生产甲基吡咯烷酮的方法技术

本发明专利技术涉及精细化工产品制备的技术领域，一种生产甲基吡咯烷酮的方法。一种生产甲基吡咯烷酮的方法，该方法包括如下步骤：(1)将丁内酯与甲胺进行开环反应得到物流1；(2)在催化剂存在条件下，将物流1、氢气以及任选地水进行成环反应；其中，步骤(1)所述开环反应中，丁内酯的转化率不低于80％。本发明专利技术中提供的方法具有反应时间短，能耗低和合成效率高的优点。能耗低和合成效率高的优点。能耗低和合成效率高的优点。

【技术实现步骤摘要】
生产甲基吡咯烷酮的方法


[0001]本专利技术涉及精细化工产品制备的
，具体涉及一种生产甲基吡咯烷酮的方法。

技术介绍

[0002]N
‑
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。N
‑
甲基吡咯烷酮的生产技术主要有4种：γ
‑
丁内酯与单甲基胺无催化合成工艺、γ
‑
丁内酯与混合甲基胺连续无催化合成工艺、γ
‑
丁内酯与单甲基胺催化合成工艺以及1，4
‑
丁二醇催化脱氢
‑
胺化工艺。
[0003]专利申请CN 1263523A中公开了γ
‑
丁内酯与单甲基胺无催化反应合成N
‑
甲基吡咯烷酮，由于没有催化剂反应则需要较高的温度和压力，如250
‑
310℃的反应温度和3
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9MPa的压力，且反应时间长，总流程需要2
‑
6h。专利申请CN 1384820A中公开了一种通过γ
‑
丁内酯和混合甲基胺反应生产N
‑
甲基吡咯烷酮的方法，巴斯夫对上述工艺进行了改进，包含3个串联反应工序，3个工序温度逐级升高，工序3的反应温度为280℃，总反应时间4h以上，压力在4
‑
10MPa。韩国SK公司探索研究了分子筛催化合成工艺，该工艺采用纯度为99.0％以上的γ
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丁内酯和40％的单甲胺溶液作原料，复合稀土铈/ZSM催化剂的加入量为单甲胺溶液的0.01％
‑
0.5％，其中稀土铈的含量为1％
‑
10％，反应温度为180
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250℃，反应压力为4.0
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6.0MPa，停留时间为0.5
‑
2.5h(Y S Yoon，H K Shin，B S Kwak.Ring conversion of γ
‑
butyrolactoneintoN
‑
methyl
‑2‑
pyrrolidone over modified zeolites.Catalysis Communications,2002,3:349
‑
355.)。采用1，4
‑
丁二醇的直接脱氢反应后胺化反应，虽然会省去中间步骤，减少工艺操作和能耗，但副反应多，分离提纯有难度，目前不是主流方法。
[0004]目前，市场上主流的N
‑
甲基吡咯烷酮的工艺主要是戊内酯为原料与甲胺进行反应制备，但主要存在流程长，反应压力和反应温度较高的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服现有技术中生产甲基吡咯烷酮过程中流程长，反应压力和反应温度较高的问题，提供一种生产甲基吡咯烷酮的方法，该方法具有反应时间短，能耗低和合成效率高的优点。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供一种生产甲基吡咯烷酮的方法，该方法包括如下步骤：
[0007](1)将丁内酯与甲胺进行开环反应得到物流1；
[0008](2)在催化剂存在条件下，将物流1、氢气以及任选地水进行成环反应；
[0009]其中，步骤(1)所述开环反应中，丁内酯的转化率不低于80％。
[0010]优选地，步骤(1)所述开环反应中，丁内酯的转化率为80
‑
100％，进一步优选为85
‑
100％。
[0011]本专利技术通过将反应分为两阶段连续进行反应，同时第二步在催化剂的作用下，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。控制第一阶段的反应深度，消除反应热点，充分发挥催化剂的作用，达到降低副产物，进一步提高反应效率的目的，优选情况下，通过微通道反应器将丁内酯和甲胺进行反应，可以实现连续操作。
附图说明
[0012]图1是本专利技术的反应流程图。
[0013]附图标记说明
[0014]1‑
缓冲罐2
‑
丁内酯+甲胺原料罐
[0015]3‑
第一微通道反应器4
‑
催化剂+内酯原料罐
[0016]5‑
氢气
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ6‑
第二微通道反应器
[0017]7‑
闪蒸罐
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ8‑
精馏塔
具体实施方式
[0018]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。
[0019]本专利技术提供一种生产甲基吡咯烷酮的方法，该方法包括如下步骤：
[0020](1)将丁内酯与甲胺进行开环反应得到物流1；
[0021](2)在催化剂存在条件下，将物流1、氢气以及任选地水进行成环反应；
[0022]其中，步骤(1)所述开环反应中，丁内酯的转化率不低于80％。
[0023]根据本专利技术的方法，优选地，步骤(1)所述开环反应中，丁内酯的转化率为80
‑
100％，优选为85
‑
100％。
[0024]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。第一阶段控制反应深度，因第二阶段的脱水成环阶段为可逆反应，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反应深度，使得丁内酯的转化率＞80％，开环反应得到酰胺中间体。第二阶段，通过加入催化剂和任选地水，并通入氢气，加速脱水环化形成N
‑
甲基吡咯烷酮，在本阶段优选加入水，加入水将进一步促进成环反应的发生。两个阶段独立连续完成，提高了反应效率，使整个反应在相对温和的条件下完成。
[0025]本专利技术中，对步骤(1)中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，丁内酯和甲胺的质量比例为1：0.9
‑
4，进一步优选为1：1
‑
1.5。
[0026]根据本专利技术的方法，开环反应的条件只要使得满足丁内酯的上述转化率即可，优选地，步骤(1)中所述开环反应的条件包括：反应温度为180
‑
260℃，压力为0.2
‑
1.5MPa，反应停留时间为5
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生产甲基吡咯烷酮的方法，该方法包括如下步骤：(1)将丁内酯与甲胺进行开环反应得到物流1；(2)在催化剂存在条件下，将物流1、氢气以及任选地水进行成环反应；其中，步骤(1)所述开环反应中，丁内酯的转化率不低于80％。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，丁内酯的转化率为80
‑
100％，优选为85
‑
100％。3.根据权利要求1所述的方法，其中，丁内酯和甲胺的质量比例为1：0.9
‑
4，优选为1：1
‑
1.5；优选地，步骤(1)所述开环反应的条件包括：反应温度为180
‑
260℃，压力为0.2
‑
1.5MPa，反应停留时间为5
‑
30min；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185
‑
240℃，压力为0.2
‑
1.0MPa，反应停留时间为5
‑
20min。4.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的方法，其中，步骤(2)所述成环反应的条件包括：反应温度为120
‑
180℃，压力为0.2
‑
1.5MPa，反应停留时间为10
‑
60min；优选地，反应温度为130
‑
160℃，压力为0.2
‑
1.0MPa，反应停留时间为15
‑
45min。5.根据权利要求1
‑
4中任意一项所述的方法，其中，所述催化剂的加入量为丁内酯和甲胺总质量的0.1
‑
10％，优选为0.1
‑
5％；优选地，水的加入量为丁内酯和甲胺总质量的1...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋奇，郑均林，祁晓岚，
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：