制备3-甲基吡啶的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种制备3-甲基吡啶的方法及系统。根据本发明专利技术实施例的制备3-甲基吡啶的方法包括以下步骤：使2-甲基-1,5-戊二胺在催化剂的作用下发生反应，得到反应产物,所述反应产物中含有3-甲基吡啶、H2、NH3以及副产物；对所述反应产物进行第一冷凝分离，得到气态的H2与NH3的混合物和液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物；以及对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行分离，得到3-甲基吡啶，其中，所述催化剂中含有γ-Al2O3，所述副产物包括吡啶、3-甲基哌啶、3,5-二甲基吡啶、3-甲基-5-乙基吡啶。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制备3-甲基吡啶的方法和系统。
技术介绍
作为一种重要的精细化工原料，3-甲基吡啶不仅在医药领域和农药领域有广泛应用，还能够用作合成香料、染料、溶剂、酒精变性剂和橡胶硫化促进剂等的中间体，用途非常广泛。工业上曾经采用过的3-甲基吡啶的生产方法主要有煤焦油提取法、丙烯醛氨法以及醛氨法(即以乙醛及其衍生物、甲醛和氨(胺、铵)为原料)，其中醛氨法是目前3-甲基吡啶的主要生产方法。但是，3-甲基吡啶仅是该法的副产物，催化剂的低选择性是一个很突出的问题。此外，提出了使用2-甲基-1，5-戊二胺合成3-甲基吡啶，然而目前使用的催化剂价格昂贵，容易失活，这限制了其在工业上的应用。另一方面，在反应产物的分离方面也存在着一些问题。例如，，虽然副产物3-甲基哌啶与3-甲基吡啶的沸点相差十几度，但是因为性质相似，在对产品的纯度有一定的要求时，需要较高的回流比才能满足分离要求，从而能耗较高。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种能够有效制备3-甲基吡啶的方法。本专利技术的另一个目的在于提出一种能够有效制备3-甲基吡啶的系统。根据本专利技术第一方面实施例的制备3-甲基吡啶的方法，制备3-甲基吡啶的方法，包括以下步骤使2-甲基-1，5-戊二胺在催化剂的作用下发生反应，得到反应产物，所述反应产物中含有3-甲基吡唆、H2、NH3以及副产物；对所述反应产物进行第一冷凝分离，得到气态的H2与NH3的混合物和液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物；以及对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行分离，得到3-甲基吡啶，其中，所述催化剂中含有Y-Al2O3，所述副产物包括吡啶、3-甲基哌啶、3，5- 二甲基吡唆、3-甲基-5-乙基吡啶。根据本专利技术的实施例的制备3-甲基吡啶的方法，采用了催化剂中富含Y-Al2O3,而Y -Al2O3是一种活性很强的催化剂，能够有效地以2-甲基-1，5-戊二胺为原料制备3-甲基吡啶，且安全可靠，催化剂耐失活能力大大提高，并且可以显著降低生产成本。根据本专利技术的实施例，作为原料的2-甲基-1，5-戊二胺的来源并不受特别限制，例如，可以来源于己二腈工艺的副产物2-甲基戊二腈经过加氢得到。通过对己二腈工艺的副产物的进一步利用，可以提高整个工艺的经济价值。根据本专利技术的实施例，所述催化剂中还含有选自α-Α1203、δ -Al2O3^ Π_Α1203、κ -Al2O3-, Y _Α1203、θ _Α1203、X —Al2O3 和 P —Al2O3 中的任一种。根据本专利技术的一些实施例，对所述液态的3 -甲基吡啶与所述副产物的混合物进行分离具体包括对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行第一精馏，分别得到第一轻组分和第一重组分，所述第一轻组分含有吡啶与3-甲基哌啶，所述第一重组分含有3-甲基吡唆、3，5- 二甲基吡啶与3-甲基-5-乙基吡啶；和对所述第一重组分进行第二精馏，分别得到第二轻组分和第二重组分，所述第二轻组分为3-甲基吡啶，所述第二重组分含有3，5- 二甲基吡啶与3-甲基-5-乙基吡啶。由于相似相容原理，NH3在含3-甲基吡啶的液体混合物中具有一定的溶解性，存在难以一次性彻底分离的问题(即难以通过第一冷凝分离而将NH3从含3-甲基吡啶的液体混合物中彻底分离出来)，这除了会影响产品的质量，也会增加分离的成本。而根据本专利技术的上述实施例，通过对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行第一精馏，残留的极少量的NH3可以作为第一轻组分中的成分而被分离(作为一例，例如可以如后述混杂在第四精馏的吡啶中)，从而可以进一步提高3-甲基吡啶的品质。