EA043124B1 - OBTAINING HYDROXYETHYLPIPERAZINE - Google Patents

OBTAINING HYDROXYETHYLPIPERAZINE Download PDF

Info

Publication number
EA043124B1
EA043124B1 EA202191113 EA043124B1 EA 043124 B1 EA043124 B1 EA 043124B1 EA 202191113 EA202191113 EA 202191113 EA 043124 B1 EA043124 B1 EA 043124B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
piperazine
stream
reactor
distillation
hydroxyethyl
Prior art date
Application number
EA202191113
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Аманда М. Гудмен
Цзяньпин Цзэн
Бэрри Арчер
Кристоф Р. ЛАРОШ
Original Assignee
Дау Глоубл Текнолоджиз Ллк
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дау Глоубл Текнолоджиз Ллк filed Critical Дау Глоубл Текнолоджиз Ллк
Publication of EA043124B1 publication Critical patent/EA043124B1/en

Links

Description

Пиперазин (ПИП) представляет собой органическое соединение, которое включает 6-членное кольцо, содержащее два атома азота. Пиперазин может образовываться в качестве побочного продукта при аммонизации 1,2-дихлорэтана или этаноламина. Гидроксиэтилпиперазин (ГЭП) представляет собой пиперазин, который дополнительно содержит гидроксиэтильную группу, который может называться 1-(2-гидроксиэтил)пиперазином. Так, например, гидроксиэтилпиперазин может обладать следующей структурой:Piperazine (PIP) is an organic compound that includes a 6-membered ring containing two nitrogen atoms. Piperazine can be formed as a by-product during the ammoniation of 1,2-dichloroethane or ethanolamine. Hydroxyethylpiperazine (HEP) is a piperazine that additionally contains a hydroxyethyl group, which may be referred to as 1-(2-hydroxyethyl)piperazine. For example, hydroxyethylpiperazine may have the following structure:

Гидроксиэтилпиперазин можно получить по реакции этоксилирования пиперазина (например, по реакции предварительно полученного пиперазина с этиленоксидом). При осуществлении способа получения гидроксиэтилпиперазина может образоваться и гидроксиэтилпиперазин, и дигидроксиэтилпиперазин (ДИГЭП). Полученный продукт можно использовать в виде смеси или можно провести дополнительные стадии обработки с целью очистки потоков продуктов и получения необходимого продукта. Кроме того, этот способ можно модифицировать таким образом, чтобы получение одного пиперазина было более благоприятным, чем получение другого пиперазина. Так, например, использование более высоких значений отношения количества моль этиленоксида к количеству моль пиперазина может способствовать образованию дигидроксиэтилпиперазина и уменьшению выхода гидроксиэтилпиперазина, это является неблагоприятным, если задачей является получение гидроксиэтилпиперазина, обладающего высокой чистотой. Кроме того, использование низких значений отношения количества моль этиленоксида к количеству моль пиперазина может привести к наличию существенного количества непрореагировавшего пиперазина и отделение непрореагировавшего пиперазин при проведении способа в промышленном масштабе может являться затруднительным, поскольку пиперазин затвердевает при комнатной температуре. Таким образом, необходимо использовать способ получения гидроксиэтилпиперазина, в котором обеспечена возможность непрерывного мониторинга значения отношения количества моль этиленоксида к количеству моль пиперазина, чтобы свести к минимуму влияние высоких и более низких значений отношения количества моль этиленоксида к количеству моль пиперазина.Hydroxyethylpiperazine can be obtained by the reaction of ethoxylation of piperazine (for example, by the reaction of previously obtained piperazine with ethylene oxide). Both hydroxyethylpiperazine and dihydroxyethylpiperazine (DIGEP) can be formed in the process for producing hydroxyethylpiperazine. The product obtained may be used as a mixture or additional processing steps may be carried out to purify the product streams and obtain the desired product. In addition, this method can be modified so that the production of one piperazine is more favorable than that of another piperazine. For example, using a higher ratio of moles of ethylene oxide to moles of piperazine can promote the formation of dihydroxyethylpiperazine and reduce the yield of hydroxyethylpiperazine, this is unfavorable if the goal is to obtain hydroxyethylpiperazine with high purity. In addition, using low ratios of moles of ethylene oxide to moles of piperazine can result in a significant amount of unreacted piperazine, and separation of unreacted piperazine in an industrial scale process can be difficult because the piperazine solidifies at room temperature. Thus, it is necessary to use a method for the production of hydroxyethylpiperazine, which is able to continuously monitor the value of the ratio of moles of ethylene oxide to the number of moles of piperazine, in order to minimize the influence of high and lower values of the ratio of moles of ethylene oxide to the number of moles of piperazine.

В публикации международной заявки № WO/2017/011283 раскрыт способ получения гидроксиалкилпиперазинов, который включает (i) загрузку потока сырья, содержащего пиперазин, в первое положение колонны для реакционной дистилляции, и (ii) загрузку потока сырья, содержащего C2-C8алкиленоксид, в одно или большее количество других положений колонны для реакционной дистилляции. Хотя использование реакционной дистилляции может содействовать образованию моногидроксиэтилпиперазина и/или устранить необходимость проведения отдельной многостадийной дистилляции, необходимы альтернативные способы, в которых используют стандартное оборудование, работающее в непрерывном режиме, чтобы дополнительно обеспечить возможность экономичного получения больших количеств гидроксиэтилпиперазина в промышленном масштабе.International Application Publication No. WO/2017/011283 discloses a process for the preparation of hydroxyalkylpiperazines, which comprises (i) loading a feed stream containing piperazine into the first position of a reactive distillation column, and (ii) loading a feed stream containing C2-C8 alkylene oxide into one or more other reactive distillation column positions. While the use of reactive distillation may promote the formation of monohydroxyethylpiperazine and/or eliminate the need for a separate multi-stage distillation, alternative processes are needed that use standard continuous equipment to further enable large quantities of hydroxyethylpiperazine to be produced economically on an industrial scale.

Краткое изложение сущности изобретенияBrief summary of the invention

Варианты осуществления можно осуществить с помощью проводимого в непрерывном режиме способа получения гидроксиэтилпиперазина, который включает загрузку чистого пиперазина, рециклового пиперазина и этиленоксида в реактор с получением неочищенного гидроксиэтилпиперазина, где реактором является емкостной реактор с непрерывным перемешиванием или реактор с идеальным вытеснением. Способ дополнительно включает непрерывную загрузку неочищенного гидроксиэтилпиперазина, выходящего из реактора, в дистилляционную систему, которая включает по меньшей мере одну дистилляционную колонну, в дистилляционной системе получают по меньшей мере поток рециклового пиперазина и поток гидроксиэтилпиперазина, поток рециклового пиперазина содержит рецикловый пиперазин, который загружают в реактор для получения неочищенного гидроксиэтилпиперазина, и поток гидроксиэтилпиперазина содержит не менее 60 мас.% гидроксиэтилпиперазина в пересчете на полную массу потока гидроксиэтилпиперазина.Embodiments can be carried out using a continuous process for the production of hydroxyethylpiperazine, which includes loading pure piperazine, recycled piperazine and ethylene oxide into a reactor to obtain crude hydroxyethylpiperazine, where the reactor is a tank reactor with continuous stirring or a reactor with a perfect displacement. The method further includes continuously feeding crude hydroxyethylpiperazine exiting the reactor into a distillation system that includes at least one distillation column, at least a recycle piperazine stream and a hydroxyethylpiperazine stream are obtained in the distillation system, the recycle piperazine stream contains recycle piperazine, which is loaded into the reactor to obtain crude hydroxyethylpiperazine, and the hydroxyethylpiperazine stream contains at least 60 wt.% hydroxyethylpiperazine, based on the total weight of the hydroxyethylpiperazine stream.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Особенности вариантов осуществления станут понятнее специалистам с общей подготовкой в данной области техники из подробного описания типичных вариантов осуществления, приведенного со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых представлено следующее.The details of the embodiments will become clearer to those of ordinary skill in the art from the detailed description of exemplary embodiments given with reference to the accompanying drawings, in which the following is presented.

На фиг. 1 представлена блок-схема способа, иллюстрирующая типичный проводимый в непрерывном режиме способ реакционной дистилляции с использованием рециклового потока, предназначенный для получения гидроксиэтилпиперазина, соответствующий рабочим примерам 1 и 2.In FIG. 1 is a process flow diagram illustrating a typical continuous reactive distillation process using recycle stream to produce hydroxyethylpiperazine according to Working Examples 1 and 2.

На фиг. 2 представлена блок-схема способа, иллюстрирующая способ проведения в полупериодиче- 1 043124 ском режиме реакции и дистилляции без использования рециклового потока, предназначенный для получения гидроксиэтилпиперазина, соответствующий сравнительному примеру А.In FIG. 2 is a process flow diagram illustrating a semi-batch reaction and distillation process without using a recycle stream for producing hydroxyethylpiperazine according to Comparative Example A.

Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention

В настоящем изобретении предложен проводимый в непрерывном режиме способ получения гидроксиэтилпиперазина (в настоящем изобретении также называющегося ГЭП), в котором используют поток рециклового пиперазина, подаваемый в реактор, совместно с процедурой дистилляции, в ходе которой после проведения процедуры разделения происходит рециркуляция пиперазина обратно в реактор. Реактором является емкостной реактор с непрерывным перемешиванием или реактор с идеальным вытеснением. В проводимом в непрерывном режиме способе при добавлении в реактор используют низкое значение отношения количества моль этиленоксида к количеству моль пиперазина и непрореагировавший пиперазин рециркулируют обратно в реактор. Проводимый в непрерывном режиме способ при использовании реактора и рециклового потока может обеспечить неожиданно высокую степень превращения пиперазина и высокую селективность образования гидроксиэтилпиперазина при производстве в промышленном масштабе, например, по сравнению с селективностью образования дигидроксиэтилпиперазина (в настоящем изобретении также называющегося ДИГЭП). Кроме того, проводимый в непрерывном режиме способ обеспечивает возможность непрерывного мониторинга значения отношения количества моль этиленоксида к количеству моль пиперазина в реакторе и возможности его регулирования в реальном масштабе времени.The present invention provides a continuous process for the production of hydroxyethylpiperazine (also referred to as HEP in the present invention) which utilizes a recycle piperazine stream fed to a reactor in conjunction with a distillation procedure in which, after the separation procedure, the piperazine is recycled back to the reactor. The reactor is a continuously stirred tank reactor or a plug flow reactor. In a continuous process, a low ratio of moles of ethylene oxide to moles of piperazine is used when added to the reactor, and unreacted piperazine is recycled back to the reactor. A continuous process using a reactor and a recycle stream can provide unexpectedly high piperazine conversion and high selectivity for hydroxyethylpiperazine in industrial scale production, for example, compared to the selectivity for dihydroxyethylpiperazine (also called DIGEP in the present invention). In addition, the continuous process allows the reactor to continuously monitor the value of the ratio of moles of ethylene oxide to the number of moles of piperazine in the reactor and be able to control it in real time.

Емкостной реактор с непрерывным перемешиванием (в настоящем изобретении и в промышленности также называющийся ЕРНП) означает емкостной реактор, снабженный перемешивающим устройством, который работает в установившемся режиме при непрерывном вводе потока реагентов в реактор и выводе продуктов из реактора и при непрерывном перемешивании. Реактор идеального вытеснения (в настоящем изобретении и в промышленности также называющийся РИВ) означает трубчатый реактор, представляющий собой один длинный трубчатый реактор или множество коротких трубчатых реакторов, который работает в установившемся режиме при непрерывном вводе потока реагентов во входное отверстие трубчатого реактора и выходе продуктов из выходного отверстия трубчатого реактора (выходное отверстие расположено на конце трубки, противоположном концу, на котором расположено входное отверстие). Реактор идеального вытеснения может включать затрудняющие течение препятствия.A continuously stirred tank reactor (in the present invention and in the industry also referred to as ERRP) means a tank reactor equipped with an agitator that operates in a steady state with continuous input of a stream of reactants into the reactor and withdrawal of products from the reactor and with continuous stirring. A plug-flow reactor (in the present invention and in the industry also referred to as PEV) means a tubular reactor, which is one long tubular reactor or a plurality of short tubular reactors, which operates in a steady state with a stream of reactants continuously introduced into the inlet of the tubular reactor and products exiting from the outlet. openings of the tubular reactor (the outlet is located at the end of the tube opposite the end on which the inlet is located). The plug flow reactor may include flow obstructions.

Высокая степень превращения пиперазина означает, что степень превращения пиперазина составляет более 0,70 (например, более 0,75, более 0,80, более 0,85, более 0,90, более 0,95, более 0,96 и т.п.)A high piperazine conversion means that the piperazine conversion is greater than 0.70 (e.g., greater than 0.75, greater than 0.80, greater than 0.85, greater than 0.90, greater than 0.95, greater than 0.96, etc.). P.)

Высокая селективность означает, что количество моль гидроксиэтилпиперазина (в потоке ГЭПВЫВОД) в пересчете на количество моль чистого пиперазина, загружаемого в реактор (в потоке ПИПВВОД, на фиг. 1) составляет не менее 50% и количество моль дигидроксиэтилпиперазина в пересчете на количество моль чистого пиперазина составляет менее 50%. Например, выход ГЭП может составлять от 55 до 100% (например, от 60 до 100%,от 65 до 100%, от 60 до 99%, от 60 до 95%, от 65 до 85% и т.п.). Количество моль ДИГЭП в пересчете на количество моль чистого пиперазина, загружаемого в реактор (в потоке ПИП-ВВОД) может составлять от 0 до 45% (например, от 0 до 40%, от 0 до 35%, от 1 до 40%, от 5 до 40%, от 15 до 35% и т.п.).High selectivity means that the number of moles of hydroxyethylpiperazine (in the stream of HEPTO) in terms of the number of moles of pure piperazine loaded into the reactor (in the stream of HIPP, in Fig. 1) is at least 50% and the number of moles of dihydroxyethylpiperazine in terms of the number of moles of pure piperazine is less than 50%. For example, the HEP yield may be 55 to 100% (eg, 60 to 100%, 65 to 100%, 60 to 99%, 60 to 95%, 65 to 85%, etc.). The number of moles of DIGEP in terms of the number of moles of pure piperazine loaded into the reactor (in the PIP-INPUT stream) can be from 0 to 45% (for example, from 0 to 40%, from 0 to 35%, from 1 to 40%, from 5 to 40%, 15 to 35%, etc.).

На фиг. 1 представлена блок-схема типичного способа, в котором используют проводимую в непрерывном режиме реакцию (например, непрерывную загрузку по меньшей мере чистого пиперазина и рециклового пиперазина и необязательно непрерывную загрузку этиленоксида) совместно с процедурой дистилляции для отделения непрореагировавшего пиперазина от потока продукта с получением рециклового пиперазина. Способ может дополнительно включать добавление катализатора, такого как катализатор этоксилирования (например, катализаторы на основе бора).In FIG. 1 is a flow chart of a typical process that uses a continuous reaction (e.g., a continuous charge of at least pure piperazine and recycled piperazine, and optionally a continuous charge of ethylene oxide) in conjunction with a distillation procedure to separate unreacted piperazine from a product stream to form recycled piperazine. . The method may further include adding a catalyst such as an ethoxylation catalyst (eg, boron-based catalysts).

В частности, как показано на фиг. 1, потоки исходных веществ, этиленоксида (ЭО-ВВОД) и пиперазина (ПИП-ВВОД), непрерывно загружают в реактор непрерывного действия (например, в емкостной реактор с непрерывным перемешиванием или в реактор идеального вытеснения). Полученный в реакторе продукт, которым является неочищенный гидроксиэтилпиперазин (НГЭП), представляет собой смесь, которая содержит непрореагировавший пиперазин, гидроксиэтилпиперазин, дигидроксиэтилпиперазин и воду. Полученный в реакторе продукт непрерывно загружают в дистилляционную систему (ДИСТ, которая включает, например, по меньшей мере одну дистилляционную колонну) для проведения процедуры разделения. В дистилляционную систему можно загрузить один или большее количество потоков воды (ВОДА-ВВОД), например, для разбавления одного или большего количества потоков и/или для регулирования температуры замерзания одного или большего количества потоков. В дистилляционной системе могут образоваться по меньшей мере три потока. В частности, могут образоваться поток продуктагидроксиэтилпиперазина (ГЭП-ВЫВОД), поток продукта-дигидроксиэтилпиперазина (ДИГЭП-ВЫВОД) и поток рециклового пиперазина (ПИП-РЦ). Поток продукта-гидроксиэтилпиперазина может представлять собой поток конечного продукта и/или его можно дополнительно обработать с получением конечного продукта. Поток продукта-дигидроксиэтилпиперазина может представлять собой поток конечного продукта, его можно дополнительно обработать с получением конечного продукта и/или его можно удалить.In particular, as shown in FIG. 1, the ethylene oxide (EO-INPUT) and piperazine (PIP-INPUT) feed streams are continuously fed into a continuous reactor (eg, a continuously stirred tank reactor or a plug flow reactor). The product obtained in the reactor, which is the crude hydroxyethylpiperazine (NHEP), is a mixture that contains unreacted piperazine, hydroxyethylpiperazine, dihydroxyethylpiperazine and water. The product obtained in the reactor is continuously loaded into a distillation system (DIST, which includes, for example, at least one distillation column) for the separation procedure. The distillation system can be charged with one or more streams of water (WATER-INPUT), for example, to dilute one or more streams and/or to control the freezing temperature of one or more streams. At least three streams may be formed in the distillation system. In particular, a hydroxyethylpiperazine product stream (HEP-OUT), a dihydroxyethylpiperazine product stream (DIHEP-OUT) and a recycle piperazine stream (RIP-RC) can be formed. The hydroxyethylpiperazine product stream may be the end product stream and/or may be further processed to form the end product. The dihydroxyethylpiperazine product stream may be the end product stream, may be further processed to form the end product and/or may be discarded.

