CN1911914B - 从乙二胺-哌嗪混合物中蒸馏取出哌嗪的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种通过在加压和升高的温度下，在蒸馏塔顶排出乙二胺和从蒸馏塔底排出哌嗪而从乙二胺-哌嗪混合物中连续蒸馏取出哌嗪的方法。为改进哌嗪的质量，尤其是它的颜色和颜色稳定度，将哌嗪直接进行输送通过在约160-170℃的温度下操作的蒸发器单元并返回到蒸馏塔的循环。在循环系统中停留约30-60分钟之后，在蒸馏塔较低区域的侧取料口排出蒸气形式的哌嗪。
Description
技术领域
本发明涉及一种通过在加压和升高的温度下，在蒸馏塔顶排出乙二胺和从蒸馏塔底排出哌嗪而从乙二胺-哌嗪混合物中连续蒸馏取出哌嗪的方法。
背景技术
哌嗪应用于制备人用药物及兽药、化妆品和照相药品。除哌嗪的纯度(通常通过气相色谱法测定)外，它的重要质量特征为变色度和颜色稳定度。
用于测量变色度的通常是所谓的色数。色数是在固定条件下测定的特征值，对于透明物质的颜色，色数通常通过视觉比较测定。经常在液体中使用的色数是APHA(American Public Health Association)色数(Chemie Lexikon 1995)。
哌嗪通过蒸除产物混合物的已知方法而以所需纯度得到。在本文中，这种高性能的蒸馏设备已经可以获得，即最终所得哌嗪馏分已具有所需纯度。因此，蒸馏包括在一个设备中的取出(分离)工艺步骤和纯化步骤。从经济角度看，这构成了一种特别有效的方法，即使哌嗪首先必须在一个或多个塔中重复分馏。
哌嗪通常在工业规模上制备各种亚乙基胺类中作为有价值产物之一得到。在该制备中，合成基于二氯乙烯(EDC法)或单乙醇胺(MEOA法)与氨的反应。在MEOA法中，该反应的其它副产物为乙二胺(EDA)、二亚乙基三胺(DETA)、三亚乙基四胺(TETA)以及更高级线性和环状亚乙基胺，以及额外的氨乙基乙醇胺(AEEA)。
两种合成路线最终都基于将乙烯氧化(与氯或氧)而分别产生EDC和氧化乙烯(EO)，随后与氨一段或两段反应。虽然MEOA法因此包括额外的合成步骤，然而，氯氧化剂昂贵且另外不可避免地形成盐。
与EDC法相比，MEOA法确保环状化合物馏分增加，因此在需要含哌嗪的产物混合物时，它构成了优选方法。
不考虑方法的选择，在工业生产中的亚乙基胺产物混合物通常借助连续操作的塔组合纯化和分离。首先在加压塔中排出氨，然后蒸除形成的工艺用水(或在EDC法中加入的水)。
就此而言，GB 1 263 588描述了通过在蒸除水时共沸除去杂质而纯化产物混合物。
与此相反，US 3,105,019描述了在蒸馏中加入有机溶剂作为哌嗪的夹带剂，尤其是用于取出哌嗪-TEDA馏分。
虽然所有上述方法给予哌嗪或其它乙胺产物或产物混合物足够的纯度，但并不保证产物会具有足够的颜色稳定度，甚至在紧邻分离之后测定的色数符合要求。
这是因为变色组分作为单独化合物通常不可测得，例如低于气相色谱法纯度检验中的检测限。尤其是在MEOA法中，这些化合物基于乙醛馏分以及它们随后的冷凝产物。在这种情况下，发色化合物仅经过一段时间形成，从而经常仅在储存之后，色数变化出现不能达到所需规定的影响。
这些杂质尤其出现在MEOA法中，因为MEOA的胺化基于可通过在反应条件下脱水和脱氨基而形成C2片段的乙烯单元。这些片段，尤其是乙醛和更高级的随后冷凝产物造成产物质量，尤其是颜色稳定度持久恶化。然而，此处的情况同样是由于这些杂质的不均匀性且浓度低，在蒸馏后的分离组分中，它们通常不可分析检测到。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种制备在颜色、颜色稳定度和气味方面具有改进质量的纯哌嗪的改进的、有效的和经济可行的方法。
为实现该目的，提出了根据本专利权利要求特征部分的措施。
发明详述