此外，根据上述实施例，通过第一精馏可以成功地将3-甲基哌啶与3-甲基吡啶进行有效地分离，从而有助于进一步提闻3-甲基卩比唳的广品品质。在进一步的示例中，对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行分离还包括对所述第二重组分进行第三精馏，分别得到3，5- 二甲基吡啶和3-甲基-5-乙基吡啶；对所述气态的H2与NH3的混合物进行分离，分别得到H2和NH3 ;对所述第一轻组分进行第四精馏，以分别得到吡啶和3-甲基哌啶；和对所述第四精馏得到的所述吡啶通过第二冷凝进行提纯，以得到提纯后的吡啶。需要说明的是，第四精馏得到的吡啶中可能含有少量的氨气，为了得到高纯的吡啶，可以对其进行进一步冷凝处理。此外，需要说明的是，气态的H2与NH3的混合物进行分离方法没有特殊的限制，例如可以采用冷凝法、吸收法和吸附法等。吸收法在气体分离方面应用较广，氨吸收剂主要有水、有机溶剂、无机盐等。吸附法因为吸附剂再生易于操作，能耗低，目前研究较多，氨吸附剂主要有活性炭、硅胶、氧化铝、沸石分子筛等目前国内应用较广的冷凝分离法或水吸收法进行H2与NH3的分离。 根据本专利技术的另一些实施例，对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行分离包括对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行第五精馏，分别得到第三轻组分和第三重组分，所述第三轻组分含有吡啶，所述第三重组分含有3-甲基哌啶、3-甲基吡啶、3，5- 二甲基吡啶与3-甲基-5-乙基吡啶；对所述第三重组分进行第六精馏，分别得到第四轻组分和第四重组分，所述第四轻组分为3-甲基哌啶，所述第四重组分含有3-甲基吡唆、3，5-二甲基吡啶与3-甲基-5-乙基吡啶；和对所述第四重组分进行第七精馏，分别得到第五轻组分和第五重组分，其中，所述第五轻组分为3-甲基吡啶，所述第五重组分含有3，5- 二甲基吡啶和3-甲基-5-乙基吡啶。在进一步的示例中，对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行分离还包括对所述第五重组分进行第八精馏，分别得到3，5- 二甲基吡啶和3-甲基-5-乙基吡啶；对所述气态的H2与NH3的混合物进行分离，分别得到H2和NH3 ;和对所述第三轻组分通过第三冷凝进行提纯，以得到提纯后的吡啶。同样地，需要说明的是，第三轻组分中可能含有少量的氨气，为了得到高纯的吡啶，可以对第三轻组分进行进一步冷凝处理。根据本专利技术第二方面实施例的用于制备3-甲基吡啶的系统，包括反应装置，所述反应装置设置有催化剂，所述催化剂中含有Y-Al2O3，以便使2-甲基-1，5-戊二胺在所述反应装置中发生反应而得到含有3-甲基吡啶的反应产物；第一冷凝分离装置，所述第一冷凝分离装置与所述反应装置相连以便对所述反应产物进行冷凝分离得到气态的H2与NH3的混合物和液态的3-甲基吡啶与副产物的混合物，其中所述副产物包括吡唆、3-甲基哌啶、3，5-二甲基吡唆、3-甲基-5-乙基吡啶；以及3-甲基吡啶分离装置，所述3-甲基吡啶分离装置用于从所述态的3-甲基吡啶与副产物的混合物中分离3-甲基吡啶。根据本专利技术的用于制备3-甲基吡啶的系统，采用的催化剂中富含Y-Al2O3，而Y -Al2O3是一种活性很强的催化剂，能够有效地以2-甲基-1，5-戊二胺为原料制备3-甲基吡啶，且安全可靠，催化剂耐失活能力大大提高，并且可以显著降低生产成本。根据本专利技术的实施例，所述催化剂中还可以含有选自α-Α1203、δ _Α1203、Π_Α1203、κ -Al2O3-, Y-Al2O3、θ —Α1203、χ-Al2O3 和 P-Al2O3 中的任一种。根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备3?甲基吡啶的方法，其特征在于，包括以下步骤：使2?甲基?1,5?戊二胺在催化剂的作用下发生反应，得到反应产物,所述反应产物中含有3?甲基吡啶、H2、NH3以及副产物；对所述反应产物进行第一冷凝分离，分别得到气态的H2与NH3的混合物和液态的3?甲基吡啶与所述副产物的混合物；以及对所述液态的3?甲基吡啶与所述副产物的混合物进行分离，得到3?甲基吡啶，其中，所述催化剂中含有γ?Al2O3，所述副产物包括吡啶、3?甲基哌啶、3,5?二甲基吡啶、3?甲基?5?乙基吡啶。

【技术特征摘要】