Рецикловый поток пиперазина загружают обратно в реактор, например, в виде непрерывного потока рециклового пиперазина, загружаемого в реактор.The piperazine recycle stream is fed back to the reactor, for example as a continuous piperazine recycle stream being fed into the reactor.

- 2 043124- 2 043124

На фиг. 2 представлена блок-схема способа, в котором используют сравнительную проводимую в полупериодическом режиме реакцию и процедуру дистилляции. Однако непрореагировавший пиперазин, выходящий из дистилляционной системы, не рециркулируют обратно в реактор полупериодического действия. В реактор полупериодического действия загружают начальную порцию пиперазина (ПИПВВОД) и непрерывно загружают этиленоксид (ЭО-ВВОД), и после того, как компонентам обеспечивают возможность реагировать в реакторе полупериодического действия, неочищенный гидроксиэтилпиперазин (НГЭП) выходит из реактора и поступает в дистилляционную систему (ДИСТ) для проведения процедуры разделения. В дистилляционную систему можно загрузить поток воды (ВОДА-ВВОД). В дистилляционной системе образуются три потока. В частности, образуется поток продуктагидроксиэтилпиперазина (ГЭП-ВЫВОД), поток продукта-дигидроксиэтилпиперазина (ДИГЭП-ВЫВОД) и поток пиперазина (ПИП-РЦ), который не рециркулируют обратно в реактор. В частности, в этом способе поток пиперазина (ПИП-РЦ) не загружают в виде непрерывного потока обратно в реактор полупериодического действия с целью обеспечения высокой степени превращения пиперазина и высокой селективности образования гидроксиэтилпиперазина при производстве в промышленном масштабе.In FIG. 2 is a process flow diagram using a comparative semi-batch reaction and distillation procedure. However, unreacted piperazine exiting the distillation system is not recycled back to the semi-batch reactor. The semi-batch reactor is loaded with an initial batch of piperazine (PIPVOD) and continuously loaded with ethylene oxide (EO-INTRODUCTION), and after the components are allowed to react in the semi-batch reactor, the crude hydroxyethylpiperazine (NHEP) exits the reactor and enters the distillation system (DIST ) for the separation procedure. The distillation system can be loaded with a stream of water (WATER-INPUT). There are three streams in the distillation system. In particular, a hydroxyethylpiperazine product stream (HEP-LEV), a dihydroxyethylpiperazine product stream (DIHEP-OUT) and a piperazine stream (PIP-RC) are formed, which are not recycled back to the reactor. In particular, in this process, the piperazine stream (PIP-RC) is not fed as a continuous stream back to the semi-batch reactor in order to achieve high piperazine conversion and high selectivity for hydroxyethylpiperazine in industrial scale production.

Система, предназначенная для получения гидроксиэтилпиперазинаSystem designed to produce hydroxyethylpiperazine

Проводимый в непрерывном режиме способ получения гидроксиэтилпиперазина может включать (i) непрерывную загрузку потока свежеприготовленного пиперазина в реактор (например, реактор с непрерывным перемешиванием или реактор идеального вытеснения перемешивают), (ii) непрерывную загрузку потока этиленоксида в реактор, (iii) непрерывную загрузку потока рециклового пиперазина в реактор, (iv) непрерывное проведение в реакторе реакции пиперазина с этиленоксидом с получением продукта -неочищенного гидроксиэтилпиперазина, (v) загрузку продукта - неочищенного гидроксиэтилпиперазина в дистилляционную систему, которая включает по меньшей мере одну дистилляционную колонну, и (vi) получение в дистилляционной системе потока рециклового пиперазина. Следует понимать, что проводимый в непрерывном режиме способ означает способ, в котором материалы обрабатывают непрерывно в течение определенного промежутка времени (например, в течение не менее 1 ч), он отличается от способа, проводимого в периодическом или полупериодическом режиме, в котором материалы обрабатывают постадийно.A continuous process for producing hydroxyethylpiperazine may include (i) continuously feeding a stream of freshly made piperazine into a reactor (e.g., a continuously stirred or agitated plug reactor), (ii) continuously feeding an ethylene oxide stream into the reactor, (iii) continuously feeding a recycle stream of piperazine into the reactor, (iv) continuously carrying out in the reactor the reaction of piperazine with ethylene oxide to obtain a crude hydroxyethylpiperazine product, (v) loading the crude hydroxyethylpiperazine product into a distillation system that includes at least one distillation column, and (vi) receiving in a distillation recycle piperazine flow system. It should be understood that a continuous process means a process in which materials are processed continuously for a defined period of time (e.g., for at least 1 hour), and is distinct from a batch or semi-batch process in which materials are processed in stages. .

Дистилляционная система может включать по меньшей мере одну дистилляционную колонну. Если используют две или большее количество дистилляционных колонн, то дистилляционные колонны могут быть соединены последовательно и/или параллельно. Если используют одну дистилляционную колонну, то дистилляционная колонна может включать множество дистилляционных секций, которые расположены таким образом, что они работают подобно теоретическому использованию двух или большего количества дистилляционных колонн, при этом в каждой секции получают теоретический головной поток и кубовой поток.The distillation system may include at least one distillation column. If two or more distillation columns are used, the distillation columns may be connected in series and/or in parallel. If a single distillation column is used, then the distillation column may include a plurality of distillation sections which are arranged in such a way that they operate similarly to the theoretical use of two or more distillation columns, with each section producing a theoretical overhead stream and a bottom stream.

Так, например, если дистилляционная система включает две или большее количество дистилляционных секций/колонн, то в первую дистилляционную секцию/колонну может поступать поток продукта неочищенного гидроксиэтилпиперазина, выходящий из реактора. В первой дистилляционной секции/колонне можно получить головной поток, который содержит воду и пиперазин, затем этот поток используют для получения рециклового пиперазина, который загружают обратно в реактор. Кроме того, в первой дистилляционной секции/колонне можно получить кубовой поток, который содержит гидроксиэтилпиперазин и дигидроксиэтилпиперазин. Таким образом, в первой дистилляционной секции/колонне, входящей в состав дистилляционной системы, поток рециклового пиперазина можно отделить до того, как поток дигидроксиэтилпиперазина и поток гидроксиэтилпиперазина отделяют друг от друга.For example, if the distillation system includes two or more distillation sections/columns, then the first distillation section/column may receive a crude hydroxyethylpiperazine product stream exiting the reactor. In the first distillation section/column, an overhead stream can be obtained which contains water and piperazine, then this stream is used to obtain recycle piperazine, which is loaded back into the reactor. In addition, a bottom stream can be obtained in the first distillation section/column, which contains hydroxyethylpiperazine and dihydroxyethylpiperazine. Thus, in the first distillation section/column of the distillation system, the recycle piperazine stream can be separated before the dihydroxyethylpiperazine stream and the hydroxyethylpiperazine stream are separated from each other.

Во вторую дистилляционную секцию/колонну можно направить головной поток, выходящий из первой дистилляционной секции/колонны, для отделения воды от пиперазина. Головной поток, выходящий из второй дистилляционной секции/колонны, может содержать воду и кубовой поток может содержать пиперазин, который используют для получения потока рециклового пиперазина. Кубовой поток, выходящий из второй дистилляционной секции/колонны, можно дополнительно обработать вне дистилляционной системы с целью регулирования концентрации пиперазина и затем загрузить обратно в реактор. Головной поток, выходящий из второй дистилляционной секции/колонны, может представлять собой сточную воду и/или его можно дополнительно обработать для обеспечения возможности использования.The second distillation section/column may be fed with an overhead stream exiting the first distillation section/column to separate water from piperazine. The overhead stream leaving the second distillation section/column may contain water and the bottom stream may contain piperazine, which is used to produce a recycle piperazine stream. The bottoms stream leaving the second distillation section/column can be further processed outside the distillation system to control the piperazine concentration and then fed back into the reactor. The overhead stream leaving the second distillation section/column may be waste water and/or may be further processed to be usable.

В третью дистилляционную секцию/колонну можно направить кубовой поток, выходящий из первой дистилляционной секции/колонны, для отделения гидроксиэтилпиперазина от дигидроксиэтилпиперазина. Головной поток, выходящий из третьей дистилляционной секции/колонны, может содержать гидроксиэтилпиперазин и кубовой поток может содержать дигидроксиэтилпиперазин. В дистилляционную систему можно включить дополнительные дистилляционные секции/колонны, например, предназначенные для дополнительной очистки рециклового пиперазина и потоков продуктов гидроксиэтилпиперазина и/или дигидроксиэтилпиперазина.The third distillation section/column may be fed with the bottom stream leaving the first distillation section/column to separate the hydroxyethylpiperazine from the dihydroxyethylpiperazine. The overhead stream leaving the third distillation section/column may contain hydroxyethylpiperazine and the bottom stream may contain dihydroxyethylpiperazine. Additional distillation sections/columns may be included in the distillation system, for example for further purification of recycle piperazine and hydroxyethyl piperazine and/or dihydroxyethyl piperazine product streams.

