SE447110B - Sett vid framstellning av blandningar av piperazin och etylendiamin - Google Patents

Description

447 'l1Û 2 I enlighet med uppfinningen har utarbetats en metod att framställa selektiva blandningar av piperazin och etylen- diamin, där mängden av den ena komponenten i förhållande till den andra kan inställas. I huvudsak âstadkommes detta genom att man reagerar monoetanolamin och ammoniak i närvaro av väte och en nickel-koppar-krom-katalysator, och att man ställer in förhål- landet mellan etylendiamin och piperazin i den färdiga produkt- blandningen genom att variera den inmatade vätemängden så att detta förhållande minskas genom att inmatningshastigheten ökas.

Uppfinningen kännetecknas av att ett förvalt förhål- lande A:P mellan etylendiamin och piperazin åstadkommas genom lämpligt val av väteinmatningshastigheten, varvid förhållandet A:P blir lägre vid högre inmatningar och högre vid lägre inmat- ningar.

Föreliggande uppfinning avser sålunda ett sätt att va- riera förhållandet mellan etylendiamin och piperazin i produkt- blandningen från reaktionen mellan monoetanolamin och ammoniak i närvaro av väte. I huvudsak är detta förhållande inverterat pro- portionellt mot mängden använt väte för reaktionen angivet som en vätgashastighet. Föreliggande process utföres pâ konventionellt sätt, särskilt såsom angives i US-PS 3 037 023. Det visade sig emellertid helt överraskande, att man kunde öka mängden piperazin i förhållande till mängden etylendiamin genom att öka den mängd väte som användes per kg konverterad monoetanolamin. Genom att så- lunda öka vätemängden, vanligen uttryckt i liter vätgas per kg konverterad monoetanolamin, kunde man öka mängden piperazin, med en motsvarande minskning av mängden bildad etylendiamin. Hittills har ingen varit medveten om något dylikt förhållande.

Som ett typiskt riktvärde varierar viktförhâllandet mellan etylendiamin och piperazin vid en monoetanolkonverte- ring av omkring 30 till 70 % vid en vätgasmängd på omkring 6,2 till 93,6 liter vätgas per kg monoetanolamin mellan om- kring 5 till 12 eller mera och 1. Å andra sidan vid en vätgas- mängd på omkring 187 liter upp till omkring 561 liter per kg monoetanolamin ligger förhållandet mellan etylendiamin och piperazin vanligen i området på omkring 1,2 - 4:1, beroende på den mängd monoetanolamin som konverteras. Under alla om- 447 110 ständigheter minskar förhållandet etylendiamin till piperazin, EDA/Pip, proportionellt och rätlinjigt då vätgasmängden ökar.

Den här använda katalysatorn är en nickel-koppar- krom-hydreringskatalysator av det slag som angives i US-PS 3 152 998. Vanligen består katalysatorn av omkring 5 - 80 vikt-% nickel, omkring l0 - 49 vikt-% koppar och l till om- kring 10 vikt-% krom räknat på enbart metallerna. Metallerna är vanligen i oxidform, och katalysatorn fixeras vanligen på en bärare exempelvis 1 form av pellets. Den använda bäraren kan vara något godtyckligt material som är inert mot pro- cessbetingelserna, såsom en eldfast bärare, träkol, kiseldi- oxid, aluminiumoxid och liknande som kan användas tillsammans med den aktiva katalysatorn. Sättet att framställa en dylik katalysator pâ bärare är välkänt inom tekniken.

Själva reaktionen kan utföras under mycket varierande betingelser. I typfallet sker reaktionen vid en temperatur inom området från omkring 1000 C till omkring 4000 C, och vanligare vid en temperatur på 150 - 2500 C. Det använda trycket varierar vanligen mellan omkring 30 och 400 atmosfä- rer, och är företrädesvis 65 - 225 atmosfärer.

