UA130577C2

UA130577C2 - Виробництво гідроксіетилпіперазину

Info

Publication number: UA130577C2
Application number: UAA202102806A
Authority: UA
Inventors: Аманда М. Ґудман; Аманда М. Гудман; Цзяньпін Цзен; Цзяньпин Цзен; Беррі Аркер; Бэрри Аркер; Крістоф Р. Ларош; Кристоф Р. ЛАРОШ
Original assignee: Дау Ґлобал Текнолоджиз Елелсі; ДАУ ГЛОБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ ЭлЭлСи
Priority date: 2018-10-30
Filing date: 2019-10-23
Publication date: 2026-03-25
Also published as: CN113056458B; EA202191113A1; US20210395211A1; PL3873886T3; EP3873886B1; PH12021550948A1; MX2021004833A; ZA202102897B; CN113056458A; WO2020092082A1; CA3117727A1; US11987562B2; KR102822546B1; MY204101A; AU2019373072B2; ES2984319T3; SG11202104260RA; EP3873886A1; AU2019373072A1; KR20210084530A

Abstract

Винахід стосується безперервного процесу для виробництва гідроксіетилпіперазину, який включає подачу бездомішкового піперазину, рециркульованого піперазину та етиленоксиду в реактор з утворенням сирового гідроксіетилпіперазіну, в якому реактор являє собою реактор безперервної дії з мішалкою або реактор ідеального витіснення, де процес додатково включає безперервну подачу сирового гідроксіетилпіперазіну з реактора в систему дистиляції, що включає щонайменше одну дистиляційну колону, а система дистиляції виробляє щонайменше потік рециркульованого піперазину та потік гідроксіетилпіперазину, при цьому потік рециркульованого піразину містить рециркульований піперазин, який подається в реактор для утворення сирового гідроксіетилпіперазину, і потік гідроксіетилпіперазину містить щонайменше 60 мас. % гідроксіетилпіперазину на основі загальної маси потоку гідроксіетилпіперазину.

Description

Галузь техніки

Варіанти здійснення стосуються процесу отримання гідроксіетилпіперазину та продуктів гідроксіетилпіперазину, отриманих згідно з таким процесом.

Вступ

Піперазин ("РІР") - це органічна сполука, яка містить шестичленне кільце, що включає два атоми азоту. Піперазин може бути утворений як побічний продукт при амонізуванні 1,2-дихлоретану або етаноламіну. Гідроксіетилпіперазин ("НЕР") - це піперазин, який додатково містить гідроксіетилову групу, яку можна назвати 1-(2-гідроксіетил)піперазином. Наприклад, гідроксіетилпіперазин може мати таку структуру:

Н

З

М

Ї. сон

Гідроксіетилпіперазин може утворюватися в результаті реакції етоксилування піперазину (наприклад, в результаті реакції попередньо утвореного піперазину з етиленоксидом). Процес виробництва гідроксіетилпіперазину може виробляти як гідроксіеєтилпіперазин, так і дигідроксіеєтилпіперазин ("БіНЕР"). Отриманий продукт може бути корисним у вигляді суміші або може використовувати додаткові стадії обробки для очищення потоків продуктів для утворення бажаного продукту. Також цей процес може бути модифікований для сприяння виробництву одного продукту піперазину порівняно з іншим продуктом піперазину. Наприклад, високомолярні співвідношення етиленоксиду до піперазину можуть дозволити виробництву дигідроксіетилпіперазину домінувати та зменшити вихід гідроксіетилпіперазину, який є небажаним при прагненні отримувати гідроксіетилпіперазин високої чистоти. Крім того, низькомолярні співвідношення етиленоксиду до піперазину можуть призвести до значної кількості непрореагованого піперазину, і відокремлення непрореагованого піперазину в масштабах промислового процесу може бути складним, оскільки піперазин твердне при кімнатній температурі. Таким чином, існує потреба у використанні процесу для виробництва гідроксіетилпіперазину, який дозволяє постійно контролювати молярне співвідношення етиленоксиду до піперазину, щоб таким чином мінімізувати ці проблеми, пов'язані з високомолярними та низькомолярними співвідношеннями етиленоксиду до піперазину.

Міжнародна публікація Мо УУО/2017/011283 розкриває процес для виробництва сполук гідроксиалкілпіперазину, що включає (і) подачу сировинного потоку піперазину з першого місця в реактивну дистиляційну колону і (ії) подачу сировинного потоку Со-Свалкиленоксиду в одне або більше других місць у реактивну дистиляційну колону. Хоча використання реактивної дистиляції може сприяти виробництву моногідроксіетилпіперазину та/або усунути потребу в окремій багатоступеневій дистиляції, існує пошук альтернативних способів, які використовують стандартне обладнання в безперервному процесі, щоб додатково забезпечити можливість економічно ефективного виробництва великих кількостей гідроксіетилпіперазину в промислових масштабах.

