摘要：哌嗪的生產工藝較多，各大企業應用也有所不同，根據生產原材料的不同可分為多種路線，包括氯乙醇法、乙醇胺法、乙二胺法、二乙烯三胺法、乙烯法、β-羥乙基乙二胺法等。本文將重點分析哌嗪生產工藝性能及應用情況。

　　哌嗪的技術壁壘較高，早期工業化生產工藝被國外企業所壟斷，這些企業憑借技術上的優勢，迅速占據了大量市場份額。我國對于哌嗪生產工藝的研發較晚目前主要有河南新鄉巨晶化工、石家莊合佳化工和紹興興欣化工等公司生產。我國主要哌嗪生產企業應用的生產工藝詳見表1。

表1 我國主要哌嗪生產企業采用的工藝

(資料來源：《山東化工》、企業官網)

　　氯乙醇法技術成熟但是能耗高、收率低，已逐漸被淘汰

　　氯乙醇法主要以氯乙醇為原料，經過與氨水的充分攪拌在升溫升壓反應后生成氨基乙醇鹽酸鹽，再將氨基乙醇鹽酸鹽的濃縮液加入環和鍋與石蠟混合，升溫至260-270℃，反應18小時左右，然后過濾除去石蠟，就得到初步鹽酸哌嗪。將鹽酸哌嗪與氫氧化鈉混合攪拌，并進行排氨處理，升溫至130-140℃，蒸出六水哌嗪溶液，再對六水哌嗪進行冷凝、洗滌處理，就得到六水哌嗪中間體產品。如需加工哌嗪產品，就將六水哌嗪與鋅共同蒸餾就得到哌嗪中間體，其整個流程的收率在57%左右。

　　人們對氯乙醇法生產哌嗪的研發較早，早期工業化生產主要以這種方式為主，其技術較為成熟，穩定性較好、操作難度較小且原材料成本較低，但是這種方法需要多次升溫處理，其能耗較大，同時處理步驟較多后處理路線較長，產品收率也相對較低，且在生產中要使用強酸強堿等物質，對設備腐蝕較大。近年來，隨著高效、節能的新工藝出現，氯乙醇法已逐漸被市場淘汰，目前僅有少部分企業在使用。

　　乙二胺法種類較多，是目前工業化生產中的主流應用

　　乙二胺法是指以乙二胺為初始原料，與不同化學物質反應生產哌嗪的工藝，根據反應物及反應條件的不同，其可以劃分為多種方法包括乙二胺自身環合法、乙二胺-環氧乙烷法、乙二胺-乙二醇法、乙二胺-一乙醇胺法、乙二胺-二乙烯三胺法等，其中乙二胺自身環合法、乙二胺-環氧乙烷法最為常用，是目前我國工業化生產哌嗪的主流工藝。

　　乙二胺自身環合法是以乙二胺為原料加入KZSM-5沸石或H沸石催化，在300-340℃的溫度下，其自身閉環生成三乙烯二胺和哌嗪。目前國內有研究機構采用Ni代替沸石催化劑，提高了工藝的收率，乙二胺在氫氣氛圍常壓下環化脫氨制得無水哌嗪，并聯產三乙烯二胺，反應收率可達80%，反應產物中70%為哌嗪，30%為三乙烯二胺，兩種產品都具有較高的價值。乙二胺自身環合法生產步驟較少、流程較為簡單、產品附加值較高，缺點是反應要求溫度較高能耗較大，同時催化劑成本相對較高，但是總體而言，其性能也更為優異，目前我國的河北合佳醫藥主要采用這種工藝生產哌嗪。

　　乙二胺-環氧乙烷法生產哌嗪是國內外企業普遍應用的一種先進工藝。該方法首先將乙二胺、環氧乙烷按一定比例加入縮合反應器中，在一定條件下生成N-β-羥乙基乙二胺，再經過催化、脫水、環化，生成六水哌嗪，六水哌嗪再經過一定反應后可以制備成哌嗪中間體，其產物收率可以達到82%左右。該方法工藝較為簡單，反應條件溫和能耗較少，且產品附加值較高，其生產的副產物N-β-羥乙基乙二胺是生產咪唑啉表面活性劑的主要原料，六水哌嗪也是重要的中間體，兩者都具有一定的價值。采用這種工藝也可以根據市場情況，適當調節產品的生產比例，已達到最佳的收益，靈活性較高。目前，我國的江西昌九生物化工和河南新鄉巨晶化工主要采用這種方式生產哌嗪及其衍生產品。

　　其他生產工藝目前存在一定技術難題，工業化應用較少

　　除了傳統及主流的生產工藝外，目前還存在多種生產工藝，但是由于技術存在一定的缺陷或不足，目前大規模工業化應用的較少。

　　N-β-羥乙基乙二胺法是以Cu-Cr-Mn/γ-Al2O3為催化劑，在氫氣中制備哌嗪，其制備步驟簡單、副產物較少，產品收率較高，可達到88%以上，但是其原料及催化劑價格較高，且對反應條件要求較高，一旦解決這兩個難題，其大規模商業化應用前景良好，目前我國僅有紹興興欣化工采用這種工藝。

　　乙醇胺法也分為多種工藝，其中乙醇胺液氨法需要在5MPa壓力、800℃下反應，其能耗較高，且產品收率僅在12%-25%之間，缺陷較為明顯。乙醇胺自身環合法以硅鋁載體負載復合氧化物為催化劑，同時聯產乙撐胺。西安近代化學研究所研發了實現哌嗪、三乙烯二胺和氮丙啶的聯合生產的方法及裝置，該工藝較為先進，且產品附加值更高，但是目前仍停留在實驗室階段，距離工業化生產還有一定距離。

　　結語

　　哌嗪及其衍生物的生產方法較多，根據不同原材料可以劃分為不同工藝路線。其中，早期工業化生產以氯乙醇法為主，但是其能耗較大，同時處理步驟較多后處理路線較長，產品產出率相對較低，目前已被逐漸淘汰。乙二胺法包含技術種類較多，其中乙二胺自身環合法、乙二胺-環氧乙烷法最為常用，是目前我國工業化生哌嗪的主流工藝。除了這些生產工藝以外，其他技術多停留在研發實驗階段，隨著技術的不斷進步，其技術瓶頸將逐漸被打破，這些性能優異的新工藝也將走向市場。