Поток продукта-гидроксиэтилпиперазина, выходящий из дистилляционной системы, может обладать чистотой ГЭП, составляющей не менее 60 мас.% (не менее 70 мас.%, не менее 80 мас.%, не менее 90 мас.%, не менее 95 мас.% и т.п.). Поток продукта-дигидроксиэтилпиперазина, выходящий из дистил- 3 043124 ляционной системы, может обладать чистотой ДИГЭП, составляющей не менее 35 мас.% (не менее мас.%, не менее 50 мас.%, не менее 60 мас.%, не менее 70 мас.%, не менее 80 мас.% и т.п.), и необязательно может быть дополнительно разбавлен одним или большим количеством растворителей.The hydroxyethylpiperazine product stream exiting the distillation system may have an HEP purity of at least 60 wt.% (at least 70 wt.%, at least 80 wt.%, at least 90 wt.%, at least 95 wt.% and so on.). The dihydroxyethylpiperazine product stream exiting the distillation system may have a DIGEP purity of at least 35 wt.% (at least wt.%, at least 50 wt.%, at least 60 wt.%, at least 70 wt.%, not less than 80 wt.%, etc.), and may optionally be further diluted with one or more solvents.

При добавлении в реактор отношение количества моль этиленоксида к количеству моль чистого пиперазина (свежеприготовленного пиперазина, загружаемого в реактор) может составлять более 1,01 (например, более 1,02, более 1,05, более 1,10, более 1,15, более 1,20, более 1,22 и т.п.). Отношение количества моль этиленоксида к количеству моль чистого пиперазина может составлять менее 4,00 (например, менее 3,50, менее 3,00, менее 2,50, менее 2,00, менее 1,99, менее 1,50 и т.п.). При добавлении в реактор отношение количества моль этиленоксида к полному количеству моль пиперазина, включая количество моль чистого пиперазина и количество моль рециклового пиперазина, может составлять менее 1,01 (менее 1,00, менее 0,90, менее 0,85, менее 0,80, менее 0,75, менее 0,70) и более 0,01 (например, более 0,05, более 0,10, более 0,20, более 0,30, более 0,40, более 0,50, более 0,60 и т.п.). Так, например, отношение количеств моль может составлять от 0,01 до 1,00.When added to the reactor, the ratio of moles of ethylene oxide to the number of moles of pure piperazine (freshly prepared piperazine loaded into the reactor) can be more than 1.01 (for example, more than 1.02, more than 1.05, more than 1.10, more than 1.15, more than 1.20, more than 1.22, etc.). The ratio of moles of ethylene oxide to moles of pure piperazine may be less than 4.00 (e.g., less than 3.50, less than 3.00, less than 2.50, less than 2.00, less than 1.99, less than 1.50, etc.). P.). When added to the reactor, the ratio of moles of ethylene oxide to total moles of piperazine, including the number of moles of pure piperazine and the number of moles of recycled piperazine, can be less than 1.01 (less than 1.00, less than 0.90, less than 0.85, less than 0, 80, less than 0.75, less than 0.70) and more than 0.01 (for example, more than 0.05, more than 0.10, more than 0.20, more than 0.30, more than 0.40, more than 0.50, more than 0.60, etc.). For example, the ratio of moles can be from 0.01 to 1.00.

Поток продукта-гидроксиэтилпиперазина, выходящий из дистилляционной системы, содержит не менее 60 мас.% гидроксиэтилпиперазина в пересчете на полную массу потока гидроксиэтилпиперазина. Так, например, он содержит от 60 до 100 мас.% (например, от 65 до 100 мас.%, от 70 до 100 мас.%, от 80 до 100 мас.%, от 85 до 100 мас.%, от 90 до 100 мас.%, от 95 до 100 мас.%, от 97 до 100 мас.%, от 98 до 100 мас.%, от 99 до 100 мас.% и т.п.) гидроксиэтилпиперазина, причем оставшаяся часть представляет собой другие компоненты, содержащиеся в неочищенном гидроксиэтилпиперазине.The hydroxyethylpiperazine product stream exiting the distillation system contains at least 60% by weight of hydroxyethylpiperazine, based on the total weight of the hydroxyethylpiperazine stream. For example, it contains from 60 to 100 wt.% (for example, from 65 to 100 wt.%, from 70 to 100 wt.%, from 80 to 100 wt.%, from 85 to 100 wt.%, from 90 up to 100 wt.%, from 95 to 100 wt.%, from 97 to 100 wt.%, from 98 to 100 wt.%, from 99 to 100 wt.%, etc.) of hydroxyethylpiperazine, the remainder being other components contained in the crude hydroxyethylpiperazine.

Поток продукта-дигидроксиэтилпиперазина содержит не менее 35 мас.% дигидроксиэтилпиперазина в пересчете на полную массу потока дигидроксиэтилпиперазина. Так, например, он содержит от 35 до 100 мас.% (например, от 40 до 100 мас.%, от 50 до 100 мас.%, от 60 до 100 мас.%, от 70 до 100 мас.%, от 80 до 100 мас.%, от 90 до 100 мас.%, от 91 до 100 мас.% и т.п.) дигидроксиэтилпиперазина, причем оставшаяся часть представляет собой другие компоненты, содержащиеся в неочищенном дигидроксиэтилпиперазине. Поток продукта-дигидроксиэтилпиперазина можно дополнительно разбавить водой после его выхода из дистилляционной системы. Дополнительно разбавленный поток продуктадигидроксиэтилпиперазина может содержать от 5 до 80 мас.% (например, от 10 до 70 мас.%, от 20 до 60 мас.%, от 30 до 55 мас.%, от 35 до 50 мас.%, от 40 до 45 мас.% и т.п.) дигидроксиэтилпиперазина.The dihydroxyethylpiperazine product stream contains at least 35% by weight of dihydroxyethylpiperazine, based on the total weight of the dihydroxyethylpiperazine stream. So, for example, it contains from 35 to 100 wt.% (for example, from 40 to 100 wt.%, from 50 to 100 wt.%, from 60 to 100 wt.%, from 70 to 100 wt.%, from 80 up to 100 wt.%, from 90 to 100 wt.%, from 91 to 100 wt.%, etc.) of dihydroxyethylpiperazine, the remainder being other components contained in the crude dihydroxyethylpiperazine. The dihydroxyethylpiperazine product stream can be further diluted with water after leaving the distillation system. The further diluted dihydroxyethylpiperazine product stream may contain 5 to 80 wt% (e.g., 10 to 70 wt%, 20 to 60 wt%, 30 to 55 wt%, 35 to 50 wt%, 40 up to 45 wt.%, etc.) dihydroxyethylpiperazine.

Состав потока рециклового пиперазина можно отрегулировать, например, путем добавления или удаления воды, после его выхода из дистилляционной системы и затем загрузить в реактор в качестве рециклового пиперазина. Так, например, поток рециклового пиперазина может обладать таким же отношением количества пиперазина к количеству растворителя, как и свежеприготовленный пиперазин, загружаемый в реактор, или сходным отношением количеств. Так, например, свежеприготовленный пиперазин, загружаемый в реактор, может содержать от 30 до 99 мас.% (например, от 40 до 98 мас.%, от 50 до 97 мас.%, от 55 до 96 мас.%, от 60 до 95 мас.%, от 50 до 90 мас.%, от 60 до 90 мас.%, от 50 до 85 мас.%, от 60 до 85 мас.%, от 50 до 80 мас.%, от 60 до 80 мас.%, от 50 до 70 мас.%, от 60 до 70 мас.% и т.п.) пиперазина в одном или большем количестве растворителей (например, по меньшей мере в воде). Аналогичным образом, рецикловый пиперазин, загружаемый в реактор, может содержать от 30 до 99 мас.% (например, от 40 до 98 мас.%, от 50 до 97 мас.%, от 55 до 96 мас.%, от 60 до 95 мас.%, от 50 до 90 мас.%, от 60 до 90 мас.%, от 50 до 85 мас.%, от 60 до 85 мас.%, от 50 до 80 мас.%, от 60 до 80 мас.%, от 50 до 70 мас.%, от 60 до 70 мас.% и т.п.) пиперазина в одном или большем количестве растворителей (например, по меньшей мере в воде).The composition of the recycle piperazine stream can be adjusted, for example by adding or removing water, after it exits the distillation system and then loaded into the reactor as recycle piperazine. Thus, for example, the recycled piperazine stream may have the same ratio of piperazine to solvent as fresh piperazine fed to the reactor, or a similar ratio. For example, freshly prepared piperazine loaded into the reactor may contain from 30 to 99 wt.% (for example, from 40 to 98 wt.%, from 50 to 97 wt.%, from 55 to 96 wt.%, from 60 to 95 wt.%, 50 to 90 wt.%, 60 to 90 wt.%, 50 to 85 wt.%, 60 to 85 wt.%, 50 to 80 wt.%, 60 to 80 wt. .%, from 50 to 70 wt.%, from 60 to 70 wt.%, etc.) of piperazine in one or more solvents (for example, at least in water). Similarly, the recycled piperazine fed to the reactor may contain from 30 to 99 wt.% (for example, from 40 to 98 wt.%, from 50 to 97 wt.%, from 55 to 96 wt.%, from 60 to 95 wt.%, from 50 to 90 wt.%, from 60 to 90 wt.%, from 50 to 85 wt.%, from 60 to 85 wt.%, from 50 to 80 wt.%, from 60 to 80 wt. %, from 50 to 70 wt.%, from 60 to 70 wt.%, etc.) piperazine in one or more solvents (for example, at least in water).