Опис суті винаходу

Варіанти здійснення можуть бути реалізовані шляхом безперервного процесу для виробництва гідроксіеєтилпіперазину, який включає подачу бездомішкового піперазину, рециркульованого піперазину та етиленоксиду в реактор для утворення сирового гідроксіетилпіперазину, в якому реактор являє собою реактор безперервної дії з мішалкою або реактор ідеального витіснення. Процес додатково включає безперервну подачу сирового гідроксіетилпіперазіну з реактора в систему дистиляції, яка включає щонайменше одну дистиляційну колону, система дистиляції виробляє щонайменше потік рециркульованого піперазину та потік сирового гідроксіетилпіперазину, потік рециркульованого піперазину містить рециркульований піперазин, який подається в реактор для утворення сирового гідроксіетилпіперазіну та потік гідроксіетилпіперазину містить щонайменше 60 мас. 9о гідроксіетилпіперазину на основі загальної маси потоку гідроксіетилпіперазину.

Короткий опис фігур

Ознаки варіантів здійснення стануть більш очевидними фахівцям у галузі за допомогою детального опису зразкових варіантів здійснення з посиланням на додані фігури, на яких:

ФІГ. 1 ілюструє схему технологічного процесу для зразкового безперервного процесу реактивної дистиляції з рециркуляційним потоком для виробництва гідроксіетилпіперазину для Робочих прикладів 1 і 2; і

ФІГ. 2 ілюструє схему технологічного процесу для напівбезперервної реакції з процесом дистиляції без рециркуляційного потоку для виробництва гідроксіетилпіперазину, для Порівняльного прикладу А.

Детальний опис

Пропонується безперервний процес для виробництва гідроксіетилпіперазину (який також зазначений у цьому документі як НЕР), в якому використовується рециркульований потік піперазину в реактор, в поєднанні з процесом дистиляції, який рециркулює піперазин назад в реактор після процесу відокремлення. Реактор являє собою реактор безперервної дії з мішалкою або реактор ідеального витіснення. Безперервний процес здійснюється при низькому молярному співвідношенні етиленоксиду до піперазину в реакторі і рециркулює непрореагований піперазин назад в реактор. Безперервний процес з реактором та рециркуляційним потоком може несподівано призвести до високого ступеня перетворення піперазину та високої селективності для виробництві гідроксіетилпіперазину в промислових масштабах, наприклад, відносно дигідроксіетилпіперазину (який зазначений у цьому документі як СіНЕР). Крім того, безперервний процес дозволить постійно контролювати, з можливістю регулювання в реальному часі, співвідношення етиленоксиду до піперазину в реакторі.

Під реактором безперервної дії з мішалкою (який також зазначений у даному документі і в галузі як

СЗТК) мається на увазі корпусний реактор із мішалкою, що працює в стаціонарному стані з безперервним потоком реагентів, що надходить в його бак, і продуктами, що виходять з його бака, та безперервним перемішуванням. Під реактором ідеального витіснення (який зазначений у даному документі і в промисловості як РЕК) мається на увазі трубчастий реактор, виконаний у вигляді одного довготрубного реактора або багатьох короткотрубних реакторів, що працює в стаціонарному стані з безперервним потоком реагентів, що надходить у вхідний отвір трубчастого реактора, і продуктами, що виходять із вихідного отвору трубчастого реактора (вихідний кінець знаходиться на кінці трубки, що протилежний входу). Реактор ідеального витіснення може включати перешкоди для потоку.

Під високим ступенем перетворення піперазину мається на увазі ступінь перетворення для піперазину, який є більше ніж 0,70 (наприклад, більше ніж 0,75, більше ніж 0,80, більше ніж 0,85, більше ніж 0,90, більше ніж 0,95, більше ніж 0,96 тощо).

Під високою селективністю мається на увазі, що вихід молей гідроксіетилпіперазину (у потоці НЕР

Оиу порівняно з молями бездомішкового піперазину, який подається в реактор (у потоці РІР-ІМ на ФІГ. 1), становить щонайменше 5095, і вихід молей дигідроксіетилпіперазину порівняно з молями бездомішкового піперазину є менше ніж 50 95. Наприклад, вихід НЕР може становити 55 95 - 100 95 (наприклад, 60 95 - 100 95, 65 95 -100 95, 60 Зо - 99 95, 60 95 - 95 95, 65 95 - 85 95 тощо). Вихід молей рінНЕР порівняно з молями бездомішкового піперазину, який подається в реактор (у потоці Рір Іп), може становити 0 95 - 45 95 (наприклад 0 95 - 40 95, 0 о - 35 905, 1 Зо - 40 Уо, 5 Чо - 40 95, 15 905 - 35 Чо тощо).

Посилаючись на ФІГ. 1, зображена схема зразкового технологічного процесу, що використовує безперервну реакцію (наприклад, безперервну подачу щонайменше бездомішкового піперазину і рециркульованого піперазину і необов'язково безперервну подачу етиленоксиду) з процесом дистиляції для відокремлення непрореагованого піперазину від потоку продукту для утворення рециркульованого піперазину. Процес може додатково включати додавання каталізатора, такого як каталізатора етоксилування (наприклад каталізатори на основі бору).

