本文選題：哌嗪　切入點：N-乙基哌嗪　出處：《浙江大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：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,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-p-羥乙基乙二胺(下文以AEEA代稱)和乙醇為起始原料,在自主研發(fā)的Cu3oCr10/γ-Al_2O_3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-Al_2O_3,催化劑的制備方法為捏合擠條法。在該Cu_(30)Cr_(10)/γ-Al_2O_3催化劑的催化作用下與適宜的反應條件下,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Cu_(30)Cr_(10)/γ-Al_2O_3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。得到了最佳反應條件：使用Cu_(30)Cr_(10)/γ-Al_2O_3催化劑,催化劑體積51 mL,在200℃和3 MPa的氫壓下,40%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Cu_(30)Cr_(10)/γ-Al_2O_3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。結果表明,該催化劑在分子內(nèi)醇催化胺化合成哌嗪的反應中不僅表現(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高壓反應釜,以及塔節(jié)直徑為300mm的精餾塔進行反應。適宜的工藝參數(shù)為：反應溫度范圍195～205℃,氫氣壓力范圍2.9～3.3 MPa,原料AEEA與乙醇比例為40%,原料進料速度為150～200 L/h。在該工藝條件下,哌嗪和N-乙基哌嗪的收率為88%。通過中試生產(chǎn)確定該工藝適用于工業(yè)大生產(chǎn)。
[Abstract]:Piperazine and N- ethyl piperazine is an important organic intermediate, widely used in medicine, dye, materials and other fields, the demand at home and abroad. The process route N- ethyl piperazine is reported using piperazine as raw materials, and alkyl halides, ethanol or acetaldehyde catalytic reaction, the pure product is obtained by distillation. The process of the use of raw materials piperazine synthesis process is complex. The price is higher, so the development of an economy, environmental protection, production process N- ethyl piperazine efficient material. In order to solve the above problems, provide a suitable industrial production process for N- Ethylpiperazine, this paper explores N-p- hydroxyethylethylenediamine (hereinafter AEEA etc.) and ethanol as starting materials in Cu3oCr10/, gamma -Al_2O_3 catalytic system developed by intramolecular catalytic amination, N- synthesis of ethyl piperazine and N- ethyl piperazine by distillation and purification to obtain two products, has low production cost, simple process Single, saving investment and other advantages. This paper studies the AEEA and ethanol as a suitable catalyst for coproduction of piperazine and N- Ethylpiperazine process. The catalyst suitable parameters are obtained, the active component content of metal Cu catalyst is 30wt%, content of catalyst metal Cr 10% carrier gamma -Al_2O_3, catalyst preparation method the kneading extrusion method. In the Cu_ (30) Cr_ (10) / -Al_2O_3 catalyst under the catalysis of gamma and the optimum reaction conditions, the conversion of raw material AEEA rate was 99.2%, the selectivity of piperazine was 70.1%, selectivity of N- ethyl piperazine developed technology of AEEA and ethanol solution preparation and N- ethyl piperazine piperazine 27.4%. this paper. In the Cu_ (30) Cr_ (10) / -Al_2O_3 gamma dehydrogenation / hydrogenation catalyst system, realized the AEEA molecular catalytic amination preparation of piperazine N-ethylpiperazine. N- and the optimal reaction conditions were obtained: the use of Cu_ (30) Cr_ (10) / gamma -Al_2O_3 reminder Agent, catalyst volume of 51 mL at 200 DEG C and 3 MPa hydrogen pressure, AEEA- 40% ethanol solution at the speed of 0.5 ml/min through the catalyst bed. Through the test by distillation, distillation temperature range of piperazine and N- ethyl piperazine were 145~148 degrees and 154~156 degrees. In the temperature of purified 620g piperazine 257g and N- Ethylpiperazine products, a total of 877g, and the two content of the product was more than 99.5%. The Cu_ (30) Cr_ (10) / gamma -Al_2O_3 test for stability in the process of synthesis of piperazine AEEA and ethanol catalytic amination of ethyl piperazine in CO production of N-. The results showed that the catalyst in the intermolecular catalytic amination of alcohols synthesis piperazine reaction not only show high activity and stability of catalyst has good catalytic reaction system; this system is a very excellent catalytic amination of intramolecular cyclic amine alcohol synthesis, can be used for industrial production, not Often is necessary to promote research. Based on the test of large scale production, with the diameter of 100cm, height of high pressure fixed bed 150cm, 500L high pressure reactor, and the tower section diameter 300mm column reaction. The suitable process parameters are as follows: the reaction temperature range of 195~205 DEG C, hydrogen pressure range 2.9 ~ 3.3 MPa, AEEA and ethanol feedstock ratio was 40%, feed rate is 150~200 L/h. under the conditions, piperazine and N- ethyl piperazine yield 88%. through pilot production to determine the process is suitable for industrial production.

【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O626

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本文編號：1606362