CN104130208A - 一种n-甲基哌嗪与n-乙基哌嗪的分离方法 - Google Patents

一种n-甲基哌嗪与n-乙基哌嗪的分离方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种N-甲基哌嗪与N-乙基哌嗪的分离方法，采用共沸剂将N-甲基哌嗪与N-乙基哌嗪在共沸塔中分离，塔釜采出N-乙基哌嗪，塔顶得到N-甲基哌嗪的共沸物，经相分后上层液体循环回共沸塔，下层液体进入溶剂回收塔，经分离后从塔釜采出N-甲基哌嗪。此分离方法具有工艺简单、萃取剂可循环使用的优点，本发明用于N-甲基哌嗪与N-乙基哌嗪的分离。

Description

一种N-甲基哌嗪与N-乙基哌嗪的分离方法
技术领域
本发明属于精细化学品的分离提纯技术领域，涉及到一种N-甲基哌嗪与N-乙基哌嗪的分离方法。
背景技术
N-甲基哌嗪与N-乙基哌嗪是哌嗪的重要衍生物。N-甲基哌嗪是一种重要的中间体,在医药、表面活性剂、合成纤维等方面都有广泛的应用。N-甲基哌嗪是新一代广谱抗菌药物氧氟沙星和氯氮平的中间体,也用于合成染料和杀虫剂，在塑料和橡胶等高分子材料中也有广泛的应用。N-乙基哌嗪主要用于合成恩氟沙星、染料及植物保护剂等,在塑料、橡胶等高分子工业中也有大量的应用，还可用作人体杀虫抗生剂，同时又是制造驱除蛔虫和烧虫的药物原料。并且在聚氨酯泡沫塑料、含硫聚酯、聚含氧四氟乙烯等高分子产品的生产中也有广泛的应用。
目前生产N-甲基哌嗪与N-乙基哌嗪的主要原料是哌嗪，分别加入甲基化试剂或乙基化试剂来合成，在制备过程中由于甲基化试剂或乙基化试剂的聚合与裂解反应的发生，导致N-甲基哌嗪与N-乙基哌嗪共同出现。N-甲基哌嗪与N-乙基哌嗪也存在于乙醇胺制备乙二胺的副产品中。
N-甲基哌嗪与N-乙基哌嗪形成近沸物，通过普通的精馏难以达到分离要求，本发明人采用精馏塔对N-甲基哌嗪与N-乙基哌嗪进行分离，精馏塔理论塔板数为20块板，回流比为5:1，塔顶N-甲基哌嗪纯度为70％左右，未达到分离要求。
发明内容
为解决上述技术中的不足，本发明的目的在于，提供一种采用共沸剂共沸分离N-甲基哌嗪与N-乙基哌嗪的方法。
本发明为了实现上述任务，采取如下的技术解决方案：
将粗料N-甲基哌嗪与N-乙基哌嗪用粗品进料泵打进共沸塔，进料位置为10～15块理论塔板处，用共沸剂进料泵将共沸剂打进共沸塔，共沸剂为甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、对二甲苯、均三甲苯、正庚烷、甲基环己烷中的一种，进料位置为10～15块理论塔板处，共沸剂与粗料的质量比为1～5:1，共沸塔理论塔板数不低于30块理论塔板，回流比为0.1～6:1，操作压力为0.1～1atm，N-乙基哌嗪用N-乙基哌嗪产品泵从塔釜采出，经冷凝器冷却后灌装，共沸塔塔顶采出物料由相分器相分，上层共沸剂经共沸剂循环泵循环回共沸塔，下层N-甲基哌嗪粗品经N-甲基哌嗪粗品泵打入提纯塔，进料位置为10～15块理论塔板处，提纯塔理论塔板数不低于20块理论塔板，回流比为0.1～3:1，操作压力为0.1～1atm，塔顶采出物料通过共沸剂回收泵采出，一部分通过调节阀用于塔顶回流，一部分通过调节阀循环回共沸塔，N-甲基哌嗪通过N-甲基哌嗪产品泵采出，经冷凝器冷却后从塔釜采出。
优选方案为粗料进料位置为11～14块理论塔板处，共沸剂为间二甲苯、邻二甲苯、对二甲苯、均三甲苯中的一种，进料位置为10～14块理论塔板处，共沸剂与粗料的质量比为2～4:1，回流比为1～4:1，操作压力为0.2～0.8atm，下层N-甲基哌嗪粗品进入提纯塔位置为11～14块理论塔板处，回流比为1～2:1，操作压力为0.2～0.8atm。
进一步优选方案为粗料进料位置为12块理论塔板处，共沸剂为均三甲苯，进料位置为12块理论塔板处，共沸剂与粗料的质量比为3:1，回流比为3:1，操作压力为0.5atm，相分器下层N-甲基哌嗪粗品进入提纯塔位置为12块理论塔板处，回流比为2:1，操作压力为0.5atm。
本发明优点：本发明公开了一种N-甲基哌嗪与N-乙基哌嗪的分离方法，采用共沸分离工艺将N-甲基哌嗪与N-乙基哌嗪分离，N-甲基哌嗪与N-乙基哌嗪纯度大于99％，达到分离N-甲基哌嗪与N-乙基哌嗪的目的，同时具有操作工艺简单、溶剂能循环利用的特点。
附图说明
图1是本发明分离N-甲基哌嗪与N-乙基哌嗪的装置及工艺流程图。图中的标记分别表示：
B1、共沸剂进料泵，B2、粗品进料泵，B3、共沸塔；B4、N-乙基哌嗪产品泵；B5、冷凝器1；B6相分器；B7共沸剂循环泵；B8提纯塔；B9共沸剂回收泵；B10N-甲基哌嗪产品泵；B11冷凝器2；B12N-甲基哌嗪粗品泵；B13调节阀1；B14调节阀2。
具体实施方式
