一种甲基吡咯烷酮的生产方法技术

本发明专利技术涉及甲基吡咯烷酮制备的技术领域，公开了一种甲基吡咯烷酮的生产方法。该方法包括如下步骤：(1)将第一部分丁内酯与甲胺进行开环反应得到第一物流；(2)在铌基催化剂条件下，将所述第一物流以及第二部分丁内酯进行成环反应；其中，步骤(1)所述开环反应中，羟基丁酰胺的产率不低于85％。该方法采用铌基催化剂作为第二阶段环化脱水阶段的催化剂，减少水的存在对反应的不利影响，维持催化剂的效率，解决现有技术中反应过程中催化剂不稳定和甲基吡咯烷酮收率低的问题。吡咯烷酮收率低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种甲基吡咯烷酮的生产方法


[0001]本专利技术涉及甲基吡咯烷酮制备的
，具体涉及一种甲基吡咯烷酮的生产方法。

技术介绍

[0002]N
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甲基吡咯烷酮(NMP)是一种极性非质子传递溶剂，具有高沸点、强极性、低粘度、强溶解能力、无腐蚀、毒性小、化学及热稳定性好等优点，主要用于芳烃萃取，乙炔、烯烃、二烯烃的纯化分离，聚合物溶剂以及聚合反应溶剂、半导体制备过程中的溶剂等。随着新能源车的发展，NMP的需求量也随之增长。
[0003]N
‑
甲基吡咯烷酮的生产技术主要通过γ
‑
丁内酯与甲胺工艺合成。催化剂的存在，可加速反应进行。如分子筛催或负载分子筛化合成工艺，如 Ce/ZSM
‑
5(Catal.Commun.,2002,3,349
‑
355.)和ZSM
‑
5等。但这类催化剂的最大问题是不耐水。
[0004]从反应上看，NMP的生成过程中会产生水，水的生成将对催化剂产生破坏作用，从而降低催化剂活性，缩短催化剂的使用寿命。因此，具备耐水的酸催化剂将对反应有持续催化作用，不会因为体系中水的存在使反应性能逐渐下降。因此，耐水催化剂具备更好的循环使用性能，具有更高的经济性和应用潜力。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服甲基吡咯烷酮的制备过程中催化剂稳定性差，甲基吡咯烷酮收率低的缺陷，提供一种甲基吡咯烷酮的生产方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供一种甲基吡咯烷酮的生产方法，该方法包括如下步骤：
[0007](1)将第一部分丁内酯与甲胺进行开环反应得到第一物流；
[0008](2)在铌基催化剂的条件下，将所述第一物流以及第二部分丁内酯进行成环反应；
[0009]其中，步骤(1)所述开环反应中，羟基丁酰胺的产率不低于85％。
[0010]优选地，步骤(1)所述开环反应中，羟基丁酰胺的产率不低于88％，优选为90
‑
100％。
[0011]本专利技术通过将反应分为两阶段连续进行反应，提高合成甲基吡咯烷酮的效率。该反应过程分为两个合成阶段，第一阶段为开环胺化阶段，第二阶段为脱水成环阶段。控制第一阶段反应尽可能地将丁内酯多开环，为第二阶段的成环反应做准备；第二阶段成环反应加入耐水铌基催化剂，减少反应过程中水的存在对催化剂和反应的不利影响，耐水的铌基催化剂将保持催化效率，提高甲基吡咯烷酮收率。
[0012]专利技术人在研究中发现，反应过程中水的存在对反应性能存在不利影响，采用铌基催化剂作为第二阶段环化脱水阶段的催化剂，减少水的存在对反应的不利影响，维持催化剂的效率，解决现有的在反应过程中催化剂不稳定和甲基吡咯烷酮收率低的问题。
具体实施方式
[0013]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0014]本专利技术提供一种甲基吡咯烷酮的生产方法，该方法包括如下步骤：
[0015](1)将第一部分丁内酯与甲胺进行开环反应得到第一物流；
[0016](2)在铌基催化剂的条件下，将所述第一物流以及第二部分丁内酯进行成环反应；
[0017]其中，步骤(1)所述开环反应中，羟基丁酰胺的产率不低于85％。
[0018]根据本专利技术的方法，优选地，步骤(1)所述开环反应中，羟基丁酰胺的产率不低于88％，更优选地，羟基丁酰胺的产率为90
‑
100％。
[0019]通过采用上述技术方案，将反应过程分为两个合成阶段，第一阶段为开环胺化阶段，第二阶段为脱水成环阶段。第一阶段尽可能多地将丁内酯开环，第一阶段开环反应不足，则需第二阶段采用更加苛刻的反应条件促使丁内酯开环，此过程不仅发生复杂的副反应，为后续的分离增加困难，而且增加能耗。本专利技术控制第一反应阶段的开环程度，使得羟基丁基酰胺的产率不低于 85％，开环反应得到酰胺中间体。第二反应阶段通过加入铌基催化剂，减少水的存在对催化剂的不利影响，维持催化剂的效率，两个阶段独立连续完成，提高了反应效率。
