[发明专利]一种连续生产2-羟甲基三乙烯二胺的方法

说明书

技术领域

本发明属于化工原料制备技术领域，具体是涉及一种连续生产2-羟甲基三乙烯二胺的方法。

背景技术

2-羟甲基三乙烯二胺的结构如下：

2-羟甲基三乙烯二胺是一类新型的聚氨酯发泡胺系催化剂，具有优良的活性，由日本科学家TAKAO SUZUKI等提出，目前还没有工业化，但具有很好的市场前景，对它的合成研究也十分必要。目前国内尚未公开其合成方法，在国外，对其的合成研究也很少，都处于初步阶段，不适合工业生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种连续生产2-羟甲基三乙烯二胺的方法。

该方法以1-羟乙基-3-羟甲基哌嗪或1-羟乙基-2-羟甲基哌嗪，以及N-(β-羟甲基-β羟基乙基)哌嗪或N-(α-羟甲基-β-羟基乙基)哌嗪，或它们的混合物为原料，在以锶、钡，镁，铁，镍，锌的金属氧化物的一种或多种为催化剂，经过分子内脱水环合制备2-羟甲基三乙烯二胺的生产方法。

一种连续生产2-羟甲基三乙烯二胺的方法，包括：将含有羟乙基哌嗪衍生物的物料连续送入填装有固体催化剂的管式反应器中，物料经过管式反应器反应后，收集，后处理得到2-羟甲基三乙烯二胺；

所述固体催化剂为载体催化剂，该载体催化剂中含有重量百分比为0～30％的金属氧化物，所述金属氧化物包括锶、钡、镁、铁、镍、锌氧化物中的一种或多种；

所述管式反应器内的温度为100～450℃。

作为优选，所述羟乙基哌嗪衍生物为1-羟乙基-3-羟甲基哌嗪(式I所示)、1-羟乙基-2-羟甲基哌嗪(式II所示)、N-(α-羟甲基-β-羟基乙基)哌嗪(式III所示)、N-(β-羟甲基-β羟基乙基)哌嗪(式IV所示)中的一种或多种。上述几个化合物的结构分别如下：

上述这些化合物是常规的工业原料，即可采用现有的产品，也可采用自行制备得到。例如，1-羟乙基-3-羟甲基哌嗪或1-羟乙基-2-羟甲基哌嗪可以采用以2-羟甲基哌嗪和环氧乙烷为原料制备得到；N-(β-羟甲基-β羟基乙基)哌嗪或N-(α-羟甲基-β-羟基乙基)哌嗪可以采用以哌嗪和环氧丙醇制备得到。

作为优选，所述含有羟乙基哌嗪衍生物的物料为羟乙基哌嗪衍生物的溶液，其中溶剂包括水、四氢呋喃、1,4－二氧六环、三乙胺、甲基叔丁基醚、乙醚、异丙醚、甲醇、乙醇、正己烷、环己烷中的一种或几种。进一步优选为1,4－二氧六环、水、甲醇、乙醇中的一种或多种。

作为优选，所述羟乙基哌嗪衍生物的溶液中羟乙基哌嗪衍生物的质量百分比为10～90％。进一步优选为30～40％。

作为优选，所述含有羟乙基哌嗪衍生物的物料的体积空速为150～1000h^-1，保证了充分反应。

作为优选，所述固体催化剂中，载体为改性的分子筛催化剂。进一步优选为ZSM-5，或者HZSM。作为进一步优选，所述固体催化剂中，金属氧化物为氧化钙、氧化钡、氧化镁中的一种或多种。更进一步优选为氧化钡和ZSM-5组成的固体催化剂，实验表明采用该组催化剂时，金属氧化物和载体配合后，其催化活性刚好满足反应底物的需要，在转化率高于99％以上时，选择性在80％以上，具有更高的工业实用性。

作为优选，所述固体催化剂中，所述金属氧化物的重量百分比为5～20％，进一步优选为10～20％，更进一步优选为15～20％。所述固体催化剂优选为氧化钡和ZSM-5组成的固体催化剂，其中氧化钡的质量百分比为10～20％。

作为优选，管式反应器中，所述固体催化剂的体积填充量为固定床反应体积的30％～80％，进一步优选为30％～50％。

作为优选，所述管式反应器一般包括预热段和反应段，所述预热段的温度控制在100～350℃；所述反应段温度控制在200～450℃；作为进一步优选，所述预热段的温度控制在200～260℃，所述反应段温度控制在350～450℃，实验证明，控制在该反应温度范围时，反应物的转化率均在95％以上，反应温度为反应转化率的一个重要因素。

作为优选，所述后处理过程为：产物从反应器下端流出，流出物冷却、水吸收后经气液分离，所得液体转入精馏釜，蒸除溶剂后精馏得产品2-羟甲基三乙烯二胺。

本发明所述的催化剂的制备方法，可以采用两种方法制备：

第一种：将金属元素的硝酸盐配成一定水溶液，然后将分子筛催化剂浸渍其中，然后经干燥，焙烧得到含有金属氧化物的分子筛改性催化剂。