Реагенты, такие как свежеприготовленный пиперазин и этиленоксид можно загружать в реактор при температуре, близкой к температуре окружающей среды, например, равной от 20 до 25°C. Рецикловый пиперазин можно охладить (например, температуры ниже равной выше 80°C начальной температуры) и загрузить в реактор при температуре, близкой к температуре окружающей среды, например, равной от 20 до 25°C. Кроме того, свежеприготовленный пиперазин, этиленоксид и рецикловый пиперазин можно загружать в реактор при давлении, превышающем атмосферное давление, например, при давлении, равном от 138 до 689 кПа, от 138 до 552 кПа, от 207 до 483 кПа и т.п. Температура потока продуктагидроксиэтилпиперазина, выходящего из дистилляционной системы, может являться повышенной, например, его температура превышает 60°C (например, равна от 65 до 150°C, от 80 до 120°C, от 80 до 110°C и т.п.).Reagents such as freshly prepared piperazine and ethylene oxide can be loaded into the reactor at a temperature close to ambient temperature, for example, equal to from 20 to 25°C. The recycled piperazine can be cooled (eg temperatures below 80°C start temperature) and loaded into the reactor at a temperature close to ambient temperature, eg 20 to 25°C. In addition, freshly made piperazine, ethylene oxide and recycled piperazine can be loaded into the reactor at a pressure greater than atmospheric pressure, for example, at a pressure of 138 to 689 kPa, 138 to 552 kPa, 207 to 483 kPa, and the like. The temperature of the hydroxyethyl piperazine product stream exiting the distillation system may be elevated, for example, its temperature exceeds 60°C (for example, 65 to 150°C, 80 to 120°C, 80 to 110°C, etc. ).

Применение гидроксиэтилпиперазинаApplication of hydroxyethylpiperazine

Пиперазины находят практическое применение в целом ряде случаев, включая получение пластмасс, смол и других промышленных изделий. Пиперазины также можно применять в различных конечных продуктах, например, предназначенных для улучшения извлечения нефти и газа, в пестицидах, жидкостях для автомобилей и фармацевтических средствах. Так, например, гидроксиэтилпиперазин можно применять для абсорбции различных загрязняющих веществ, часто содержащихся в потоках нефти и газа. Типичные загрязняющие вещества включают диоксид углерода, сульфид водорода и другие содержащие серу загрязняющие вещества. Так, например, гидроксиэтилпиперазин можно использовать в качестве химического растворителя, который абсорбирует загрязняющие вещества.Piperazines find practical applications in a wide range of applications, including the production of plastics, resins, and other industrial products. Piperazines can also be used in a variety of end products, such as those for improved oil and gas recovery, pesticides, automotive fluids, and pharmaceuticals. For example, hydroxyethylpiperazine can be used to absorb various contaminants often found in oil and gas streams. Typical pollutants include carbon dioxide, hydrogen sulfide and other sulfur pollutants. For example, hydroxyethylpiperazine can be used as a chemical solvent that absorbs contaminants.

- 4 043124- 4 043124

ПримерыExamples

Ниже приведены приблизительные характеристики, признаки, параметры и т.п. для иллюстративных рабочих примеров, сравнительных примеров, а также данные, использующиеся для получения результатов, приведенных в рабочих и сравнительных примерах.The following are approximate characteristics, features, parameters, etc. for illustrative working examples, comparative examples, as well as data used to obtain the results shown in working and comparative examples.

Использующиеся материалы включают следующие: этиленоксид (ЭО), пиперазин (ПИП) и раствор пиперазина, который содержит 68 мас.% пиперазина, и оставшейся частью является вода, использующаяся в качестве растворителя, и остаточные количества других примесей.Materials used include the following: ethylene oxide (EO), piperazine (PIP) and a piperazine solution which contains 68% by weight of piperazine with the remainder being water as solvent and residual amounts of other impurities.

В рабочих примерах 1 и 2 используют реактор непрерывного действия и процедуру дистилляции с использованием множества колонн, и для получения гидроксиэтилпиперазина используют рецикловый поток, как это показано на фиг. 1. В рабочем примере 1 используют емкостной реактор с непрерывным перемешиванием (ЕРНП) и в рабочем примере 2 используют реактор идеального вытеснения (РИВ). В сравнительном примере А используют обычный реактор полупериодического действия и процедуру дистилляции с использованием множества колонн, без использования загрузки рециклового потока обратно в реактор полупериодического действия для получения гидроксиэтилпиперазина, как это показано на фиг. 2.Working Examples 1 and 2 use a continuous reactor and a distillation procedure using multiple columns, and a recycle stream is used to produce hydroxyethylpiperazine as shown in FIG. 1. Working example 1 uses a continuous stirred tank reactor (CSR) and working example 2 uses a plug flow reactor (PRE). Comparative Example A uses a conventional semi-batch reactor and a distillation procedure using multiple columns, without using a recycle stream feed back to the semi-batch reactor to produce hydroxyethylpiperazine, as shown in FIG. 2.

Результаты, представленные в приведенной ниже таблице 1, основаны на количестве чистого пиперазина, в пересчете на сухое вещество (т.е. без учета воды, содержащейся в сырье, представляющей собой часть раствора пиперазина) и на предположении о том, что образец этиленоксида содержит 100 мас.% ЭО. Предполагают, что поток продукта-ГЭП, ГЭП-ВЫВОД, выходящий из дистилляционной системы обладает чистотой, составляющей примерно 99,3 мас.%, и оставшейся частью являются примеси. Предполагают, что поток продукта-ДИГЭП, ДИГЭП-ВЫВОД, обладает чистотой, составляющей примерно 43,7 мас.%, и оставшейся частью является вода и примеси. Для проведения моделирования предполагают, что поток продукта-ДИГЭП разбавлен водой до обеспечения чистоты, составляющей 43,7 мас.%, при практическом осуществлении воду, использующуюся для разбавления, можно добавить к потоку продукта-ДИГЭП после его выхода из дистилляционной системы. Результаты, представленные в табл. 1, основаны на получении одинаковых количеств продукта-ГЭП (т.е. 47,6 млн. фунтов), и на предположении о том, что дистилляционные системы являются одинаковыми в трех примерах.The results presented in Table 1 below are based on the amount of pure piperazine, on a dry matter basis (i.e., excluding water contained in the feed as part of the piperazine solution) and assuming that the ethylene oxide sample contains 100 wt% EO. The HEP product stream leaving the distillation system is assumed to have a purity of about 99.3% by weight, with impurities being the remainder. The DIGEP product stream, DIGEP-OUTPUT, is expected to have a purity of about 43.7% by weight, with the remainder being water and impurities. For simulations, it is assumed that the DIGEP product stream is diluted with water to achieve a purity of 43.7 wt.%, in practice, dilution water can be added to the DIGEP product stream after it exits the distillation system. The results presented in table. 1 are based on obtaining equal amounts of HEP product (ie 47.6 million pounds) and on the assumption that the distillation systems are the same in the three examples.

Степень превращения пиперазина определяют, как степень превращения пиперазина с учетом количества загруженного чистого пиперазина, без учета рециклового пиперазина. Выходы продуктов определяют следующим образом: выход ГЭП определяют, как количество моль полученного ГЭП в пересчете на количество моль пиперазина, загружаемого в реактор. Кроме того, выход ДИГЭП определяют, как количество моль полученного ДИГЭП пересчете на количество моль пиперазина, загружаемого в реактор. Полная молярная селективность образования ГЭП по отношению к селективности образования ДИГЭП означает количество моль полученного ГЭП пересчете на количество моль полученного ДИГЭП.The piperazine conversion is defined as the piperazine conversion taking into account the amount of pure piperazine loaded, excluding recycled piperazine. The yields of the products are determined as follows: the yield of HEP is defined as the number of moles of HEP obtained in terms of the number of moles of piperazine loaded into the reactor. In addition, the yield of DIGEP is defined as the number of moles of the obtained DIGEP in terms of the number of moles of piperazine loaded into the reactor. The total molar selectivity of HEP formation with respect to the selectivity of DIGEP formation means the number of moles of HEP obtained in terms of the number of moles of DIGEP obtained.