Зокрема, як зображено на ФІГ. 1, безперервні потоки сировини для етиленоксиду (ЕО-ЇМ) та піперазину (РІР-ІМ) подаються в реактор безперервної дії (наприклад, реактор безперервної дії з мішалкою або реактор ідеального витіснення). Продукт реактора, який є сировим гідроксіетилпіперазином (СНЕР), являє собою суміш, що містить непрореагований піперазин, гідроксіеєтилпіперазин, дигідроксіетилпіперазин і воду. Продукт реактора безперервно подається в систему дистиляції (0ОІ5Т, наприклад, яка включає щонайменше одну дистиляційну колону) для процесу відокремлення. Один із декількох потоків води (МИІАТЕК-ІМ) може бути введений в систему дистиляції, наприклад, для розбавлення одного або більше потоків і/або для регулювання точки замерзання одного або більше потоків. У системі дистиляції може бути створено щонайменше три потоки. Зокрема, потік продукту гідроксіетилпіперазину (НЕР-ОТ), потік продукту дигідроксіетилпіперазину (ОІНЕР-ОТ) та потік рециркульованого піперазину (РІР-ЕХ). Потік продукту гідроксіетилпіперазину може являти собою потік кінцевого продукту і/або може бути додатково оброблений для утворення кінцевого продукту. Потік продукту дигідроксіетилпіперазину може являти собою потік кінцевого продукту, може бути додатково оброблений для утворення кінцевого продукту іабо може бути утилізований. Потік рециркульованого піперазину подається назад в реактор, наприклад, як безперервна подача рециркульованого піперазину в реактор.

Посилаючись на ФІГ. 2, зображена схема технологічного процесу, який використовує порівняльний напівбезперервний процес реакції з процесом дистиляції. Однак, непрореагований піперазин із системи дистиляції не рециркулюється назад в реактор напівбезперервної дії. Реактор напівбезперервної дії отримує первинне завантаження піперазину в (РІР-ІМ) і безперервну подачу етиленоксиду (ЕО-ІМ) і після того, як компоненти піддаються переробці у реакторі напівбезперервної дії, сировий гідроксіетилпіперазин (СНЕР) з'являється в реакторі та подається в систему дистиляції (БІ5Т) для процес відокремлення. В систему дистиляції може бути введено потік води (ММАТЕК-ІМ). У системі дистиляції утворюються три потоки. Зокрема, потік продукту гідроксіетилпіперазину (НЕР-ОТ), потік продукту дигідроксіетилпіперазину (СІНЕР-ОТ) і потік піперазину (РІР-ЕХ), який не рециркулюється назад в реактор. Зокрема, у цьому процесі потік піперазину (РІР-ЕХ) не подається безперервно назад в реактор напівбезперервної дії для допомоги в отриманні високого ступеня перетворення піперазину і високої селективності для виробництва гідроксіетилпіперазину в промислових масштабах.

Виробнича система для отримання гідроксіетилпіперазину

Безперервний процес для отримання гідроксіетилпіперазину може включати (ї) безперервну подачу потоку свіжого піперазину в реактор (наприклад, реактор безперервної дії з мішалкою або реактор ідеального витіснення), (ії) безперервну подачу сировинного потоку етиленоксиду в реактор, (її) безперервну подачу потоку рециркульованого піперазину в реактор, (м) безперервне здійснення реакції піперазину та етиленоксиду в реакторі для утворення сирового продукту гідроксіетилпіперазину, (м) подачу сирового продукту гідроксіетилпіперазину в систему дистиляції, яка включає щонайменше одну дистиляційну колону, і (мі) отримання в системі дистиляції потоку рециркульованого піперазину. Зрозуміло, що під безперервністю мається на увазі процес, в якому матеріали обробляються безперервно протягом періоду часу (наприклад, щонайменше протягом 1 години), що є протилежним періодичному або напівбезперервному процесу, де матеріали обробляються поетапно.

Система дистиляції може включати щонайменше одну дистиляційну колону. Якщо використовуються дві або більше дистиляційних колон, дистиляційні колони можуть бути з'єднані послідовно і/або паралельно. Якщо використовується одна дистиляційна колона, дистиляційна колона може включати множину дистиляційних секцій, які влаштовані так, щоб працювати аналогічно теоретичному використання двох або більше дистиляційних колон з теоретичним верхнім потоком і нижнім потоком, які виробляються в кожній секції.

Наприклад, коли система дистиляції включає дві або більше дистиляційних секцій/колон, перша дистиляційна секція/колона може отримувати потік продукту сирового гідроксіетилпіперазину з реактора. Перша дистиляційна секція/колона може виробляти верхній потік, який містить воду і піперазин, чий потік потім використовується для утворення рециркульованого піперазину, який має бути поданим назад в реактор. Крім того, перша дистиляційна секція/колона може виробляти нижній потік, який містить гідроксіетилпіперазин і дигідроксіетилпіперазин. У першій дистиляційній секції/колоні системи дистиляції, потік рециркульованого піперазину може бути відокремлений як такий перед тим, як потік дигідроксіетилпіперазину і потік гідроксіетилпіперазину відокремлені один від одного.

