一种1-乙酰基-2-吡咯烷酮的生产方法技术

本发明专利技术公开了一种1‑乙酰基‑2‑吡咯烷酮的生产方法，包括以下步骤：以1,3‑丙二醇、氨水、乙酸甲酯、甲酸甲酯为原料，在铜基催化剂的作用下，在管式固定床反应器内发生胺化、加成、环化反应，得到1‑乙酰基‑2‑吡咯烷酮粗品，然后进一步提纯，即得。本发明专利技术催化剂催化活性高，反应条件温和，工艺操作简便，所得产品收率≥98.4%，选择性≥99.0%，纯度≥99.9%，水含量≤40ppm，氨含量≤2ppm，满足下游医药、精细化工中间体等领域的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种1-乙酰基-2-吡咯烷酮的生产方法
本专利技术属于精细化工产品生产领域，具体涉及一种1-乙酰基-2-吡咯烷酮的生产方法。
技术介绍
1-乙酰基-2-吡咯烷酮，分子量127.4，密度1.15g/cm3，沸点231℃，具有特殊气味，具有较高的生物活性，可以用于合成乙酰基吡咯烷、乙酰基吡咯等，是有机合成中重要的起始原料，因此广泛应用于医药化工、精细化工、农药化工、香料和化妆品添加剂领域。现有技术中由γ-丁内酯胺化合成吡咯烷酮所用的催化剂普遍为固体超强酸、杂多酸或改性分子筛等，例如：张志德等（参阅文献：张志德，林凤珍等，1-环己基-2-吡咯烷酮的合成[J]，精细化工，2005第22卷9期）介绍了γ-丁内酯与环己胺在磷酸催化剂的作用下，制备N-环己基吡咯烷酮；张玲钰等（参阅文献：张玲钰，王云川等，固体超强酸催化合成N-苯基吡咯烷酮的研究[J]，2017第39卷第4期）介绍了采用固定床技术，以SO42-/MxOy型固体超强酸催化剂，1,4-丁内酯和苯胺反应合成N-苯基吡咯烷酮，反应温度300℃；沈宸等（参阅文献：沈宸，周维友等，ZSM-5分子筛气相催化合成N-甲基吡咯烷酮[J]，石油炼制与化工，2013年，44(1)，51~55）介绍了稀土元素与ZSM分子筛复合的催化剂制备N-甲基吡咯烷酮，稀土元素与ZSM分子筛制备的复合催化剂是配合特定的原料开发的，其原料使用的是一甲胺水溶液，按照其介绍的方法复制了用乙酰胺与γ-丁内酯制备N-乙酰基吡咯烷酮的试验，其收率仅有36.1%。公开号CN107474003A的中国专利技术专利申请公开了一种连续合成N-甲基吡咯烷酮和N-乙基吡咯烷酮的方法，该方法在微反应器中进行，将γ-丁内酯溶液与相应的烷基胺溶液连续地通过一个微反应器，合成N-甲基吡咯烷酮和N-乙基吡咯烷酮，其中微反应器包括反应段和反应抑制段，反应混合物在反应段停留1～30min，其中所述的γ-丁内酯溶液和相应的烷基胺溶液都是以乙二醇为溶剂，其反应温度240～300℃、反应压力1.7～5.2MPa、反应抑制段温度0～5℃，收率在90%以上。该方法具有了反应时间短、收率高的特点，但是将240℃的物料在较短时间内降到0～5℃对设备要求较高，同时，微反应作为新兴技术，相对投资成本较大、效果不稳定，从其实施例中也可以发现其收率最高90%以上，最低仅有43.7%。公告号为CN105237456B的中国专利公开了一种吡咯烷酮类产品的生产方法，介绍了以1,4-丁二醇为原料经过一步反应直接生产吡咯烷酮，采用分段式反应器和组合催化剂的方式实现1,4-丁二醇经过脱氢-胺化反应在一个反应单元内转化为吡咯烷酮系列产品，该方法是在一个反应单元中的两个反应器内完成的，其第一段反应以1,4-丁二醇脱氢生产γ-丁内酯为主，第二段反应以γ-丁内酯胺化合成吡咯烷酮类为主，第一段反应器的反应温度190～260℃、反应压力0.5～8.0MPa，第二段反应器的反应温度230～290℃，反应压力5～15.0MPa，因此，该专利在第一段反应器与第二段反应器之间设置有缓冲罐、加压泵、过滤器和加热器，结构复杂，而且操作过程繁琐，工人操作过程中的安全系数下降。
技术实现思路
