N，n-二甲基甲醯胺的純化方法
2023-06-06 03:44:11 4
專利名稱：N，n-二甲基甲醯胺的純化方法
技術領域：
本發明涉及含有甲酸雜質的N， N—二甲基甲醯胺溶液的純化方法。更具體地說，是一 種通過貴金屬催化法促使N, N—二甲基甲醯胺溶液中所含甲酸遭到分解破壞的純化處理法。
背景技術：
N， N-二甲基甲醯胺(N， N-dimethylformamide，簡稱DMF)，結構式為HCON(CH3)2。 常溫下它是一種無色、透明的粘性液體，熔點:-61'C，沸點153t:，相對密度0.9487,它極 性強，並有一定毒性。DMF具有很強的溶解能力，曾被譽為"萬能溶劑"，作為重要的化工 原料以及性能優良的溶劑，主要應用於聚氨酯、腈綸、醫藥、農藥、染料、電子等行業。在 聚氨酯行業中作為洗滌固化劑，主要用於溼法合成革生產；在農藥行業中用於合成高效低毒 農藥殺蟲劑；在染料行業作為染料溶劑；在電子行業作為鍍錫零部件的淬火劑及電路板的清 洗劑等。
在無酸、鹼、水存在下，DMF即使加熱到沸點也是比較穩定的，但是DMF在水存在的 條件下會發生水解，酸、鹼以及有氧的條件都會對水解起催化作用，這對DMF的純度及使 用會產生很大的影響。DMF水解生成甲酸和二甲胺，甲酸的生成將進一步促進水解的進行
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同時甲酸還能與DMF形成具有高沸點共沸物，使的DMF的精製更加困難。因此，尋找適 當的方法對DMF溶液中甲酸進行脫除具有一定的實際意義。
目前，國際上在DMF生產過程中，通常用於去除DMF溶液中甲酸的方法有蒸餾、中 和以及吸附等。但是這些方法都有可能導致DMF發生部分分解或引入新的雜質，不利於提 高DMF產品的品質，或由於使用高溫高壓，需要大量的能源和相關的設備，工業化生產投 資大，導致生產成本增加。
發明內容
本發明是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種反應條件溫和、設備投資小、 生產成本低，行之有效的N， N—二甲基甲醯胺的純化方法，本發明方法將甲酸催化分解成 C02和H2，使整個系統中不會引入新的雜質。
本發明解決技術問題所採用的技術方案是
本發明N， N—二甲基甲醯胺的純化方法的特點是在缺氧的條件下，含甲酸的DMF溶 液與負載型金屬催化劑相接觸，進行催化反應，DMF溶液中的甲酸在經過催化反應後轉化 生成二氧化碳和氫氣，完成DMF溶液的純化處理。
本發明純化方法的特點也在於 所述方法的工藝過程為
a、 首先用氫氣還原法對所述負載型金屬催化劑進行活化處理，然後將活化的負載型金 屬催化劑放置於固定床反應器內，並保證催化劑不會流失，通入惰性氣體以排除反應器中可 能存在的氧氣，控制反應器的溫度為80-150'C，壓力為常壓；
b、 在保持通入惰性氣體的條件下，通入待處理的含甲酸的DMF溶液，使DMF溶液與催 化劑之間充分接觸，經過10 — 60分鐘的催化反應，獲得純化的DMF溶劑。
本發明純化方法的特點還在於
所述負載型金屬催化劑的催化劑載體為活性炭、A1203或MgO。
所述負載型金屬催化劑的負載活性金屬為鈀(Pd)、銠(Rh)或鉑(Pt)，所述負載活性 金屬在催化劑中的質量百分比為0.1 10%; 所述的惰性氣體為氮氣或氬氣。
與已有技術相比，本發明的有益效果體現在
1、 本發明方法中所包含的主要的化學反應為
ZfCOO/f "'— >co2個+//2個 顯然，使用貴金屬催化法可以將甲酸分解成C02和H2，不引入新的雜質，並且不會對DMF 產品產生任何影響。