- 5 043124- 5 043124

Таблица 1Table 1

Рабочий пример 1 Working example 1 Рабочий пример 2 Working example 2 Сравнительный пример А Comparative example A Сырье (тонны) Raw material (tons) Этиленоксид Ethylene oxide 13,2 13.2 9,7 9.7 13,2 13.2 Чистый пиперазин Pure piperazine 20,4 20.4 16,9 16.9 28,1 28.1 Молярное отношение при добавлении в реактор Molar ratio when added to the reactor Отношение количество молей этиленоксида к количеству молей чистого пиперазина* (без учета рециклового потока) The ratio of the number of moles of ethylene oxide to the number of moles of pure piperazine * (excluding recycle flow) 1,37 1.37 1,23 1.23 1,01 1.01 Отношение количество молей этиленоксида к полному количеству молей чистого пиперазина (с учетом рециклового потока) The ratio of the number of moles of ethylene oxide to the total number of moles of pure piperazine (including recycle flow) 0,67 0.67 0,61 0.61 1,01 1.01 Продукт (тонны) Product (tons) Поток продукта-ГЭП (ГЭП-ВЫВОД) (чистота -99,3 мас.%) Product stream-HEP (HEP-OUT) (purity -99.3 wt.%) 21,6 21.6 21,6 21.6 21,6 21.6 Поток продукта-ДИГЭП (ДИГЭПВЫВОД) (чистота -43,7 мас.%)** Product stream-DIGEP (DIGEPVIVOD) (purity -43.7 wt.%)** 25,2 25.2 10,5 10.5 24,41 24.41 Степень превращения пиперазина Piperazine Conversion Степень превращения Degree of conversion 0,97 0.97 0,98 0.98 0,70 0.70 Общий выход (потоки продуктов) Total output (product streams) ГЭП (%) gap (%) 69,9 69.9 84,7 84.7 50,9 50.9 ДИГЭП (%) DIGEP (%) 38,1 38.1 15,8 15.8 36,9 36.9 Молярная селективность Molar selectivity Селективность образования ГЭП по отношению к селективности образования ДИГЭП The selectivity of the formation of HEP in relation to the selectivity of the formation DIGEP 2,6 2.6 6,3 6.3 2,7 2.7

* полное количество моль чистого пиперазина в пересчете на сухое вещество, без учета рециклового пиперазина;* total number of moles of pure piperazine in terms of dry matter, excluding recycled piperazine;

* * чистота, составляющая 43,7 мас.%, основана на разбавлении полученного потока продуктаДИГЭП водой* * Purity of 43.7 wt% based on dilution of the resulting DIGEP product stream with water

В табл. 1 показано, что использование потока рециклового пиперазина может обеспечить возможность использования меньшего необходимого количества чистого пиперазина без ухудшения чистоты потока продукта-ГЭП, при этом неожиданно обеспечена более высокие степень превращения пиперазина и общий выход потоков продукта-ГЭП. Кроме того, в рабочем примере 1 установлено, что использование ЕРНП и рециклового потока может обеспечить существенное улучшение общего выхода и селективность образования ГЭП по отношению к селективности образования ДИГЭП, сравнимую с обеспеченной при использовании обычного проводимого в полупериодическом режиме способа в сравнительном примере А. В рабочем примере 2 установлено, что использование РИВ может обеспечить существенное улучшение общего выхода и селективности образования ГЭП по отношению к селективности образования ДИГЭП, и обеспечить лучший общий выход, чем при использовании обычного проводимого в полупериодическом режиме способа в сравнительном примере и реактора ЕРНП в рабочем примере 1.In table. 1 shows that using a recycled piperazine stream can allow the use of less pure piperazine required without compromising the purity of the HEP product stream, while unexpectedly providing higher piperazine conversion and overall yield of HEP product streams. In addition, in Working Example 1, it was found that the use of ERNP and a recycle stream can provide a significant improvement in overall yield and HEP selectivity relative to DHEP selectivity comparable to that achieved using the conventional semi-batch process in Comparative Example A. In Working Example 2 found that the use of RIV can provide a significant improvement in overall yield and HEP selectivity relative to DIGEP selectivity, and provide a better overall yield than using the conventional semi-batch process in Comparative Example and the ERNP reactor in Working Example 1.

Результаты, приведенные в табл. 1, получены с использованием имеющегося в продаже программного обеспечения для моделирования, ASPENPLUS™ version 8.6 (выпускается фирмой Aspen Technology). Физические характеристики определяют с помощью регрессионного анализа данных. В программном обеспечении ASPEN используют Reactor Module Plug (для реактора РИВ), RCSTR (для реактора ЕРНП) и строгий расчет для дистилляционного модуля RADFRAC. Процедура дистилляции включает использование множества колонн. Каждая колонна содержит достаточное количество ступеней, включающих тарелки или насадку, для обеспечения необходимой чистоты отделяемого продукта. Рабочее давление может соответствовать вакууму. В примерах в процедуре дистилляции используют три приведенные ниже колонны:The results are given in table. 1 were generated using commercially available simulation software, ASPENPLUS™ version 8.6 (available from Aspen Technology). Physical characteristics are determined using regression analysis of the data. The ASPEN software uses the Reactor Module Plug (for the RIV reactor), RCSTR (for the ERNP reactor), and rigorous calculation for the RADFRAC distillation module. The distillation procedure involves the use of multiple columns. Each column contains a sufficient number of stages, including plates or packing, to ensure the required purity of the separated product. Working pressure can match vacuum. In the examples, the following three columns are used in the distillation procedure:

состоящий из 17 ступеней модуль, работающий в вакууме (51 кПа), предназначен для выделения ПИП и воды из неочищенной реакционной смеси, состоящий из 17 ступеней модуль, работающий в высоком вакууме (0,5 кПа), предназначен для отделения ГЭП от ДИГЭП, и состоящий из 12 ступеней модуль, работающий при атмосферном давлении, предназначен для отделения ПИП.a 17-stage vacuum (51 kPa) module designed to separate PIP and water from a crude reaction mixture, a 17-stage high vacuum (0.5 kPa) module designed to separate HEP from DIGEP, and a 12-stage module operating at atmospheric pressure is designed for PIP separation.

Мощность дистилляционной системы обычно ограничивается мощностью ребойлера первой колонны, при температуре в верхней части, поддерживаемой равной 110°С. При получении одинаковых количеств ГЭП, обладающего необходимой чистотой, во всех примерах разными являются исходные вещест-6043124 ва, степень превращения, выход продукта и селективность. Во всех примерах для достоверного сопоставления мощность первой дистилляционной колонны является постоянной и равной 1,52 кДж/ч. Потоки, полученные с использованием модели ASPEN, представлены в табл. 2, 3 и 4 для рабочих примеров 1 и 2 и сравнительного примера А соответственно.The capacity of the distillation system is typically limited by the capacity of the first column reboiler, with the top temperature maintained at 110°C. Upon receipt of the same amounts of HEP having the required purity, in all examples, the starting materials - 6043124 VA, the degree of conversion, the yield of the product and the selectivity are different. In all examples, for reliable comparison, the power of the first distillation column is constant and equal to 1.52 kJ/h. The flows obtained using the ASPEN model are presented in Table. 2, 3 and 4 for working examples 1 and 2 and comparative example A, respectively.

Для рабочих примеров 1 и 2 параметры, использующиеся для моделирования, представлены в приведенных ниже табл. 2 и 3 соответственно. В табл. 2 и 3: ЭО означает этиленоксид, загружаемый в реактор, и ПИП означает чистый пиперазин, загружаемый в реактор. ПИП-РЦ означает поток рециклового пиперазина, который разбавлен водой до обеспечения концентрации пиперазина, равной примерно 68 мас.%, таким образом, он означает поток, который поступает в реактор. ГЭП-ВЫВОД означает поток гидроксиэтилпиперазина, выходящий из дистилляционной системы, обладающий чистотой, составляющей более 99 мас.%. ДИГЭП-ВЫВОД означает поток дигидроксиэтилпиперазина, выходящий из дистилляционной системы, разбавленный водой до обеспечения чистоты, составляющей 43,7 мас.%. Давление ГЭП-ВЫВОД означает давление в дистилляционной колонне, в которой гидроксиэтилпиперазин отделяют от дигидроксиэтилпиперазина. Давление ДИГЭП-ВЫВОД означает давление, при котором перекачивают поток ДИГЭП до его разбавления с обеспечением чистоты, составляющей 43,7%.For working examples 1 and 2, the parameters used for simulation are presented in the tables below. 2 and 3, respectively. In table. 2 and 3: EO means ethylene oxide loaded into the reactor and PIP means pure piperazine loaded into the reactor. PIP-RC means a recycle piperazine stream that is diluted with water to provide a piperazine concentration of about 68 wt.%, thus it means a stream that enters the reactor. HEP-OUT means a stream of hydroxyethylpiperazine leaving the distillation system having a purity of greater than 99% by weight. DIGEP-OUT means the stream of dihydroxyethylpiperazine leaving the distillation system, diluted with water to provide a purity of 43.7 wt.%. HEP-WITH pressure means the pressure in the distillation column in which the hydroxyethyl piperazine is separated from the dihydroxyethyl piperazine. The DIGEP-OUT pressure means the pressure at which the DIGEP stream is pumped until it is diluted with a purity of 43.7%.