Друга дистиляційна секція/колона може отримувати верхній потік першої дистиляційна секція/колона для відокремлення води від піперазину. Верхній потік другої дистиляційної секції/колони може включати воду, і нижній потік може включати піперазин, який має бути використаний для утворення потоку рециркульованого піперазину. Нижній потік другої дистиляційної секції/колони може бути додатково відрегульований ззовні системи дистиляції для регулювання концентрації піперазину перед тим, як він буде поданий назад в реактор. Верхній потік другої дистиляційної секції/колони може бути стічної водою і/або може бути додатково оброблений для використання.

Третя дистиляційна секція/колона може отримувати нижній потік першої дистиляційної секції/колони для відокремлення гідроксіетилпіперазину від дигідроксіетилпіперазину. Верхній потік третьої дистиляційної секці/колони може включати гідроксіетилпіперазин, і нижній потік може включати дигідроксіетилпіперазин. Додаткові дистиляційні секці/колони можуть бути включені в систему дистиляції, наприклад для додаткового очищення потоків продуктів рециркульованого піперазину, гідроксіетилпіперазину і/або дигідроксіетилпіперазину.

Потік продукту гідроксіетилпіперазину, що виходить із системи дистиляції, може мати чистоту НЕР щонайменше 60 мас. 95 (щонайменше 70 мас. 96, щонайменше 80 мас. 96, щонайменше 90 мас. 95, щонайменше 95 мас. тощо). Потік продукту дигідроксіетилпіперазин, що виходить із системи дистиляції, може мати чистоту СОІНЕР щонайменше 35 мас. 95 (щонайменше 40 мас. 96, щонайменше мас. 956, щонайменше 60 мас. 95, щонайменше 70 мас. 95, щонайменше 80 мас. о тощо) і необов'язково може бути додатково розбавлений одним або більше розчинниками.

Молярне співвідношення етиленоксиду до бездомішкового піперазину (від подачі свіжого піперазину в реактор), доданого в реактор, може становити більше ніж 1,01 (наприклад більше ніж 1,02, більше ніж 1,05, більше ніж 1,10, більше ніж 1,15, більше ніж 1,20, більше ніж 1,22 тощо).

Молярне співвідношення етиленоксиду до бездомішкового піперазину може становити менше ніж 4,00 (наприклад менше ніж 3,50, менше ніж 3,00, менше ніж 2,50, менше ніж 2,00, менше ніж 1,99, менше ніж 1,50 тощо). Молярне співвідношення етиленоксиду до загальної кількості піперазину, включаючи бездомішковий піперазин і рециркульований піперазин, доданий в реактор, може становити менше ніж 1,01 (менше ніж 1,00, менше ніж 0,90, менше ніж 0,85, менше ніж 0,80, менше ніж 0,75, менше ніж 0,70) і більше ніж 0,01 (наприклад більше ніж 0,05, більше ніж 0,10, більше ніж 0,20, більше ніж 0,30, більше ніж 0,40, більше ніж 0,50, більше ніж 0,60 тощо) Наприклад, молярне співвідношення може становити від 0,01 до 1,00.

Потік продукту гідроксіетилпіперазину із системи дистиляції містить щонайменше 60 мас. 95 гідроксіетилпіперазину на основі загальної маси потоку гідроксіетилпіперазину. Наприклад, від 60 мас. ую до 100 мас. 95 (наприклад 65 мас. 95 - 100 мас. У5, 70 мас. 95 - 100 мас. 95, 80 мас. 95 - 100 мас. 90, 85 мас. 95 - 100 мас. 95, 90 мас. 9» - 100 мас. 95, 95 мас. 95 - 100 мас. 95, 97 мас. 9» - 100 мас. 95, 98 мас. ую - 100 мас. 9», 99 мас. о - 100 мас. о тощо) гідроксіетилпіперазину, із залишком, що становить інші компоненти сирового гідроксіетилпіперазину.

Потік продукту дигідроксіетилпіперазину містить щонайменше 35 мас. 95 дигідроксіетилпіперазину на основі загальної маси потоку дигідроксіетилпіперазину. Наприклад, від 35 мас. 96 до 100 мас. 95 (наприклад 40 мас. 95 - 100 мас. 9У5, 50 мас. 95 - 100 мас. 95, 60 мас. Фо - 100 мас. 95, 70 мас. 95 - 100 мас. бю, 80 мас. - 100 мас.9ю, 90 мас. - 100 мас.9ю, 91 мас. - 100 мас. тощо) дигідроксіетилпіперазину, із залишком, що становить інші компоненти сирового гідроксіетилпіперазину. Потік продукту дигідроксіетилпіперазину може бути додатково розбавлений водою після виходу із системи дистиляції. Додатково розбавлений потік продукту дигідроксіетилпіперазину може включати від 5 мас. 95 до 80 мас. 95 (наприклад 10 мас. 95 - 70 мас. о, мас. ую - 60 мас. 95, 30 мас. 95 - 55 мас. ую, 35 мас. У - 50 мас. 95, 40 мас. 95 - 45 мас. 96 тощо) дигідроксіетилпіперазину.