N-甲基哌嗪与N-乙基哌嗪纯度采用气相色谱检测，色谱条件为气化室230℃，检测器230℃，色谱柱为DB-35柱，规格为：30m×0.32mm×0.25μm，柱温为100℃。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
将粗料N-甲基哌嗪与N-乙基哌嗪用粗品进料泵B2打进共沸塔B3，进料位置为10块理论塔板处，用共沸剂进料泵B1将共沸剂打进共沸塔B3，共沸剂为甲苯，进料位置为10块理论塔板处，共沸剂与粗料的质量比为1:1，共沸塔理论塔板数不低于30块理论塔板，回流比为0.1:1，操作压力为0.1atm，N-乙基哌嗪用N-乙基哌嗪产品泵B4从塔釜采出，经冷凝器B5冷却后灌装，共沸塔塔顶物料由相分器B6相分，上层共沸剂经共沸剂循环泵B7循环回共沸塔，下层N-甲基哌嗪粗品经N-甲基哌嗪粗品泵B12打入提纯塔B8，进料位置为10块理论塔板处，提纯塔B8理论塔板数不低于20块理论塔板，回流比为0.1:1，操作压力为0.1atm，塔顶采出物料通过共沸剂回收泵B9采出，一部分通过调节阀1B13用于塔顶回流，一部分通过调节阀2B14循环回共沸塔B3，N-甲基哌嗪通过N-甲基哌嗪产品泵B10采出，经冷凝器2B11冷却后从塔釜采出。
实施例2
与实施例1相同的操作，粗料进料位置为第13块理论塔板处，共沸剂为间二甲苯，进料位置为第13块理论塔板处，共沸剂与粗料的质量比为3:1，共沸塔理论塔板数为35块理论塔板，回流比为4:1，操作压力为0.5atm，相分器下层N-甲基哌嗪粗品进料位置为12块理论塔板处，提纯塔理论塔板数为25块理论塔板，回流比为2:1，操作压力为0.5atm。气相色谱测定N-甲基哌嗪与N-乙基哌嗪的纯度分别为99.6％与99.3％。
实施例3
与实施例1相同的操作，粗料进料位置为第15块理论塔板处，共沸剂为均三甲苯，进料位置为第15块理论塔板处，共沸剂与粗料的质量比为1:1，共沸塔理论塔板数为30块理论塔板，回流比为0.1:1，操作压力为1atm，相分器下层N-甲基哌嗪粗品进料位置为15块理论塔板处，提纯塔理论塔板数为30块理论塔板，回流比为0.1:1，操作压力为1atm。气相色谱测定N-甲基哌嗪与N-乙基哌嗪的纯度分别为99.8％与99.8％。
实施例4
与实施例1相同的操作，粗料进料位置为第12块理论塔板处，共沸剂为对二甲苯，进料位置为第12块理论塔板处，共沸剂与粗料的质量比为2:1，共沸塔理论塔板数为30块理论塔板，回流比为0.8:1，操作压力为0.6atm，相分器下层N-甲基哌嗪粗品进料位置为13块理论塔板处，提纯塔理论塔板数为20块理论塔板，回流比为0.8:1，操作压力为0.6atm。气相色谱测定N-甲基哌嗪与N-乙基哌嗪的纯度分别为99.2％与99.3％。
实施例5
与实施例1相同的操作，粗料进料位置为第11块理论塔板处，共沸剂为邻二甲苯，进料位置为第11块理论塔板处，共沸剂与粗料的质量比为4:1，共沸塔理论塔板数为30块理论塔板，回流比为3:1，操作压力为0.4atm，相分器下层N-甲基哌嗪粗品进料位置为11块理论塔板处，提纯塔理论塔板数为20块理论塔板，回流比为3:1，操作压力为0.4atm。气相色谱测定N-甲基哌嗪与N-乙基哌嗪的纯度分别为99.0％与99.0％。
实施例6
与实施例1相同的操作，粗料进料位置为第12块理论塔板处，共沸剂为邻二甲苯，进料位置为第11块理论塔板处，共沸剂与粗料的质量比为3:1，共沸塔理论塔板数为30块理论塔板，回流比为5:1，操作压力为0.4atm，相分器下层N-甲基哌嗪粗品进料位置为12块理论塔板处，提纯塔理论塔板数为20块理论塔板，回流比为0.8:1，操作压力为0.4atm。气相色谱测定N-甲基哌嗪与N-乙基哌嗪的纯度分别为99.4％与99.1％。
实施例7
与实施例1相同的操作，粗料进料位置为第12块理论塔板处，共沸剂为正庚烷，进料位置为第12块理论塔板处，共沸剂与粗料的质量比为4:1，共沸塔理论塔板数为30块理论塔板，回流比为6:1，操作压力为0.2atm，相分器下层N-甲基哌嗪粗品进料位置为11块理论塔板处，提纯塔理论塔板数为20块理论塔板，回流比为3:1，操作压力为0.2atm。气相色谱测定N-甲基哌嗪与N-乙基哌嗪的纯度分别为99.1％与99.6％。
实施例8
与实施例1相同的操作，粗料进料位置为第10块理论塔板处，共沸剂为甲基环己烷，进料位置为第10块理论塔板处，共沸剂与粗料的质量比为5:1，共沸塔理论塔板数为30块理论塔板，回流比为1:1，操作压力为0.2atm，相分器下层N-甲基哌嗪粗品进料位置为11块理论塔板处，提纯塔理论塔板数为20块理论塔板，回流比为3:1，操作压力为0.2atm。气相色谱测定N-甲基哌嗪与N-乙基哌嗪的纯度分别为99.2％与99.7％。
对比实施例
采用具有60块理论板的精馏塔直接进行精馏，回流比为20:1，塔顶采出N-甲基哌嗪，塔釜采出N-乙基哌嗪，气相色谱测定N-甲基哌嗪与N-乙基哌嗪的纯度分别为98.5％与97.2％。