1.一种制备3-甲基吡啶的方法，其特征在于，包括以下步骤 使2-甲基-1，5-戊二胺在催化剂的作用下发生反应，得到反应产物，所述反应产物中含有3-甲基吡唆、H2、NH3以及副产物； 对所述反应产物进行第一冷凝分离，分别得到气态的H2与NH3的混合物和液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物；以及 对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行分离，得到3-甲基吡啶， 其中，所述催化剂中含有Y-Al2O3, 所述副产物包括吡啶、3-甲基哌啶、3，5- 二甲基吡唆、3-甲基-5-乙基吡啶。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化剂中还含有选自α-Α1203、δ -Al2O3、π_Α1203、κ -Al2O3、θ _Α1203、χ —Al2O3 和 P —Al2O3 中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行分离具体包括 对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行第一精馏，分别得到第一轻组分和第一重组分，所述第一轻组分含有吡啶与3-甲基哌啶，所述第一重组分含有3-甲基吡啶、3，5- 二甲基吡啶与3-甲基-5-乙基吡啶；和 对所述第一重组分进行第二精馏，分别得到第二轻组分和第二重组分，所述第二轻组分为3-甲基吡啶，所述第二重组分含有3，5- 二甲基吡啶与3-甲基-5-乙基吡啶。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行分离还包括 对所述第二重组分进行第三精馏，分别得到3，5-二甲基吡啶和3-甲基-5-乙基吡啶； 对所述气态的H2与NH3的混合物进行分离，分别得到H2和NH3 ； 对所述第一轻组分进行第四精馏，以分别得到吡啶和3-甲基哌啶；和 对所述第四精馏得到的所述吡啶通过第二冷凝进行提纯，以得到提纯后的吡啶。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行分离包括 对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行第五精馏，分别得到第三轻组分和第三重组分，所述第三轻组分含有吡啶，所述第三重组分含有3-甲基哌啶、3-甲基吡啶、3，5-二甲基吡啶与3-甲基-5-乙基吡啶； 对所述第三重组分进行第六精馏，分别得到第四轻组分和第四重组分，所述第四轻组分为3-甲基哌啶，所述第四重组分含有3-甲基吡啶、3，5- 二甲基吡啶与3-甲基-5-乙基吡啶；和 对所述第四重组分进行第七精馏，分别得到第五轻组分和第五重组分，其中，所述第五轻组分为3-甲基吡啶，所述第五重组分含有3，5- 二甲基吡啶和3-甲基-5-乙基吡啶。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行分离还包括 对所述第五重组分进行第八精馏，分别得到3，5-二甲基吡啶和3-甲基-5-乙基吡啶； 对所述气态的H2与NH3的混合物进行分离，分别得到H2和NH3 ;和 对所述第三轻组分通过第三冷凝进行提纯，以得到提纯后的吡啶。7.一种用于制备3-甲基吡啶的系统，其特征在于，包括反应装置，所述反应装置设置有催化剂，所述催化剂中含有Y-Al2O3,以便使2-甲基-1，5-戊二胺在所述反应装置中发生反应而得到含有3-甲基吡啶的反应产物； 第一冷凝分离装置，所述第一冷凝分离装置与所述反应装置相连以便对所述反应产物进行冷凝分离得到气态的H2与NH3的混合物和液态的3-甲基吡啶与副产物的混合物，其中所述副产物包括吡啶、3-甲基哌啶、3，5- 二甲基吡唆、3-甲基-5-乙基吡啶；以及 3-甲基吡啶分离装置，所述3-甲基吡啶分离装置用于从所述态的3-甲基吡啶与副产物的混合物中分离3-甲基吡啶。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述催化剂中还含有选自α_Α1203、δ -Al2O3、π_Α1203、κ -Al2O3、θ _Α1203、χ —Al2O3 和 P —Al2O3 中的一种或多种。9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述反应装置是固定床反应器、流化床反应器或移动床反应器。10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一冷凝分离装置为温度_15°C、压力为O.1MPa的气液分离罐。11.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述3-甲基吡啶分离装置包括 第一精馏塔，所述第一精...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩明汉，丁佐纯，王金福，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：