Композиція потоку рециркульованого піперазину може бути відрегульована, наприклад шляхом додавання або видаленням води після виходу із системи дистиляції та перед подачею в реактор як рециркульованого піперазину. Наприклад, потік рециркульованого піперазину може мати аналогічне або подібне співвідношення піперазину до розчинника, яке має подача свіжого піперазину в реактор.

Наприклад, подача свіжого піперазину в реактор може включати від 30 мас.95 до 99 мас. 95 (наприклад 40 мас. 95 - 98 мас. 95, 50 мас. Фо - 97 мас. 95, 55 мас. 95 - 96 мас. 95, 60 мас. Фо - 95 мас. о, мас. 95 - 90 мас. 95, 60 мас. 9» - 90 мас. 95, 50 мас. 95 - 85 мас. 95, 60 мас. 95 - 85 мас. 95, 50 мас. 95 - 80 мас. Уо, 60 мас. 95 - 80 мас. 95, 50 мас. о - 70 мас. 95, 60 мас. 95 - 70 мас. 95 тощо) піперазину в одному або більше розчинниках (наприклад, щонайменше у воді). Так само подача рециркульованого піперазину в реактор може включати від 30 мас. 95 до 99 мас. 95 (наприклад 40 мас. 95 - 98 мас. 95, 50 мас. У - 97 мас. Уо, 55 мас. 95 - 96 мас. 95, 60 мас. 95 - 95 мас. 95, 50 мас. 9» - 90 мас. У, 60 мас. Фо - 90 мас. 9Уо, 50 мас. о - 85 мас. 95, 60 мас. Фо - 85 мас. 95, 50 мас. о - 80 мас. 95, 60 мас. 95 - 80 мас. 95, 50 мас. - 70 мас. 95, бО мас. 95 - 70 мас. 95 тощо) піперазину в одному або більше розчинниках (наприклад, щонайменше у воді).

Реагенти, такі як свіжий піперазин і етиленоксид, можуть подаватись у реактор при температурі навколишнього середовища, наприклад від 20 до 25 "Сб. Рециркульований піперазин може бути охолодженим (наприклад від початкової температури більше ніж 80 С) і поданим в реактор при температурі навколишнього середовища, наприклад від 20 до 25 С. Крім того, свіжий піперазин, етиленоксид і рециркульований піперазин може подаватись у реактор при тиску більше ніж атмосферний тиск, наприклад від 138 кПа до 689 кПа, від 138 кПа до 552 кПа, від 207 кПа до 483 кПа тощо. Потік продукту гідроксіетилпіперазину може виходити із системи дистиляції при підвищеній температурі, наприклад при температурі більше ніж 60 "С (наприклад від 65 "С до150 С, від 80 "С до 120 С, від 80 "С до 110 2С тощо).

Застосування для гідроксіетилпіперазину

Сполуки піперазину мають будь-яку кількість практичних застосувань, включаючи виробництво пластмас, смол та інших промислових робочих продуктів. Піперазини також можуть використовуватись у різних кінцевих застосуваннях, таких як посилений видобуток нафти та газу, пестициди, автомобільні рідини і фармацевтичні препарати. Наприклад, гідроксіетилпіперазин може використовуватись для поглинання різних забруднювальних домішок, які часто можна знайти в потоках нафти та газу. Зразкові забруднювальні домішки включають діоксид вуглецю, сірководень та інші домішки сірки. Наприклад, гідроксіетилпіперазин може використовуватись як хімічний розчинник, який поглинає забруднювальні домішки.

Приклади

Приблизні властивості, характери, параметри тощо надаються нижче щодо ілюстративних робочих прикладів, порівняльних прикладів та інформації, яка використовується у наведених результатах для робочих і порівняльних прикладів.

Наступні використані матеріали включають етиленоксид (ЕС), піперазин (РІР) і розчин піперазину, який містить 68 мас. 956 піперазину та залишок води як розчинника із залишковими кількостями інших домішок.

Робочі приклади 1 і 2 використовують реактор безперервної дії та багатоколонний процес дистиляції з рециркуляційним потоком для виробництва гідроксієтилпіперазину, як зображено на ФІГ. 1. Робочий приклад 1 грунтується на використанні реактора безперервної дії з мішалкою (С5ТК), а

Робочий приклад 2 грунтується на використанні реактора ідеального витіснення (РЕК). Порівняльний приклад А використовує традиційний реактор напівбезперервної дії з багатоколонним процесом дистиляції без використання подачі рециркуляційного потоку назад до реактора напівбезперервної дії для виробництва гідроксіеєтилпіперазину, як зображено на ФІГ. 2.

