[發(fā)明專利]一種連續(xù)化管式反應器制備吡咯烷酮及其衍生物的方法

在審

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• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113527169A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設計）人: 王荷芳;李小保;蔣慧;孫沛東
• 申請（專利權）人: 河北工業(yè)大學
• 主分類號: C07D207/27
• 分類號: C07D207/27;C07D207/267
• 代理公司: 天津翰林知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 趙鳳英

本發(fā)明為一種連續(xù)化管式反應器制備吡咯烷酮及其衍生物的方法。該方法采用立式纏繞管式反應器，以γ?丁內(nèi)酯與乙醇胺等有機胺類為原料，以水為溶劑，無催化劑參與，克服了間歇釜式反應工藝所存在的工藝過程復雜、設備利用率低、難以提高生產(chǎn)效率的缺陷。本發(fā)明不僅可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化與連續(xù)化，同時大幅提高產(chǎn)品選擇性，而且工藝操作簡單，過程便于調(diào)控。

技術領域

本發(fā)明涉及一種吡咯烷酮及其衍生物的制備方法，具體涉及一種連續(xù)化管式反應器制備吡咯烷酮及其衍生物的方法。

背景技術

吡咯烷酮及其衍生物具有極性強、溶解性好、穩(wěn)定的化學性質(zhì)、易回收、無毒無腐蝕等特點。其中，N-甲基吡咯烷酮可用于回收石腦油裂解氣中的乙炔、丁二烯和戊二烯等氣體，洗滌塔類和釜類等化工裝置中的堵塞物和附著物，高濃度的N-甲基吡咯烷酮還用作精密機械和光學儀器的超聲波清洗劑；N-甲基吡咯烷酮已代替苯酚和糠醛用于脫除潤滑油中的芳烴類物質(zhì)，還是生產(chǎn)人造血漿和維生素B1的主要原料。N-羥乙基吡咯烷酮(NHP)是重要的精細化學品及中間體，是非乙炔法生產(chǎn)聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)重要的中間體：NHP脫水形成乙烯基吡咯烷酮(NVP)，NVP聚合得到PVP。NHP可以用作油墨填加劑，合成纖維染色滲透劑等。此外，它們還是重要的有機化工溶劑和助劑，廣泛應用于石油化工、醫(yī)藥、化妝品、食品、芳烴萃取、鋰離子電池、清潔劑、涂料以及感光材料等諸多領域。

CN1712396公開一種N-羥乙基吡咯烷酮的氣相制備方法，以金屬硝酸鹽對Y型分子篩進行浸漬改性，使用改性Y型分子篩作為催化劑，在氣相、常壓條件下實施乙醇胺與γ-丁內(nèi)酯氣固相催化反應制備NHP。

楊文忠，魏永忠等人(山東化工，2016，45(18)：6-9)報道了一種SO₄^2-/Al₂O₃型固體超強酸催化劑，采用固定床工藝在加熱條件下催化γ-丁內(nèi)酯和乙醇胺脫水合成N-羥乙基吡咯烷酮。

CN107474003公開一種連續(xù)合成N-甲基吡咯烷酮和N-乙基吡咯烷酮的方法，在微反應器中以烷基胺與γ-丁內(nèi)酯的摩爾配比1.0～1.6、反應溫度240～300℃、壓力1.7～5.2MPa條件下非催化合成N-甲基吡咯烷酮。

上述吡咯烷酮及其衍生物合成技術存在副產(chǎn)物多、催化劑成本高、催化劑回收困難、催化劑腐蝕設備、產(chǎn)品選擇性低、難以實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)連續(xù)化等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的為針對當前技術中吡咯烷酮及其衍生物制備工藝存在的問題，提供了一種連續(xù)化管道反應制備吡咯烷酮及其衍生物的方法。本發(fā)明采用立式纏繞管式反應器，以γ-丁內(nèi)酯與乙醇胺等有機胺類為原料，以水為溶劑，無催化劑參與，克服了間歇釜式反應工藝所存在的工藝過程復雜、設備利用率低、難以提高生產(chǎn)效率的缺陷。本發(fā)明不僅可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化與連續(xù)化，同時大幅提高產(chǎn)品選擇性，而且工藝操作簡單，過程便于調(diào)控。

本發(fā)明的技術方案為：

一種連續(xù)化管式反應器制備吡咯烷酮及其衍生物的方法，該方法包括如下步驟：

將γ-丁內(nèi)酯、有機胺類和溶劑經(jīng)過混合、攪拌后，連續(xù)輸入立式纏繞管式反應器中，在250～350℃、壓力5.5～8.5MPa下反應1.0～8.0h，制得吡咯烷酮及其衍生物；

其中，溶劑的用量為γ-丁內(nèi)酯質(zhì)量的0.2～5倍；摩爾比為γ-丁內(nèi)酯：有機胺類＝1：0.5～5；

所述的溶劑選自水、二氧六環(huán)、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、乙二醇醚或乙二醇。

所述的有機胺類包括甲胺、乙胺、甲酰胺、乙醇胺、3-丙醇胺中的一種或兩種。

所述的γ-丁內(nèi)酯與有機胺類的摩爾比優(yōu)選為γ-丁內(nèi)酯：有機胺類＝1：0.8～2.5。

本發(fā)明的有益效果為：