Den mängd ammoniak som användes är vanligen 2 - 20 moler per mol monoetanolamin. Företrädesvis användes 4 - 10 moler ammoniak per mol monoetanolamin.

Den speciella viktrumshastigheten för reaktionen, gram monoetanolamin/timme/ml katalysator, är icke kritisk vid processen. Vi föredrar emellertid att utföra reaktionen med en hastighet på mellan omkring 0,5 till l0 g sammanlagd vätskeinmatning/h/ml katalysator.

Reaktionen enligt ovanstående kan ske antingen sats- vis eller kontinuerligt, varvid den kontinuerliga metoden föredrages. Lämpliga reaktorer är antingen en sluten auto- klav för en satsvis process eller en rörreaktor som kan dri- vas kontinuerligt.

De önskade, individuella produkterna av piperazin och etylendiamin kan utvinnas ur reaktionsmediet med någon känd teknik, såsom destillation, etc. 447 110 Uppfinningen beskrives utförligare av de följande ut- föringsexemplen.

Exemgel I Monoetanolamin satsades till en rörreaktor innehållan- de 7,6 liter av en nicke1-koppar-kromoxidkatalysator. Den flytande inmatningen till reaktorn innehöll 6 moler ammoniak per mol monoetanolamin. Reaktorns viktrumshastighet var app- roximativt 4,5 g vätska per timme per ml katalysator volym vid ett övertryck på 176 kp/cmz.

I denna försöksserie varierades vätgasinmatningen, och såsom framgår ur tabell l nedan varierade viktförhâllan- det EDA/Pip omvänt med väteinmatningen, under det att konver- teringen av monoetanolamin, MEA, hölls vid ett värde av unge- fär 60 %. Resultaten angives i tabell I. _ Tabell I _ H2-mängd, MEA EDA/Pip försök liter/kg MBA konvertering viktförhållande l 8,74 63,8 6,0 2 64,3 60,2 3,7 3 241,6 60,6 2,2 4 510 66,5 1,3 Exemgel II Med samma reaktorbetingelser som i exempel I erhölls följande resultat vid approximativt 50 % MEA-konvertering.

Tabell II Hz-mängd MEA zanA/Pip försök liter/kg MEA konvertering viktförhållande l 9,36 56,2 6,9 2 68,7 48,4 4,4 3 112,4 53,2 4,3 4 256,0 55,1 2,4 5 518,2 50,3 1,8 _ _. .>_.. ...í-vfl-r 447 110 Exemgel III Med användning av samma reaktorbetingelser som i exempel I erhölls följande resultat vid approximativt 35 % MBA-konvertering.

Tabell I II H 2~1nängd MBA EDA/pip försök liter/kg MEA konvertering viktförhållande l 10,61 36,1 11,0 2 124,9 35,7 4,5 3 274,7 35,4 3,6 4 524,4 31,8 3,0 Det sätt som angives i ovanstående beskrivning och exempel kan givetvis varieras och modifieras av fackmännen inom omrâdet utan att falla utanför uppfinninqens ram. - - -~......_«-

Claims (4)

(S3 447 110 Patentkrav

1., Sätt vid framställning av en blandning av piperazin och ety- lendiamin genom att reagera monoetanolamin och ammoniak i när- varo av väte och en nickel-koppar-kromkatalysator, k ä n n e - t e c k n a t av att ett förvalt förhållande A:P mellan etylen- diamin och piperazin åstadkommas genom lämpligt val av väteinmat- ningshastigheten, varvid förhållandet A:P blir lägre vid högre inmatningar och högre vid lägre inmatningar.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att reaktio- nen sker vid ett tryck av 30-400 atmosfärer och en temperatur på 100-4oo°c.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att katalysatorn består av nickel-, koppar- och kromoxid med ca 50-80% nickel, ca 10-49% koppar och ca 1-10% krom, räknat på metallernas totala vikt.

4. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k - n a t av att den använda mängden ammoniak är 2-20 moler per mol monoetanolamin.