为克服上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种1-乙酰基-2-吡咯烷酮的生产方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种1-乙酰基-2-吡咯烷酮的生产方法，包括以下步骤：以1,3-丙二醇、氨水、乙酸甲酯、甲酸甲酯为原料，在铜基催化剂的作用下，在管式固定床反应器内1,3-丙二醇与氨、乙酸甲酯、甲酸甲酯发生胺化、加成、环化反应，生成1-乙酰基-2-吡咯烷酮粗品，然后进一步提纯，得到目标产物1-乙酰基-2-吡咯烷酮。优选地，所述的生产方法包括以下步骤：将1,3-丙二醇、氨水、乙酸甲酯和甲酸甲酯分别由计量泵从进料缓冲罐打入管道中，经过混合器混合后，送入预热段预热，然后送入管式固定床反应器，在催化剂作用下进行反应；从反应器出来的混合物料经换热冷凝后，送入定压罐中，经限流孔板泄压后进入中间储罐驰放富余的氨，收集的富余氨重新回到反应系统中，中间储罐的粗产品经三级连续塔分离提纯后得到产品。优选地，所述的1,3-丙二醇、氨水中氨、乙酸甲酯和甲酸甲酯的摩尔比为1:(1.0~1.2):(1.0~1.2):(1.0~1.2)，反应温度为220~260℃，反应压力为0.5~5MPa，液时空速1~10h-1。优选地，所述的管式固定床反应器由上下两段组成，反应器上段为层流管式，下段为自热逆流管式，上段反应管直径为100~150mm，下段反应管直径为50~80mm。优选地，所述的铜基催化剂的制备方法包括以下步骤：（1）将硝酸铜、硝酸铋和硝酸银溶解于去离子水中，配置成1~2mol/L的溶液A，然后加入聚合度为2000~10000的聚乙二醇，搅拌，移至微波水热平行合成仪中于70~90℃条件下，反应5~10h，得到含有Cu/Bi/Ag的混合溶液B；将纳米级Fe2O3和TiO2用超声波分散于去离子水中，配置成溶液C；将纳米级载体用超声波分散于去离子水中，配置成溶液D；将溶液B、C、D并流、混合，搅拌12~24h，滴加沉淀剂控制终点pH6.5~7.0，静置、过滤、洗涤，将滤饼真空干燥后于500~600℃下焙烧8~12h，得到催化剂；（2）将步骤（1）所得的催化剂装填于管式固定床反应器中，采用氮气置换反应器，氢气对催化剂还原，保持压力≤0.5MPa，由室温按照温度梯度逐步升至280℃，待催化剂还原完成之后，降温至230℃，用氮气置换整个反应器，保压、保温。优选地，步骤（1）所述的载体为分子筛ZSM-5和/或HZSM-5。优选地，步骤（1）所述的沉淀剂为(NH4)2CO3、Na2CO3、NaOH、NaHCO3和尿素溶液中的一种。优选地，步骤（1）所述的催化剂化学成分及其重量百分比为：CuO25~35%、TiO25~10%、Fe2O33~5%、Ag2O0.5~2%、Bi2O33~5%，余量为载体。优选地，步骤（2）所述的温度梯度如下：开始时整个反应器被氮气置换合格，然后逐渐通入氢气，直至还原完成；从室温逐步的升温，于10h升温至120℃，保温5h；再次于5h升温至150℃，保温5h；再次于10h升温至200℃，保温5h；再次于10h升温至280℃，保温10h；最后于5h降温至230℃，用氮气置换整个反应器，保压、保温。优选地，所述的温度梯度在室温~150℃时反应器的氢气浓度≤2%，150~200℃时反应器的氢气浓度≤5%，220℃至还原结束，氢气浓度100%。本专利技术反应过程通式为：本专利技术的积极有益效果：1.本专利技术催化剂中CuO、Fe2O3和TiO2间形成特殊的晶体界面，氧化铁、氧化钛的电子迁移至导带后，穿过异质结的空间电荷区域迁移至氧化铜的导带，这些电子将氧化铜还原为低价铜，低价铜催化活性更高，在金属与载体界面间，电子的迁移还有利于C-H键的化学吸附和解离，吸附在催化剂表面的中间产物分子的C-O-H、C-H本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种1-乙酰基-2-吡咯烷酮的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：/n以1,3-丙二醇、氨水、乙酸甲酯、甲酸甲酯为原料，在铜基催化剂的作用下，在管式固定床反应器内1,3-丙二醇与氨、乙酸甲酯、甲酸甲酯发生胺化、加成、环化反应，生成1-乙酰基-2-吡咯烷酮粗品，然后进一步提纯，得到目标产物1-乙酰基-2-吡咯烷酮。/n

