一种N-甲基吡咯烷无溶剂连续生产方法技术

本发明专利技术公开了一种N

【技术实现步骤摘要】
一种N
‑
甲基吡咯烷无溶剂连续生产方法


[0001]本专利技术属于精细化工产品制备
，具体涉及一种N
‑
甲基吡咯烷的无溶剂连续生产方法。

技术介绍

[0002]N
‑
甲基吡咯烷是一种广泛应用于医药、化工行业的有机胺，主要用于制备广谱抗生素头孢吡肟和痛灭定，也可以作为染料、稳定剂、防腐剂等。N
‑
甲基吡咯烷(NMPD)，分子式：C5H
11
N，分子量85.15，沸点80.8
º
C，相对密度(水＝1) 0.8190 (25
º
C)，新蒸馏的N
‑
甲基吡咯烷为无色透明液体，贮存过程中易受光的作用转为黄色液体，长时间为棕色，NMPD是一种有机碱，为杂环三级胺，具有一般胺的性质，对人体有一定潜在毒性。N
‑
甲基吡咯烷构式为：许多文献介绍了N
‑
甲基吡咯烷的连续生产方法，催化剂和工艺条件各异，其活性和选择性也不尽相同。文献(Jacorien Coetzee, Haresh G. Manyar, Christopher Hardacre, David J. Cole
‑
Hamilton, The First Continuous Flow Hydrogenation of Amides to Amines, ChemCatChem, 2013, 5, 2843
‑
2847)介绍了一种以Pt/Re/TiO2为催化剂，正己烷为溶剂的N
‑
甲基吡咯烷酮的氢化反应工艺。将 N
‑
甲基吡咯烷酮溶解在正己烷中， N
‑
甲基吡咯烷酮的浓度为 0.67 M，溶液以0.06 mL/min的速度进入反应管，反应温度120
º
C，氢气压力20 Bar（升压时氢气流量为190 mL/min），连续反应5 h，N
‑
甲基吡咯烷收率均为100%。在第6 h提高液体流量至0.12 mL/min，N
‑
甲基吡咯烷收率仍保持100%。这种方法N
‑
甲基吡咯烷收率较高，但需要大量的溶剂，反应效率低，反应结束后需去除溶剂，使得成本增加，不利于实现工业化生产。文献(闫广学，宋国全，吴彦彬，肖强，刘俊广，杨理，周淑飞，一种N
‑
甲基吡咯烷的生产方法，CN110240577A，2019
‑
09
‑
17)合成了含有Cu、Zn元素的催化剂，采用列管式反应器，以N
‑
甲基吡咯烷酮、氢气为原料，以N
‑
甲基二乙醇胺为溶剂进行N
‑
甲基吡咯烷的连续生产。N
‑
甲基吡咯烷酮、N
‑
甲基二乙醇胺、氢气的摩尔比为1:0.5:4，反应温度为120 ~ 180
º
C，反应压力为0.1 ~ 0.2 MPa，液时空速为0.6 ~ 1.2 h
‑1，N
‑
甲基吡咯烷酮转化率可达到99.2%，选择性99%。但是此方法需要大量的N
‑
甲基二乙醇胺作为溶剂，反应结束后需对N
‑
甲基吡咯烷进行精馏提纯，溶剂的使用，回收使得该方法工业化成本增加，并且会产生环境污染。文献(王一军，固定床一步法连续合成N
‑
甲基四氢吡咯与工艺改进，化工中间体，2011，6，39
‑
45)以四氢呋喃为原料在负载
ƴ
‑
Al2O3催化下与甲胺脱水反应合成N
‑
甲基吡咯烷，该路线采用卧式固定床反应器，固定床内径D为1000mm，净床高3000 mm，催化剂装填量2500Kg，床层装填高度1050 mm，列管径76 mm，优化工艺条件下，床层温度T = 330
º
C，压力梯度P = 0.2 ~ 0.4 ~ 0.01 Mpa，n(一甲胺)/n(四氢呋喃) = 1.30，进料速度
550 ml/min，粗产物N
‑
甲基吡咯烷含量可达97%，采用共沸精馏技术提纯后，产品纯度≥99.5%，水分<0.1%。但在该工艺条件中，反应温度高，催化剂装填量大，四氢呋喃、甲胺的价格较贵，反应结束后需处理过量的甲胺。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种N