Дані Таблиці 1, що наведена нижче, надані на основі кількості бездомішкового піперазину в перерахунку на суху речовину (тобто, виключаючи воду в подачу як частину розчину піперазину) і припускається, що зразок етиленоксиду містить 100 мас. 95 етиленоксиду (ЕФ). Припускається, що потік продукту НЕР, НЕР-ОТ, при виході із системи дистиляції, має чистоту приблизно 99,3 мас. 95 із залишком, що являє собою домішки. Припускається, що потік продукту СіІНЕР, ОСІНЕР-ОТ, має чистоту приблизно 43,7 мас. 95 із залишком, що являє собою воду та домішки. Для симуляції припускається, що потік продукту СіНнЕР розбавлено водою до 43,7 мас.95 чистоти, на практиці вода для розбавлення може бути додана в потік продукту СінНЕР після виходу із системи дистиляції. Дані

Таблиці 1 грунтуються на тій самій кількості продукту НЕР (тобто 47.6 мільйонів фунтів), припускаючи, що системи дистиляції є однаковими для цих трьох прикладів.

Перетворення піперазину вимірюється як перетворення піперазину на основі подачі бездомішкового піперазину, не включаючи рециркульований піперазин. Щодо виходу продукту вихід

НЕР визначається як молі отриманого НЕР порівняно з молями піперазину, поданого в реактор. Крім того, вихід СіІНнНЕР визначається як молі отриманого СіНнНЕР порівняно з молями піперазину, поданого в реактор. Загальна молярна селективність НЕР до ОСіНЕР становить молі отриманого НЕР порівняно з молями отриманого ОСіНЕР.

Таблиця 1 приклад 1 приклад 2 приклад А

Молярне співвідношення етиленоксиду до бездомішкового піперазину" (без 1,37 123 1,01 рециркуляційного потоку)

Молярне співвідношення етиленоксиду до загальної кількості бездомішкового піперазину 0,67 0,61 1,01 (з рециркуляційним потоком) чистоти) мас. ую чистоти) 11111111 НЕРОЮ 77777777 77171699 | 847 | 509 Ж " на основі загальної кількості молей бездомішкового піперазину в перерахунку на суху речовину, не включаючи рециркульований піперазин. "х 43,7 мас. 95 чистоти грунтується на розбавленні отриманого в результаті потоку продукту

БІіНЕР з водою.

Посилаючись на Таблицю 1, показано, що використання рециркуляційного потоку піперазину може забезпечити більш низьку потребу в подачі бездомішкового піперазину без шкоди для чистоти потоку продукту НЕР, в той час як це несподівано призводить до вищого ступеня перетворення піперазину і загальної частки виходу для потоків продукту НЕР. Крім того, щодо Робочого прикладу 1, встановлено, що використання С5ТК з рециркуляційним потоком може забезпечити значні покращення для загальної частки виходу і порівняльної селективності НЕР до ОіНнНЕР відносно традиційного напівбезперервного процесу в Порівняльному прикладі А. Щодо Робочого прикладу 2, встановлено, що використання РЕК може забезпечити значні покращення як для загальної частки виходу так і для селективності НЕР до ОінНЕеЕР, а також загальну частку виходу відносно як традиційного напівбезперервного процесу в Порівняльному прикладі так і реактора С5ТК Робочого прикладу 1.

Дані Таблиці 1 підготовлені з використанням комерційно доступного програмного забезпечення моделювання, АЗРЕМРІ О5'"М версія 8.6 (доступного від Авзреп ТесПппоіоду). Фізичні властивості розроблені на основі регресії даних. Модуль реактора Ріцша (для реактора РЕК), КСЗТЕК (для реактора

СЗТК) і модуль ретельної дистиляції КАРКАС використовуються в Азреп. Процес дистиляції включає множину колон. Кожна колона в достатній мірі обладнана ступінчасто або тарілками або насадками для досягнення бажаної чистоти відокремлення продукту. Робочий тиск може бути під вакуумом. Для прикладів наступні три колони включені у процес дистиляції: 1) 17-ступінчастний блок у вакуумі (51 кПа) виконаний з можливістю відокремлювати РІР і воду від реакційної сировини, 2) 17-ступінчастий блок у вакуумі (0,5 кПа) виконаний з можливістю відокремлення НЕР від БІНЕР, і 3) 12-ступінчастий блок під атмосферним тиском виконаний з можливістю відокремлення РіІР.

Система дистиляції зазвичай обмежена навантаженням при нагрівання в ребойлері першої колони з граничною температурою, що підтримується на рівні 110 "С. Для отримання такої самої кількості

НЕР бажаної чистоти порівнюють для прикладів сировину, перетворення, вихід продукту та селективність. У всіх прикладах навантаження дистиляції залишається незмінним для першої колони при 1,52 кКДж/год. для справедливого порівняння. Потоки з моделі Азреп представлені в Таблиця 2, З та 4, для відповідних Робочих прикладів 1 і 2 та Порівняльного прикладу А.