Claims (3)

1.一种N-甲基哌嗪与N-乙基哌嗪的分离方法，包括如下步骤：将粗料N-甲基哌嗪与N-乙基哌嗪用粗品进料泵打进共沸塔，进料位置为10～15块理论塔板处，用共沸剂进料泵将共沸剂打进共沸塔，共沸剂为甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、对二甲苯、均三甲苯、正庚烷、甲基环己烷中的一种，进料位置为10～15块理论塔板处，共沸剂与粗料的质量比1～5:1，共沸塔理论塔板数不低于30块理论塔板，回流比为0.1～6:1，操作压力为0.1～1atm，N-乙基哌嗪用N-乙基哌嗪产品泵从塔釜采出，经冷凝器冷却后灌装，共沸塔塔顶采出物料由相分器相分，上层共沸剂经共沸剂循环泵循环回共沸塔，下层N-甲基哌嗪粗品经N-甲基哌嗪粗品泵打入提纯塔，进料位置为10～15块理论塔板处，提纯塔理论塔板数不低于20块理论塔板，回流比为0.1～3:1，操作压力为0.1～1atm，塔顶采出物料一部分用于塔顶回流，一部分循环回共沸塔，N-甲基哌嗪经冷凝器冷却后从釜采出。
2.根据权利要求1所述的分离N-甲基哌嗪与N-乙基哌嗪的方法，其特征是粗料进料位置为11～14块理论塔板处，共沸剂为间二甲苯、邻二甲苯、对二甲苯、均三甲苯中的一种，进料位置为10～14块理论塔板处，共沸剂与粗料的质量比为2～4:1，回流比为1～4:1，操作压力为0.2～0.8atm，下层N-甲基哌嗪粗品进入提纯塔位置为11～14块理论塔板处，回流比为1～2:1，操作压力为0.2～0.8atm。
3.根据权利要求1所述的分离N-甲基哌嗪与N-乙基哌嗪的方法，其特征是粗料进料位置为12块理论塔板处，共沸剂为均三甲苯，进料位置为12块理论塔板处，共沸剂与粗料的质量比为3:1，回流比为3:1，操作压力为0.5atm，相分器下层N-甲基哌嗪粗品进入提纯塔位置为12块理论塔板处，回流比为2:1，操作压力为0.5atm。
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