[發(fā)明專利]一種N—甲基吡咯烷酮的合成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910064503.4
• 申請日: 2009-03-30
• 公開（公告）號: CN101514178A
• 公開（公告）日: 2009-08-26
• 發(fā)明（設計）人: 肖強;宋國全;楊理;崔炳春
• 申請（專利權(quán)）人: 濮陽邁奇科技有限公司
• 主分類號: C07D207/267
• 分類號: C07D207/267;B01J29/06
• 代理公司: 鄭州科維專利代理有限公司
• 代理人: 張國文

一、技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及雜環(huán)化合物的生產(chǎn)方法，尤其是一種N-甲基吡咯烷酮的合成方法。

二、背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的N-甲基吡咯烷酮的生產(chǎn)方法γ-丁內(nèi)酯的轉(zhuǎn)化率較低，目的產(chǎn)物N-甲基吡咯烷酮的選擇性也較低、雜質(zhì)較高。專利CN1054843C介紹了一種N-甲基吡咯烷酮的生產(chǎn)方法，反應壓力5～10Mpa，溫度為200～300℃，反應停留時間為0.5～5h，未提及γ-丁內(nèi)酯的轉(zhuǎn)化率。專利CN1043758C給出了一種N-甲基吡咯烷酮的生產(chǎn)方法，反應壓力5.5～7Mpa，溫度為200～320℃，反應停留時間為0.5～5h。上述生產(chǎn)方法反應溫度、反應壓力均高，反應時間較長，對設備的要求較高，能耗大，且不易操作。

三、發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是提供一種轉(zhuǎn)化率及選擇性均高的、適合工業(yè)化生產(chǎn)的一種N-甲基吡咯烷酮的合成方法。它解決了其它技術(shù)存在的缺點，本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，它是將催化劑按甲胺溶液的0.01～0.5加入到縮合體系中，將純度99.0％以上的γ-丁內(nèi)酯與一甲胺液按1∶1.0～1.4的摩爾配比用高壓計量泵連續(xù)打入套管式反應器中進行縮合反應。壓力控制為4.0～6.0MPa；溫度控制為180～250℃，反應停留時間為0.5-2.5h，該反應用氮氣做為補壓氣源，操作過程采用自動化控制。

合成系統(tǒng)的壓力為5.0～5.5Mpa；γ-丁內(nèi)酯∶甲胺的摩爾比為1∶1.0～1.4，最佳控制范圍1∶1.1～1.2；合成體系的反應溫度為180～250℃，最好控制在195～230℃；新型ZSM分子篩復合稀土鈰催化劑的加入量為一甲胺液的0.01～0.5％，最佳控制0.1～0.15％；新型ZSM分子篩復合稀土鈰催化劑的成分為稀土鈰，含量為1～10％，最佳控制范圍3～5％；反應停留時間為0.5～2.5h，最佳控制在1.5～2h；本發(fā)明引入新型ZSM分子篩-鈰氧化物復合催化劑，將γ-丁內(nèi)酯與一甲胺液按1∶1.0～1.4的摩爾配比用高壓計量泵連續(xù)打入套管式反應器中進行縮合反應；壓力控制為4.0～6.0MPa；溫度控制為180～250℃，反應停留時間為0.5～2.5h，該反應用氮氣做為補壓氣源；縮合體系中的壓力先由壓力平衡罐的液位來穩(wěn)定4.0～6.0MPa壓力，這一過程由壓力控制系統(tǒng)完成，在液位達到總液位的60---70％后，再打入氮氣退液位至總液位3---10％液面，整個過程壓力始終穩(wěn)定在設定4.0～6.0MPa；γ-丁內(nèi)酯的轉(zhuǎn)化率99.9％以上，目的產(chǎn)物N-甲基吡咯烷酮的選擇性達99％以上；在最佳工藝條件內(nèi)γ-丁內(nèi)酯的轉(zhuǎn)化率100％，目的產(chǎn)物N-甲基吡咯烷酮的選擇性達99.9％。