【技术特征摘要】
1.一种1-乙酰基-2-吡咯烷酮的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
以1,3-丙二醇、氨水、乙酸甲酯、甲酸甲酯为原料，在铜基催化剂的作用下，在管式固定床反应器内1,3-丙二醇与氨、乙酸甲酯、甲酸甲酯发生胺化、加成、环化反应，生成1-乙酰基-2-吡咯烷酮粗品，然后进一步提纯，得到目标产物1-乙酰基-2-吡咯烷酮。


2.根据权利要求1所述的1-乙酰基-2-吡咯烷酮的生产方法，其特征在于，所述的生产方法包括以下步骤：将1,3-丙二醇、氨水、乙酸甲酯和甲酸甲酯分别由计量泵从进料缓冲罐打入管道中，经过混合器混合后，送入预热段预热，然后送入管式固定床反应器，在催化剂作用下进行反应；从反应器出来的混合物料经换热冷凝后，送入定压罐中，经限流孔板泄压后进入中间储罐驰放富余的氨，收集的富余氨重新回到反应系统中，中间储罐的粗产品经三级连续塔分离提纯后得到产品。


3.根据权利要求1所述的1-乙酰基-2-吡咯烷酮的生产方法，其特征在于，所述的1,3-丙二醇、氨水中氨、乙酸甲酯和甲酸甲酯的摩尔比为1:(1.0~1.2):(1.0~1.2):(1.0~1.2)，反应温度为220~260℃，反应压力为0.5~5MPa，液时空速1~10h-1。


4.根据权利要求1所述的1-乙酰基-2-吡咯烷酮的生产方法，其特征在于，所述的管式固定床反应器由上下两段组成，反应器上段为层流管式，下段为自热逆流管式，上段反应管直径为100~150mm，下段反应管直径为50~80mm。


5.根据权利要求1所述的1-乙酰基-2-吡咯烷酮的生产方法，其特征在于，所述的铜基催化剂的制备方法包括以下步骤：
（1）将硝酸铜、硝酸铋和硝酸银溶解于去离子水中，配置成1~2mol/L的溶液A，然后加入聚合度为2000~10000的聚乙二醇，搅拌，移至微波水热平行合成仪中于70~90℃条件下，反应5~10h，得到含有Cu/Bi/Ag的混合溶液B；将纳米级Fe2O3和TiO2用超声波分散...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴彦彬，闫广学，宋国全，吴正岭，肖强，杨理，梁斌，周淑飞，李清霞，
申请(专利权)人：迈奇化学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41