Таблица 2table 2

ЭО-ВВОД EO-INPUT ПИП- ВВОД PIP- ENTER пипРЦ pipRC ГЭПВЫВОД GAP CONCLUSION ДИГЭП-ВЫВОД DIGEP-OUTPUT Молярный расход (кмоль/ч) Molar flow (kmol/h) Вода Water 0 0 7,18 7.18 7,95 7.95 <0,01 <0.01 9,87 9.87 Чистый пиперазин Pure piperazine 0 0 3,19 3.19 3,38 3.38 0,02 0.02 <0,01 <0.01 ГЭП GEO 0 0 0 0 0,02 0.02 2,22 2.22 0,10 0.10 ДИГЭП DIGEP 0 0 0 0 <0,01 <0.01 <0,01 <0.01 0,85 0.85 Этиленоксид Ethylene oxide 4,02 4.02 0 0 0 0 0 0 0 0 Массовый расход (кг/ч) Mass flow (kg/h) Вода Water 0 0 129,29 129.29 143,16 143.16 <0,01 <0.01 177,80 177.80 Чистый пиперазин Pure piperazine 0 0 247,75 247.75 291,13 291.13 1,87 1.87 <0,01 <0.01 ГЭП GEO 0 0 0 0 3,00 3.00 288,51 288.51 12,87 12.87 ДИГЭП DIGEP 0 0 0 0 0,06 0.06 0,03 0.03 148,00 148.00 Этиленоксид Ethylene oxide 176,90 176.90 0 0 0 0 0 0 0 0 Массовая доля Mass fraction Вода Water 0 0 0,32 0.32 0,33 0.33 <0,01 <0.01 0,53 0.53 Чистый пиперазин Pure piperazine 0 0 0,68 0.68 0,66 0.66 0,01 0.01 <0,01 <0.01 ГЭП GEO 0 0 0 0 0,01 0.01 0,99 0.99 0,04 0.04 ДИГЭП DIGEP 0 0 0 0 <0,01 <0.01 <0,01 <0.01 0,44 0.44 Этиленоксид Ethylene oxide 1,00 1.00 0 0 0 0 0 0 0 0 Всего Total Полный расход (кмоль/ч) Total flow (kmol/h) 4,02 4.02 10,37 10.37 11,35 11.35 2,24 2.24 10,82 10.82 Полный расход (кг/ч) Total flow (kg/h) 176,90 176.90 404,05 404.05 437,35 437.35 290,41 290.41 338,68 338.68 Полный з расход (м /ч) Full s consumption (m / h) 0,20 0.20 0,39 0.39 0,45 0.45 0,29 0.29 0,33 0.33 Температура (°C) Temperature (°C) 20,0 20.0 20,0 20.0 96,8 96.8 92,3 92.3 67,0 67.0 Давление (кПа) Pressure (kPa) 330,9 330.9 330,9 330.9 330,9 330.9 0,4 0.4 101,3 101.3

Для рабочего примера 2 параметры, использующиеся для моделирования, представлены в приведенной ниже табл. 3.For working example 2, the parameters used for simulation are shown in the table below. 3.

- 7 043124- 7 043124

Таблица 3Table 3

эо-ввод eo input ПИП- ВВОД PIP- ENTER пипРЦ pipRC ГЭПВЫВОД GAP CONCLUSION ДИГЭП-ВЫВОД DIGEP-OUTPUT Молярный расход (кмоль/ч) Molar flow (kmol/h) Вода Water 0 0 7,43 7.43 7,84 7.84 <0,01 <0.01 5,15 5.15 Чистый пиперазин Pure piperazine 0 0 3,30 3.30 3,40 3.40 0,03 0.03 <0,01 <0.01 ГЭП GEO 0 0 0 0 0,03 0.03 2,78 2.78 0,05 0.05 ДИГЭП DIGEP 0 0 0 0 <0,01 <0.01 <0,01 <0.01 0,44 0.44 Этиленоксид Ethylene oxide 3,72 3.72 0 0 0 0 0 0 0 0 Массовый расход (кг/ч) Mass flow (kg/h) Вода Water 0 0 133,89 133.89 141,21 141.21 <0,01 <0.01 92,70 92.70 Чистый пиперазин Pure piperazine 0 0 284,52 284.52 292,93 292.93 2,16 2.16 <0,01 <0.01 ГЭП GEO 0 0 0 0 3,63 3.63 361,86 361.86 6,71 6.71 ДИГЭП DIGEP 0 0 0 0 0,03 0.03 0,04 0.04 77,16 77.16 Этиленоксид Ethylene oxide 163,75 163.75 0 0 0 0 0 0 0 0 Массовая доля Mass fraction Вода Water 0 0 0,32 0.32 0,32 0.32 <0,01 <0.01 0,52 0.52 Чистый пиперазин Pure piperazine 0 0 0,68 0.68 0,67 0.67 0,01 0.01 <0,01 <0.01 ГЭП GEO 0 0 0 0 <0,01 <0.01 0,99 0.99 0,04 0.04 дигэп digap 0 0 0 0 <0,01 <0.01 <0,01 <0.01 0,44 0.44 Этиленоксид Ethylene oxide 1,00 1.00 0 0 0 0 0 0 0 0 Всего Total Полный расход (кмоль/ч) Total flow (kmol/h) 3,72 3.72 10,74 10.74 11,27 11.27 2,80 2.80 5,64 5.64 Полный расход (кг/ч) Total flow (kg/h) 163,75 163.75 418,41 418.41 437,80 437.80 364,06 364.06 176,57 176.57 Полный расход (м3/ч)Full flow (m 3 / h) 0,19 0.19 0,40 0.40 0,45 0.45 0,36 0.36 0,17 0.17 Температура (°C) Temperature (°C) 20,0 20.0 20,0 20.0 97,4 97.4 92,7 92.7 67,6 67.6 Давление (кПа) Pressure (kPa) 330,9 330.9 330,9 330.9 330,9 330.9 0,4 0.4 101,3 101.3

Для сравнительного примера А параметры, использующиеся для моделирования, представлены в приведенной ниже табл. 4. НГЭП-ВЫВОД означает поток неочищенного гидроксиэтилпиперазина, выходящего из реактора и поступающего в дистилляционную систему. ПИП-РЦ означает поток пиперазина, выходящий из дистилляционной системы, который в сравнительном примере А не рециркулируют обратно в реактор. ГЭП-ВЫВОД означает поток гидроксиэтилпиперазина, выходящий из дистилляционной системы, и ДИГЭП-ВЫВОД означает поток дигидроксиэтилпиперазина, выходящий из дистилляционной системы, разбавленный водой до обеспечения чистоты, составляющей 43,7 мас.%.For Comparative Example A, the parameters used for simulation are shown in Table 1 below. 4. NGEP-OUT means the crude hydroxyethylpiperazine stream exiting the reactor and entering the distillation system. PIP-RC means the piperazine stream leaving the distillation system, which in Comparative Example A is not recycled back to the reactor. HEP-BOD means the hydroxyethyl piperazine stream exiting the distillation system, and DIHEP-BOD means the dihydroxyethyl piperazine stream leaving the distillation system diluted with water to a purity of 43.7% by weight.

- 8 043124- 8 043124

Таблица 4Table 4

| нгэп* | ngep* ПИП-РЦ PIP-RC ГЭП-ВЫВОД GAP CONCLUSION ДИГЭП-ВЫВОД DIGEP-OUTPUT Молярный расход (кмоль/ч) Molar flow (kmol/h) Вода Water 14,16 14.16 4,02 4.02 0 0 13,74 13.74 Чистый пиперазин Pure piperazine 1,71 1.71 1,71 1.71 <0,01 <0.01 <0,01 <0.01 ГЭП GEO 3,40 3.40 0,05 0.05 3,21 3.21 0,14 0.14 ДИГЭП DIGEP 1,18 1.18 <0,01 <0.01 <0,01 <0.01 1,18 1.18 Массовый расход (кг/ч) Mass flow (kg/h) Вода Water 255,14 255.14 72,34 72.34 0 0 247,57 247.57 Чистый пиперазин Pure piperazine 147,29 147.29 146,99 146.99 <0,01 <0.01 <0,01 <0.01 ГЭП GEO 442,77 442.77 7,07 7.07 417,79 417.79 17,92 17.92 ДИГЭП DIGEP 206,20 206.20 0,09 0.09 0,04 0.04 206,07 206.07 Массовая доля Mass fraction Вода Water 0,24 0.24 0,32 0.32 <0,01 <0.01 0,52 0.52 Чистый пиперазин Pure piperazine 0,14 0.14 0,65 0.65 <0,01 <0.01 <0,01 <0.01 ГЭП GEO 0,42 0.42 0,03 0.03 0,99 0.99 0,04 0.04 ДИГЭП DIGEP 0,20 0.20 <0,01 <0.01 <0,01 <0.01 0,44 0.44 Всего Total Полный расход (кмоль/ч) Total flow (kmol/h) 20,46 20.46 5,78 5.78 3,21 3.21 15,06 15.06 Полный расход (кг/ч) Total flow (kg/h) 1051,41 1051.41 226,48 226.48 417,83 417.83 471,56 471.56 Полный расход (м /ч) Full flow (m/h) 0,99 0.99 0,23 0.23 0,41 0.41 0,46 0.46 Температура (°C) Temperature (°C) 60,0 60.0 98,1 98.1 96,9 96.9 68,4 68.4 Давление (кПа) Pressure (kPa) 273,7 273.7 102,7 102.7 0,4 0.4 101,3 101.3

* состав потока НГЭП определяют на выходе из реактора полупериодического действия* the composition of the NGEP flow is determined at the outlet of the semi-batch reactor

Кроме того, для сравнительного примера А параметры проведения реакции в полупериодическом режиме, использующиеся для моделирования, представлены в приведенной ниже табл. 5.In addition, for comparative example And the parameters of the reaction in a semi-batch mode, used for modeling, are presented in the following table. 5.