本发明使用了以本身已知方式得到的乙二胺-哌嗪混合物。将混合物在蒸馏塔中在加压和升高的温度下分离。适合于此的是带有蒸发器和冷凝器的常规蒸馏设备。优选使用通常具有10-60个，合适的是30-40个以塔盘形式的理论塔板，规整填料或无规填料的蒸馏塔。有用的塔盘包括泡罩塔盘、筛盘、浮阀塔盘、索尔曼塔板、Streuber塔盘或双流塔盘。优选的规整填料为金属或塑料的紧凑片状结构体或织物。有利的无规填料为环如腊希环、Intos环或鲍尔环，鞍形物如桶鞍形填料(barrel saddles)或槽鞍形填料，以及托普派克(ToP-Pak)或编织物。
将乙二胺-哌嗪混合物在蒸馏塔的5-20个，尤其是10-15个理论塔板区域供入。在0.5-2巴，优选0.8-1.5巴的压力和约140℃至约170℃的塔底温度下进行蒸馏。
由于乙二胺-哌嗪混合物的热敏感性，合适的是操作带有具有低壁温和小液体容量的蒸发器的蒸馏塔。总的来说，已发现特别有利的是使用折叠膜(folding-film)蒸发器或薄膜蒸发器。对于温和蒸发，推荐蒸气和产物之间的温度差≤30℃，尤其是≤20℃。塔底和蒸发器底构造成使混合物的停留时间小于60分钟。
通过蒸馏得到的乙二胺在塔顶排出，哌嗪在塔底排出。将乙二胺作为回流供回蒸馏塔，调节乙二胺的回流，以使回流比为0.4-0.8。根据本发明，将哌嗪直接进行输送通过在约160-170℃的温度下操作的蒸发器单元并返回到蒸馏塔的循环。合适的蒸发器单元为降膜蒸发器、薄膜蒸发器、短程蒸发器或螺旋管蒸发器。在循环系统中停留30至约60分钟之后，在蒸馏塔较低区域的侧取料口连续排出蒸气形式的哌嗪。
随后可将来自侧取料口的蒸气态哌嗪用常规冷凝器冷凝或用外部冷却器将哌嗪骤冷，得到哌嗪并以碎片或其它形式储存。
来自侧取料口的哌嗪具有高纯度(哌嗪含量＞99.9重量％)和低色数(＜30APHA)。它还具有改进色数稳定性的特征。在塔底排出的哌嗪同样具有高纯度。因为它用于制备哌嗪水溶液，较高色数并不存在任何问题。
改进的颜色稳定度可在长期试验中测试。
在色数测试中，化合物的颜色质量通常通过测量入射光的透光率而测定。为此，将具有规定波长的光束射过在具有已知光程长度的比色杯中的熔体或具有某种浓度的溶液。在给定波长下透过的光能百分数产生所定义的色数。对于略微带色的溶液，使用APHA色标。
在分光计中测量色数，该分光计预先使用在50mm塑料比色杯中的水校正零点。将粉碎的哌嗪称重至比色杯中，必须注意不要由于摩擦引起额外的加热。由于哌嗪的吸湿性，整个操作还必须在充分抽气的空间中迅速进行，以使进入的水最小化。
参考如下实施例详细说明本发明。
具体实施方式
实施例1(非本发明的对比例)：
用具有70个塔板的DN 50泡罩板式塔进行实验。
以1500g/h引入约90重量％乙二胺和约10重量％哌嗪的混合物。在第26塔板进料。回流比约1∶2。在1巴的绝对压力，约117℃的塔顶温度和约150℃的塔底温度下操作塔。用循环蒸发器进行塔底的蒸发。在塔顶排出高纯度的乙二胺；在塔底排出哌嗪。如此得到的哌嗪的纯度为至少99.9重量％，但在它的颜色、色数稳定性和气味方面不具有令人满意的性能，因此不适于销售。紧邻完成之后测得的色数为24APHA，在3个月之后为65APHA。
实施例2(本发明)：
重复实施例1的程序，不同之处在于将在泡罩板式塔底部排出的哌嗪进行输送通过在165℃的温度下操作的降膜蒸发器并返回塔中的循环。哌嗪在循环系统中的停留时间为约40分钟。这可减少对塔底哌嗪的热应力。然后将蒸气态哌嗪经由泡罩板式塔的第4塔板之上的侧取料口连续排出，冷凝并结束。底部排出量和侧取料口排出量之比为约1∶1。所得哌嗪的纯度＞99.9重量％。与根据实施例1的实验相比，明显改进了色数和色数稳定性。紧邻完成之后测得的色数为16APHA，在3个月之后为42APHA。
Claims (1)
1.一种通过在加压和升高的温度下，在蒸馏塔顶排出乙二胺和从蒸馏塔底排出哌嗪而从乙二胺-哌嗪混合物中连续蒸馏取出哌嗪的方法，其包括将从蒸馏塔底排出的哌嗪直接进行输送通过在160-170℃的温度下操作的蒸发器单元并返回到蒸馏塔的循环，以及在循环系统中停留30至60分钟之后，在蒸馏塔较低区域的侧取料口排出蒸气形式的哌嗪。
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