‑
甲基吡咯烷无溶剂连续生产方法，实现了N
‑
甲基吡咯烷的无溶剂连续生产，解决了使用溶剂造成的环境污染和成本高、粗产物后续处理困难的问题，提高了N
‑
甲基吡咯烷生产效率，降低了N
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甲基吡咯烷生产成本，该工艺副产物只有水，具有对环境友好、无污染的特点。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种N
‑
甲基吡咯烷无溶剂连续生产方法，包括以下步骤：以N
‑
甲基吡咯烷酮为原料，在双金属M1‑
M2‑
载体催化剂的作用下，N
‑
甲基吡咯烷酮与氢气发生氢化反应，通过提纯，得到高纯度的N
‑
甲基吡咯烷；所述反应温度为100 ~ 400
ꢀº
C，反应压力10 ~ 100 Bar，质量空速0.1 ~ 3 h
‑1，氢气流量0 ~ 500 sccm。
[0005]本专利技术中的双金属M1‑
M2‑
载体催化剂为双金属负载型催化剂，其中，M1组分为Pd、Rh、Ir、Pt、Ru中的一种，M2组分为V、W、Mo、Re中的一种，载体为无机氧化物、磷灰石中的一种或两种；催化剂中M1的质量含量为5 ~ 20 wt%，M2的质量含量为0 ~ 20 wt%。
[0006]进一步优选的，无机氧化物为二氧化硅、氧化铝、二氧化钛中的一种；磷灰石为氟磷灰石、氯磷灰石、羟基磷灰石中的一种。
[0007]所述的催化剂的制备方法包括以下步骤：（1）将组分M1的盐类化合物与组分M2的盐类化合物分散于溶剂中，所形成的溶液中组分M1和组分M2的浓度均为0.001 ~ 1 mol/L；（2）将载体加入至步骤（1）的溶液中混合均匀；（3）将步骤（2）混合物在0 ~ 50
º
C下搅拌4 h，除去溶剂得到固体；（4）将步骤（3）的固体在60 ~ 120
º
C下干燥4 ~ 12 h；（5）将步骤（4）的固体在马弗炉中300 ~ 600
º
C焙烧2 ~ 5 h，得到催化剂颗粒成品。
[0008]所述催化剂的制备方法，组分M1和M2的盐类化合物为硝酸盐、醋酸盐、氯化物、乙酰丙酮化合物或铵盐中的一种或两种。
[0009]所述催化剂的制备方法，所述溶剂为水、乙醇、甲醇、丙酮、甲苯中的一种或两种。
[0010]本专利技术的生产方法，反应通式如下：本专利技术N
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种N
‑
甲基吡咯烷无溶剂连续生产方法，其特征在于包括以下步骤：以N
‑
甲基吡咯烷酮为原料，在双金属M1‑
M2‑
载体催化剂的作用下，N
‑
甲基吡咯烷酮与氢气发生氢化反应，通过提纯，得到高纯度的N
‑
甲基吡咯烷；所述催化剂为双金属负载型催化剂，所述反应温度为100 ~ 300
ꢀº
C，反应压力10 ~ 100 Bar，质量空速0.1 ~ 3 h
‑1，氢气流量0 ~ 500 sccm。2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于所述双金属M1‑
M2‑
载体催化剂，M1组分为Pd、Rh、Ir、Pt、Ru中的一种，M2组分为V、W、Mo、Re中的一种，载体为无机氧化物、磷灰石中的一种或两种；催化剂中M1的质量含量为5 ~ 20 wt%，M2的质量含量为0 ~ 20 wt%。3.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于无机氧化物为二氧化硅、氧化铝、二氧化钛中的一种；磷灰石为氟磷灰石、氯磷灰石、羟...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘庆彬，高鹏翔，刘亚欢，
申请(专利权)人：河北师范大学，
类型：发明
国别省市：