Для Робочих прикладів 1 і 2 параметри, що використані в моделюванні, наведені у Таблицях 2 і З відповідно. Посилаючись на Таблиці 2 і 3, ЕО Іп означає подачу етиленоксиду в реактор і РІР означає подачу бездомішкового піперазину в реактор. РІР Ех означає потік рециркульованого піперазину, який був розбавлений водою, щоб мати концентрацію приблизно 68 мас. 95 піперазину, таким чином, що це є потоком при його вході в реактор. НЕР Ошйші означає потік гідроксіетилпіперазину із системи дистиляції, який має чистоту більше ніж 99 мас. 95. ОІНЕР Оці означає потік дигідроксіетилпіперазину із системи дистиляції, який розбавлений водою для отримання 43.7 мас. 95 чистоти. Тиск НЕР Оці означає тиск дистиляційної колони, яка відокремлює гідроксіетилпіперазин від дигідроксіетилпіперазину. Тиск ОСінНЕгЕР Оці означає тиск потоку ОінНЕеЕР, який накачується до розбавлення до 43.7 95 чистоти.

Таблиця 2 7. Вода | 0 | 718 | 795 | «001 | 987 ши | рн зво т піперазин 11111 НЕР ЇЇ 70 ЇЇ 0 1 002 | 222 | оо 111 бНЕР | 0 | 0 | «001 | «001 | 085 о Етиленоксид.7/// | 402 | 0 2 | 0 | 0 | 0 7. Вода | 0 | 729,29 | 436 | «001 | 177,80 ши ор» воли ли піперазин 11111 НЕР ЇЇ 70 ЇЇ 0 1 300 | сві | 1287 111 бНЕР | 0 | 0 | 006 | 003 | 148000 о Етиленоксид,// | 17690 | 0 | 0 !/ 0 | 0

Вода | 0 | 032 | 093 | «001 | 053 ши | ор ою вил піперазин 11111 НЕР ЇЇ 70 ЇЇ 0 1 001 | щ099 | 004 111 бНЕР | 0 | 0 | «001 | «001 | 044 о Етиленоксид.7// | 700 | 0 2 | 0 | 0 | 0 11111110 Загальніпоказники.///7/:/5/////С/С/:/3//////-/(/ ДЇДССССИсИсИс20 (кмоль/год.) кг/год.

Загальна витрата 11111110 Температурдабс).ї///7777777777771111111111Ї11111 11111111 200 | 200 | 968 | 923 | 670 оо тивквпа)77// ЇЇ

11111111 3309 | з309 | 3309 | 04 | лоз

Для Робочого прикладу 2 параметри, що використані у моделюванні, наведені нижче у Таблиці 3.

Таблиця З 1 Вода | 0 | 743 | 784 | «001 | 55

БЕ 11» юю піперазин 111111 НЕР Її 70 ЇЇ юЮюЮщ0 ирБрфжль00 11 278 | 005 11 біНЕР | 0 | 2 юЮюЮЦО | «001 | «001 | 044 о Етиленоксид.7// | 372 | 0 2 КК 0 | 0 | 0

Вода | 0 | 133,89. | 14121 | «001 | 9270

СЕ ро шюо/ зв

Піперазин 111111 НЕР ЇЇ 770 ЇЇ юЮюЮЦ0 ю.рюрф7л 363 | 36186 | 67 11 біНЕР ЇЇ 0 | 2 юЮющьо11710035 | 004 | 7746 о Етиленоксид,.// | 163,75 | 0 2 фею | 0 | 0 | 0 7 Вода | 0 | 032 | 032 | «001 | 052

РЕ во іперазин 111111 НЕР ЇЇ 70 | 2 юЮющ0 1 «х001 | 0989 | 004 11 біНЕР | 70 | 2 ЮюЮщо0 17 х001 | «001 | 044 о Етиленоксид.7// | 100 | 0 2 Юю ж жЗЗ 0 | 0 | 0 11111110 Загальніпоказники.///////777777777777771111111111Ї111С1СсС2С (кмоль/год.) кг/год. (м3/год.) 11111111 Температурдабс).//:/:/ //( 7777777 ЇЇ ССС 11111111 200 | 200 2 | 974 | 927 | 676 о тискпа)7/Г//Ї11Ї111111111111111111г1 11111111 3309 | 3309 | 3309 | 04 | 013

Для Порівняльного прикладу А параметри, що використані у моделюванні, наведені нижче в

Таблиці 4. СНЕР Ой означає потік сирового гідроксіетилпіперазину, який виходить із реактора і входить у систему дистиляції. РІР Ех означає потік піперазину, який виходить із системи дистиляції та який для Порівняльного прикладу А не рециркулюється назад в реактор. НЕР Ош означає потік гідроксіетилпіперазину із системи дистиляції, та СІНЕР Оці означає потік дигідроксіетилпіперазину із системи дистиляції, що розбавлений водою для отримання 43.7 мас. 95 чистоти.