2、 雖然，催化反應本身可在任何傳統的常溫常壓催化氧化反應器中實施，但由於DMF 在有氧和較高的溫度下易發生分解反應，本發明方法中設定反應溫度在80—15(TC，可以顯 著提高反應效率。
3、 本發明方法操作簡便，既可間歇式進行也可連續處理，具有高效和反應條件溫和的 特點，所需設備簡單，消耗能量低，為處理含甲酸廢水和脫除其他有機溶液中甲酸提供了一 種新途徑。
4、 本發明方法合理使用惰性氣體，可以有效地同時去除溶解在溶液中的C02、 ft和02。
圖1為實施本發明催化分解DMF溶液中的甲酸所使用的固定床反應器結構示意圖。 圖中標號l氣體入口、 2產品出口、 3氣體出口、 4物料進口。 以下通過具體實施方式
，並結合附圖對本發明作進一步描述。
具體實施例方式
實施例1:用鉑碳催化劑用來脫除DMF溶液中的甲酸雜質，相應的反應步驟如下1、 催化劑預處理將50g鉑碳催化劑，加入到固定床反應器內，鉑在鉑碳催化劑中的質量百分比為1%， 如圖1所示。圖中氣體入口 1和產品出口 2處在反應器的下部，氣體出口3和物料進口4處 在反應器的上部。在常壓下，反應器加熱到25(TC並用氮氣置換出反應器內的空氣。然後用 氫氣置換出反應器內的氮氣，將鉑碳催化劑還原使催化劑處於活化狀態，反應半小時後，用 氮氣趕走反應器內的氫氣。2、 DMF溶液中的甲酸脫除當反應器內保持溫度為IO(TC時，從固定床頂部連續通入含甲酸雜質的DMF溶液，流 量保持為0.2mL/s，甲酸濃度為0.2mol/L，保持在反應器內的催化反應時間為30分鐘，從 反應器底部可以得到純化後的DMF產品，經分析甲酸的去除率達到了 100%。實施例2:選用的催化劑為鈀碳催化劑粉末，鈀在鈀碳催化劑中的質量百分比為1%，其他內容與 實施例1相同，最後經過分析，甲酸的去除率達到了 96%。實施例3:催化反應所用的溫度為150°C，其他內容與實施例l相同，最後經過分析，甲酸的去除 率達到了 95%。
權利要求
1、N，N-二甲基甲醯胺的純化方法，其特徵是在缺氧的條件下，含甲酸的DMF溶液與負載型金屬催化劑相接觸，進行催化反應，DMF溶液中的甲酸在經過催化反應後轉化生成二氧化碳和氫氣，完成DMF溶液的純化處理。
2、 根據權利要求1所述的n， n—二甲基甲醯胺的純化方法，其特徵是所述方法的工 藝過程為a、 首先用氫氣還原法對所述負載型金屬催化劑進行活化處理，然後將活化的負載型金 屬催化劑放置於固定床反應器內，並保證催化劑不會流失，通入惰性氣體以排除反應器中可 能存在的氧氣，控制反應器的溫度為80-15(TC，壓力為常壓；b、 在保持通入惰性氣體的條件下，通入待處理的含甲酸的DMF溶液，使DMF溶液與催 化劑之間充分接觸，經過10 — 60分鐘的催化反應，獲得純化的DMF溶劑。
3、 根據權利要求1或2所述的n， n—二甲基甲醯胺的純化方法，其特徵是 所述負載型金屬催化劑的催化劑載體為活性炭、A1203或MgO。所述負載型金屬催化劑的負載活性金屬為鈀(Pd)、銠(Rh)或鉑(Pt)，所述負載活性 金屬在催化劑中的質量百分比為0.1 10%; 所述的惰性氣體為氮氣或氬氣。
全文摘要
N，N-二甲基甲醯胺的純化方法，其特徵是在缺氧的條件下，含甲酸的DMF溶液與負載型金屬催化劑相接觸，進行催化反應，DMF溶液中的甲酸在經過催化反應後轉化生成二氧化碳和氫氣，完成DMF溶液的純化處理。本發明方法將甲酸催化分解成CO2和H2，反應條件溫和、設備投資小、生產成本低，行之有效，整個系統中不會引入新的雜質。
文檔編號C07C233/03GK101157626SQ20071013515
公開日2008年4月9日 申請日期2007年10月26日 優先權日2007年10月26日
發明者姚運金, 鵬 崔 申請人:合肥工業大學