本發(fā)明的生產(chǎn)方法，由于在反應中引入了ZSM分子篩復合稀土鈰催化劑使得γ-丁內(nèi)酯反應極為充分，轉(zhuǎn)化率、選擇性均高，同時降低了反應溫度和反應壓力，縮短了反應時間，節(jié)約了能源，且采用套管式反應器，適于規(guī)模化生產(chǎn)。該生產(chǎn)方法工藝技術(shù)先進合理、便于操作，生產(chǎn)成本低。本發(fā)明提供的生產(chǎn)方法所生產(chǎn)的N-甲基吡咯烷酮是重要的化工原料，是一種選擇性強和穩(wěn)定性好的極性溶劑，具有毒性低、沸點高、溶解力強、不易燃、可生物降解、可回收利用、使用安全和適用于多種配方用途等優(yōu)點。其主要用于乙炔提濃及丁二烯、異戊..二烯、芳烴等萃取、潤滑油精煉、難溶工程塑料(聚苯硫醚、聚酰亞胺)及芳綸纖維等用聚合溶劑、電子絕緣材料、鋰離子電池、高檔涂料、油墨、顏料、農(nóng)藥助劑、清洗劑：脫油、脫脂、脫蠟、拋光、防銹、脫漆、人工腎臟機能膜液、海水淡化膜液等。

本發(fā)明引入了新型ZSM分子篩-鈰氧化物復合催化劑，是一種較為溫和的生產(chǎn)方法，反應溫度、反應壓力相對較低，又縮短了反應時間，對設備的要求較低，能耗減少，且不用另外向體系中加入水，一甲胺溶液中攜帶水即能完全滿足本發(fā)明所需反應用水；在反應過程中采用不同于上述兩種專利所述的穩(wěn)壓方法，先采用由穩(wěn)壓罐液位穩(wěn)定壓力，然后間歇補入氮氣的方法，來控制體統(tǒng)的壓力，達到穩(wěn)定壓力的目的，降低了能耗。本發(fā)明γ-丁內(nèi)酯的轉(zhuǎn)化率高達99.9％以上，目的產(chǎn)物N-甲基吡咯烷酮的選擇性達99％以上，在最佳工藝條件內(nèi)γ-丁內(nèi)酯的轉(zhuǎn)化率100％，目的產(chǎn)物N-甲基吡咯烷酮的選擇性達99.9％。

四、具體實施方式：

本發(fā)明是將催化劑按甲胺溶液的0.01～0.5加入到縮合體系中，將純度99.0％以上的γ-丁內(nèi)酯與一甲胺液按1∶1.0～1.4的摩爾配比用高壓計量泵連續(xù)打入套管式反應器中進行縮合反應。壓力控制為4.0～6.0MPa；溫度控制為180～250℃，反應停留時間為0.5～2.5h，該反應用氮氣做為補壓氣源，操作過程采用自動化控制。

合成系統(tǒng)的壓力為5.0～5.5Mpa；γ-丁內(nèi)酯∶甲胺的摩爾比為1∶1.0～1.4，最佳控制范圍1∶1.1～1.2；合成體系的反應溫度為180～250℃，最好控制在195～230℃；新型ZSM分子篩復合稀土鈰催化劑的加入量為一甲胺液的0.01～0.5％，最佳控制0.1～0.15％；新型ZSM分子篩復合稀土鈰催化劑的成分為稀土鈰，含量為1～10％，最佳控制范圍3～5％；反應停留時間為0.5～2.5h，最佳控制在1.5～2h；本發(fā)明引入新型ZSM分子篩-鈰氧化物復合催化劑，將γ-丁內(nèi)酯與一甲胺液按1∶1.0～1.4的摩爾配比用高壓計量泵連續(xù)打入套管式反應器中進行縮合反應；壓力控制為4.0～6.0MPa；溫度控制為180～250℃，反應停留時間為0.5～2.5h，該反應用氮氣做為補壓氣源；縮合體系中的壓力先由壓力平衡罐的液位來穩(wěn)定4.0～6.0MPa的壓力，這一過程由壓力控制系統(tǒng)完成，在液位達到總液位的60～70％高度后，再打入氮氣退液位至總液位的3～10％液面，整個過程壓力始終穩(wěn)定在4.0～6.0MPa；γ-丁內(nèi)酯的轉(zhuǎn)化率99.9％以上，目的產(chǎn)物N-甲基吡咯烷酮的選擇性達99％以上；在最佳工藝條件內(nèi)γ-丁內(nèi)酯的轉(zhuǎn)化率100％，目的產(chǎn)物N-甲基吡咯烷酮的選擇性達99.9％。