[0020]本专利技术中，对步骤(1)中第一部分丁内酯和甲胺的用量没有特别限定，只要能够使得开环反应顺利完成即可。优选地，第一部分丁内酯和甲胺的质量比例为1：0.9
‑
4，进一步优选为1：1.5
‑
2.5。
[0021]根据本专利技术的方法，开环反应的条件只要使得满足上述羟基丁酰胺的产率即可。优选地，步骤(1)中所述开环反应的条件包括：反应温度为190
‑
260℃，压力为0.2
‑
1.5MPa，反应停留时间为5
‑
40min；进一步优选地，步骤(1)所述开环反应的条件包括：反应温度为190
‑
240℃，压力为0.2
‑
1.0MPa，反应停留时间为15
‑
30min。采用此种优选实施方式的目的是使得开环反应可以独立反应，尽量不受第二步反应影响，提高后续反应效率。
[0022]根据本专利技术的方法，步骤(1)中开环反应得到的第一物流中包含羟基丁酰胺及未反应的丁内酯和甲胺。
[0023]本专利技术中，对铌基催化剂的种类没有具体限定，本领域技术人员可根据实际需求进行选择。优选地，所述铌基催化剂选自一氧化铌、二氧化铌、三氧化二铌、五氧化二铌、铌酸和磷酸氧铌中的至少一种，更进一步优选地，所述催化剂为五氧化二铌、铌酸和磷酸氧铌中的至少一种。采用此种优选实施方式的优点为采用带有更多羟基和空穴的铌基催化剂的实施效果更好。
[0024]本专利技术对铌基催化剂的制备方法也没有特别的限定，本领域现有技术的任何制备方法均可用于本专利技术。优选地，可以采用如下所述制备方法：将铌前驱体(优选为五氯化铌)溶解于溶剂(优选为水)中，进行搅拌水解，然后进行固液分离得到沉淀物，将沉淀物于去离子水中洗涤直至滤液呈中性，且无Cl离子检出，最后将洗涤产物进行干燥，得到干燥产物。
[0025]在一种优选实施方式下，所述Nb2O5催化剂的制备方法为：将上述干燥产物进行焙烧得到Nb2O5催化剂。
[0026]根据本专利技术，对搅拌的具体条件选择范围较宽。优选地，所述温度为 20
‑
30℃，时间为3
‑
10h。
[0027]根据本专利技术，本专利技术中对固液分离的方式没有具体限制，只要实现固液分离的目的即可，例如过滤。
[0028]根据本专利技术，对干燥的条件选择范围较宽。优选地，所述干燥温度为 80
‑
150℃，时间为1
‑
10h。
[0029]根据本专利技术，对焙烧的条件选择范围较宽。优选地，焙烧温度为 300
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种甲基吡咯烷酮的生产方法，该方法包括如下步骤：(1)将第一部分丁内酯与甲胺进行开环反应得到第一物流；(2)在铌基催化剂条件下，将所述第一物流以及第二部分丁内酯进行成环反应；其中，步骤(1)所述开环反应中，羟基丁酰胺的产率不低于85％。2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)所述开环反应中，羟基丁酰胺的产率不低于88％，优选为90
‑
100％。3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)中，第一部分丁内酯和甲胺的质量比例为1：0.9
‑
4，优选为1：1.5
‑
2.5；优选地，步骤(1)所述开环反应的条件包括：反应温度为190
‑
260℃，压力为0.2
‑
1.5MPa，反应停留时间为5
‑
40min；进一步优选地，步骤(1)所述开环反应的条件包括：反应温度为190
‑
240℃，压力为0.2
‑
1.0MPa，反应停留时间为15
‑
30min。4.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的方法，其中，所述铌基催化剂选自一氧化铌、二氧化铌、三氧化二铌、五氧化二铌、铌酸和磷酸氧铌中的至少一种；优选地，所述铌基催化剂选自五氧化二铌、铌酸和磷酸氧铌中的至少一种。5.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的方法，其中，所述铌基催化剂的加入量为第一部分丁内酯和甲胺总质量的0.1
‑
10％，优选为0.1
‑
8％。...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋奇，郑均林，杨德琴，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：