙醇溶液制備哌嗪聯(lián)產(chǎn)N-乙基哌嗪的工藝。在Cu30Cr10/γ-Al2O3的脫氫/加氫催化體系，實現(xiàn)了AEEA分子催化胺化制備哌嗪聯(lián)產(chǎn)N-乙基哌嗪。得到了最佳反應(yīng)條件:使用Cu30Cr10/γ-Al2O3催化劑，催化劑體積51 mL，在200℃和3 MPa的氫壓下，40％

4、的AEEA-乙醇溶液以0.5 ml/min的速度通過催化劑床層。
　　通過小試精餾，得到哌嗪和N-乙基哌嗪的精餾溫度范圍分別為145～148℃和154～156℃。在該溫度點提純得到620g哌嗪和257g N-乙基哌嗪，產(chǎn)品總計877g，且兩種產(chǎn)品含量均為99.5％以上。
　　本文對Cu30Cr10/γ-Al2O3在AEEA與乙醇催化氨化合成哌嗪聯(lián)產(chǎn)N-乙基哌嗪的工藝中進行穩(wěn)定性試驗。結(jié)果表明，該催化劑在分子內(nèi)醇催化胺化合成哌

5、嗪的反應(yīng)中不僅表現(xiàn)出了較高的活性而且具有良好的催化劑穩(wěn)定性;此催化體系是一個非常優(yōu)異分子內(nèi)醇的催化胺化合成環(huán)胺的反應(yīng)體系，可用于工業(yè)化生產(chǎn)，并非常有必要進行推廣研究。
　　本文在中試車間進行了放大生產(chǎn)，采用直徑為100cm，高度為150cm的高壓固定床，500L高壓反應(yīng)釜，以及塔節(jié)直徑為300mm的精餾塔進行反應(yīng)。適宜的工藝參數(shù)為:反應(yīng)溫度范圍195～205℃，氫氣壓力范圍2.9～3.3 MPa，原料AEEA與乙醇比例為40％，原