Таблиця 4 71111110 Вода | 1416 | 402 17771710 1374 1111110 Вода | 25514 | 7234 | (0 | 24757 11111111 бНЕР | 20620 | 009 1777004 | 20607

11111111 НЕР | 7771042 177003 | 099 | 004 11111111 Загальніпоказники.//7/7/7////////////:- ГУ! / Загальнавитрата(мугод- | 09899 | 023 | 041 | 046 11111111 Температурабс).ї/:/ ССС! 111111111711160017 1771981 11969 | 684 1 тисквла)ї7Г/Г/Г/Г/Г/Ї77111ч 11111123 1 лог | 04 | лоз "Композиція потоку СНЕР вимірюється на виході з реактора напівбезперервної дії

Крім того, для Порівняльного прикладу А параметри напівбезперервної реакції, що використані у моделюванні, наведені нижче в Таблиці 5.

Таблиця 5 ги ЯК я 3 3 3 3 3 3 3 3 3 : : 3 пужюєтсссі ЧЕК: : 3 3 3 3 3 3 ї х : 3 3 3

Ух х з 3 3 3 3 3 с х

Ї вАКТОЮ х шх 4) МЕ х З с 5 : х х ї 3 ї ї з ще - ї шт ве ПЕ ї

З З 5 53 БЕ :

З зів аг Н ї х ї

З 3 Н ї Х ї

З ї

З ї ї :

Гуве шяї ї свя х | :

З :

З ї ї : г пен ї :

ТУМАН НІ :

З ї 3 Н ї умо У І , МК у : з : : ї ї : 3 : : їх х ї їх х ї їх х ї

Я амллтотттте : М їх х ї їх х ї їх х ї їх х ї їх х ї їх х ї їх х ї їх х ї їх х ї їх х ї їх х ї їх х ї їх х ї їх х ї їх х ї їх х ї їх х ї їх х ї їх х ї їх х ї їх х ї їх х ї їх х ї їх х ї їх х Ї : ї н І ї задо ве У ї

З 3 і ЕВ ДТ рес : їх х АННА х їх х ї їх х ї їх х ї їх х ї їх х ї їх х ї їх х ї їх х ї їх х ї їх х ї їх х : я І їх х ї ї 1 І 5 ї ЧЕН у :

З ї

Хоссоссссооооооооооо ооо ооо ооо (НЕ Ю кесееесстеесотессотесоотесоотесооеооооеоосоеоосеоооесосеоосеоосесосесосоесосососотсих

Фі . 1

Безперервна подача - 1 «О.М

Реактор » /напівбез- оНЕРНО і перерннои

Первинне (З/( А - -- е завантаження б МЕКОК ях

Фіг. 2

Claims

1. Безперервний процес виробництва гідроксіетилпіперазину, в якому: подають бездомішковий піперазин, рециркульований піперазин та етиленоксид в реактор для утворення сирового гідроксіетилпіперазину, при цьому реактор являє собою реактор безперервної дії з мішалкою або реактор ідеального витіснення; де молярне співвідношення етиленоксиду до бездомішкового піперазину, доданого в реактор, становить більше ніж 1,10; і безперервно подають сирий гідроксіетилпіперазин з реактора в систему дистиляції, яка включає щонайменше одну дистиляційну колону, при цьому система дистиляції виробляє щонайменше потік рециркульованого піперазину і потік гідроксіетилпіперазину, при цьому потік рециркульованого піперазину містить рециркульований піперазин, що подають в реактор для утворення сирового гідроксіетилпіперазину, і потік гідроксіетилпіперазину містить щонайменше 60 мас. о гідроксіетилпіперазину на основі загальної маси потоку гідроксіетилпіперазину.

2. Процес за п. 1, де молярне співвідношення етиленоксиду до бездомішкового піперазину, доданого в реактор, становить більше ніж 1,15.

3. Процес за п. 1 або 2, де молярне співвідношення етиленоксиду до загальної кількості піперазину, включаючи бездомішковий піперазин і рециркульований піперазин, становить відО1О до 1,01.

4. Процес за будь-яким із пп. 1-3, де потік рециркульованого піперазину містить від 30 до 99 мас. о піперазину.

5. Процес за будь-яким із пп. 1-4, де система дистиляції включає три дистиляційні колони: перша дистиляційна колона отримує сировий гідроксіетилпіперазин з реактора, друга дистиляційна колона отримує верхній потік першої дистиляційної колони і відокремлює воду від піперазину, і третя дистиляційна колона отримує нижній потік з першої дистиляційної колони і відокремлює гідроксіетилпіперазин від дигідроксіетилпіперазину.

б. Процес за будь-яким із пп. 1-5, де система дистиляції додатково виробляє потік дигідроксіетилпіперазину, який містить щонайменше 35 мас. Хо дигідроксіетилпіперазину на основі загальної маси потоку дигідроксіетилпіперазину.

7. Процес за п. б, де в системі дистиляції потік рециркульованого піперазину відокремлюється спершу до того, як потік дигідроксіетилпіперазину 1 потік гідроксіетилпіперазину відокремлені один від одного.

8. Процес за будь-яким із пп. 1-7, де потік рециркульованого піперазину, що розбавлений водою, безперервно подається безпосередньо в реактор.

9. Процес за будь-яким 1з пп. 1-8, де реактор являє собою реактор ідеального витіснення.