____________________________________________________Таблица 5____________________________________________________ Table 5

Чистый пиперазин (кг) Pure piperazine (kg) 28068 28068 ЭО (кг) EO (kg) 13154 13154 Продолжительность реакции, проводимой в полупериодическом режиме (ч) The duration of the reaction carried out in a semi-batch mode (h) 2,5 2.5 Продукт-НГЭП (кг) Product-NGEP (kg) 54431 54431

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM

Claims (8)

1. Проводимый в непрерывном режиме способ получения N-(2-гидроксиэтил)пиперαзина, способ включает загрузку чистого пиперазина, рециклового пиперазина и этиленоксида в реактор с получением неочищенного N-(2-гидроксиэтил)пиnеразина, реактором является емкостной реактор с непрерывным перемешиванием или реактор с идеальным вытеснением; причем отношение количества моль этиленоксида к количеству моль чистого пиперазина, добавляемых в реактор, составляет более 1,01; и непрерывную загрузку неочищенного N-(2-гидроксиэтил)пиперазина, выходящего из реактора, в дистилляционную систему, которая включает по меньшей мере одну дистилляционную колонну, в дистилляционной системе получают, по меньшей мере, поток рециклового пиперазина и поток N-(2гидроксиэтил)пиперазина, поток рециклового пиперазина содержит рецикловый пиперазин, который загружают в реактор для получения неочищенного N-(2-гидроксиэтил)пиперазина, и поток N-(2гидроксиэтил)пиперазина содержит не менее 60 мас.% N-(2-гидроксиэтил)пиперазина в пересчете на полную массу потока N-(2-гидроксиэтил)пиперазuна.1. Conducted in a continuous mode, the method of obtaining N-(2-hydroxyethyl)piperazine, the method includes loading pure piperazine, recycled piperazine and ethylene oxide into a reactor to obtain crude N-(2-hydroxyethyl)piperazine, the reactor is a tank reactor with continuous stirring or a reactor with perfect displacement; moreover, the ratio of the number of moles of ethylene oxide to the number of moles of pure piperazine added to the reactor is more than 1.01; and continuously feeding the crude N-(2-hydroxyethyl)piperazine exiting the reactor into a distillation system which includes at least one distillation column, the distillation system producing at least a recycle piperazine stream and an N-(2hydroxyethyl)piperazine stream , the recycle piperazine stream contains recycle piperazine, which is loaded into the reactor to obtain crude N-(2-hydroxyethyl)piperazine, and the N-(2hydroxyethyl)piperazine stream contains at least 60 wt.% N-(2-hydroxyethyl)piperazine in terms of the total weight of the N-(2-hydroxyethyl)piperazine stream. 2. Способ по п.1, в котором отношение количества моль этиленоксида к полному количеству моль пиперазина, включая количество моль чистого пиперазина и количество моль рециклового пиперазина, составляет от 0,10 до 1,01.2. The method of claim 1 wherein the ratio of moles of ethylene oxide to total moles of piperazine, including moles of pure piperazine and moles of recycled piperazine, is between 0.10 and 1.01. 3. Способ по любому из пп.1, 2, в котором поток рециклового пиперазина содержит от 30 до 99 мас.% пиперазина.3. Process according to any one of claims 1, 2, wherein the recycle piperazine stream contains from 30 to 99% by weight of piperazine. 4. Способ по любому из пп.1-3, в котором дистилляционная система включает три дистилляционные колонны, в первую дистилляционную колонну поступает неочищенный N-(2гидроксиэтил)пиперазин, выходящий из реактора, во вторую дистилляционную колонну поступает головной поток, выходящий из первой дистилляционной колонны, и в ней отделяют воду от пиперазина, и в третью дистилляционную колонну поступает кубовой поток, выходящий из первой дистилляционной4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the distillation system comprises three distillation columns, the first distillation column receives the crude N-(2hydroxyethyl)piperazine leaving the reactor, the second distillation column receives the overhead stream leaving the first distillation column, and water is separated from piperazine in it, and the third distillation column receives the bottom stream leaving the first distillation - 9 043124 колонны, и в ней отделяют N-(2-гидроксиэтил)пиперазин от N,N'-ди(2-гидроксиэтил)пиперазина.- 9 043124 columns, and N-(2-hydroxyethyl)piperazine is separated from N,N'-di(2-hydroxyethyl)piperazine. 5. Способ по любому из пп. 1 -4, в котором в дистилляционной системе дополнительно получают поток N,N'-ди(2-гидроксиэтил)пиперазина, который содержит не менее 35 мас.% N,N'-ди(2гидроксиэтил)пиперазина в пересчете на полную массу потока N,N'-ди(2-гидроксиэтил)пиперазина.5. The method according to any one of paragraphs. 1-4, in which in the distillation system an N,N'-di(2-hydroxyethyl)piperazine stream is additionally obtained, which contains at least 35 wt.% N,N'-di(2hydroxyethyl)piperazine, calculated on the total mass of the N stream ,N'-di(2-hydroxyethyl)piperazine. 6. Способ по п.5, в котором в дистилляционной системе поток рециклового пиперазина отделяют до того, как поток N,N'-ди(2-гидроксиэтил)пиперазина и поток N-(2-гидроксиэтил)пиперазина отделяют друг от друга.6. The process of claim 5, wherein in the distillation system, the recycle piperazine stream is separated before the N,N'-di(2-hydroxyethyl)piperazine stream and the N-(2-hydroxyethyl)piperazine stream are separated from each other. 7. Способ по любому из пп.1-6, в котором поток рециклового пиперазина, разбавленный водой, непрерывно загружают непосредственно в реактор.7. Process according to any one of claims 1 to 6, wherein the recycle piperazine stream, diluted with water, is continuously fed directly into the reactor. 8. Способ по любому из пп.1-7, в котором реактором является реактор с идеальным вытеснением.8. Process according to any of claims 1 to 7, wherein the reactor is a plug flow reactor.
EA202191113 2018-10-30 2019-10-23 OBTAINING HYDROXYETHYLPIPERAZINE EA043124B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US62/752,437 2018-10-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA043124B1 true EA043124B1 (en) 2023-04-26

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3634597B1 (en) Processes and systems for recovering methanesulfonic acid in purified form
US7312364B2 (en) Equilibrium reaction and gas/liquid reaction in a loop reactor
EP3050866B1 (en) Method for preparing butadiene through oxidative dehydrogenation
EP1935877B1 (en) Process for the preparation of toluene diisocyanate
US20080269431A1 (en) Apparatus and Method for Continuously Carried Out Equilibrium Reactions
EP0416236B1 (en) Process for the isolation isocyanic acid from a gaseous mixture of isocyanic acid and ammonia
CN114230489A (en) Preparation and purification method and purification device of m-tolyl isocyanate
US5648546A (en) Method for manufacturing tert-butylamine
EA043124B1 (en) OBTAINING HYDROXYETHYLPIPERAZINE
CA2991702C (en) Process for making hydroxyethyl piperazine compounds
US7468174B2 (en) Method for producing chlorosulfonyl isocyanate
CN112961062A (en) Minimizing water content in ethanolamine product streams
CN113056458B (en) Production of hydroxyethyl piperazine
CN114375289B (en) Process for preparing alkanesulphonic acids
CN114773230A (en) Purification device and method for polyphenyl methane and methyl polycarbamate solution
EP0823427A1 (en) High purity 1,3-dialkyl-2-imidazolidinone and preparation process of same
RU2380354C1 (en) Methyl diethanolamine synthesis method
CN117563535A (en) Method and system for synthesizing toluene diisocyanate by gas-phase phosgene method
RU2152928C1 (en) Method of producing n-butyl xanthate
Braune et al. Continuous improvements.
JPH11124359A (en) Production of formamide