一種合成高純度n,n－二甲基乙醯胺的方法

2023-10-25 05:18:17 7

專利名稱：一種合成高純度n,n－二甲基乙醯胺的方法
技術領域：
本發明涉及一種以冰醋酸和二甲胺為原料，在常壓條件下連續合成高純度N，N-二甲基乙醯胺的方法。
背景技術：
DMAC是一種高沸點、強極性、非質子化溶劑，具有溶解能力強、優異的熱穩定性和化學穩定性、揮發性低、不易水解、不易變色、腐蝕性低、毒性小等特點，可廣泛用於石油加工和有機合成工業領域，主要用作氨綸和腈綸等合成纖維、塑料薄膜、塗料、製藥、催化劑的溶劑。
在現有製備DMAC的技術中不是具有反應時間長、生產效率低和產品收率低等缺點，就是具有反應條件苛刻、對設備要求高、投資成本高的不足，還有DMAC的精製工藝複雜，不能通過常規的提純方法來精製，需經中和、過濾和蒸餾等工序才能得到合格產品。JP123853(CN1298382 A)提供了一種以醋酸和二甲胺為原料在1～5Mpa壓力下合成DMAC的技術，屬於高壓縮合法，該工藝的主要不足在於需要選擇耐腐蝕的特殊材質製造的高壓裝置，對設備要求高，投資費用高，且為間歇工藝。WO00/73251提出的DMAC合成工藝通過自動壓力控制閥來改進工藝，但是反應仍需在2-10pisg壓力下進行。王曉立等在《石油化工高等學校學報》P20-23上報導的「反應精餾法合成N，N-二甲基乙醯胺」，所採用的工藝為半連續法，產品純度95％。

發明內容
本發明的目的在於考慮現有技術的上述問題的基礎上，提供一種以冰醋酸和二甲胺為原料常壓連續催化反應精餾合成N，N-二甲基乙醯胺的方法，該法大大地縮短了傳統常壓縮合反應時間，極大地提高了常壓縮合法反應物轉化率、選擇性及產品的收率，使產品質量≥99.90％。
為了實現上述目的，本發明採用的技術方案是一種以冰醋酸和二甲胺為原料常壓催化反應精餾合成N，N-二甲基乙醯胺的連續方法，將二甲胺和冰醋酸按照等量摩爾比，連續加入到成鹽反應塔中，在35～55℃常壓下逆向接觸中和反應生成的醋酸胺鹽，由塔底連續加入到反應精餾塔中，當加入的醋酸胺鹽量達到反應精餾塔塔釜容積1/4～1/3時，加入催化劑，催化劑加入量為此時反應精餾裝置中醋酸胺鹽總重量的3.2～10％，再以鼓泡分散的方式通入二甲胺，以單位時間連續加入的醋酸胺鹽摩爾量計，二甲胺∶醋酸胺鹽＝0.5～2.5∶1，升溫，在150～190℃常壓下連續加入醋酸胺鹽進行分解反應，在反應精餾塔塔頂得到DMAC和水，再經連續常壓精餾得到純度≥99.90％的DMAC產品。
上述的方法，其所述的醋酸胺鹽在反應精餾裝置中的分解反應溫度為160～180℃。
上述的方法，其所述的在反應精餾裝置中醋酸胺鹽分解反應使用的催化劑為氯化鋅、醋酸鋅、氯化鎂或氯化鋁。
上述的方法，反應過程中未反應的二甲胺被回收循環使用，冰醋酸被完全轉化。
本發明的作用機理是以冰醋酸和二甲胺為原料，在催化劑作用下合成DMAC，反應方程式如下 這是一個由醋酸作為醯化劑的N-醯化反應。醋酸中醯基C原子上帶有部分正電荷，與二甲胺中的N原子上的未共用電子對相互作用，形成過渡態絡合物，最後轉化成醯胺。
CH3COOH+NH(CH3)2——→CH3COOHNH(CH3)2+ΔH-----(1)CH3COOHNH(CH3)2——→CH3CON(CH3)2+H2O-ΔH-----(2)反應(1)是一個簡單的酸鹼中和反應。反應(2)是個胺鹽脫水成醯胺的吸熱反應，其吸熱量大於反應(1)的放熱量，是決定總反應的關鍵步驟。根據熱力學分析，在整個反應過程中，提高反應溫度，增加原料二甲胺和醋酸的摩爾配比和及時將反應生成水從體系中排除，均可有利於醯胺的生成。
本發明的優點主要體現在以下幾方面1.可實現高效常壓連續化生產，極大地提高了生產效率，克服了以往因反應時間長而生產效率低的缺陷。
2.與傳統常壓縮合法相比，採用常壓催化反應精餾技術，實現了反應與精餾單元操作的部分耦合，使工藝過程簡化，反應熱利用充分。
3.該工藝過程有效地避免了DMAC產品與醋酸的共沸問題，粗產品精製處理簡單，本發明反應物轉化率和選擇性高，產品收率高，產品純度可達99.90％以上。
4.該工藝廢棄物排放少，環境友好。
具體實施例方式
實施例1冰醋酸和二甲胺按照等量摩爾比，向成鹽反應塔中連續加入600g冰醋酸和450g二甲胺，在35～55℃常壓下進行中和成鹽反應。接著，向反應精餾塔中加入300g成鹽反應產物和12g氯化鋅，升溫，再以50g/h成鹽反應產物和18L/h二甲胺連續進入反應精餾塔，在170～180℃常壓下進行分解反應，分解生成的DMAC和水由反應精餾塔塔頂連續採出，經常壓連續精餾提純處理得831g DMAC產品，其純度為99.95％。
實施例2按照實施例1的相同步驟，除了加入12g醋酸鋅之外，其餘條件保持不變，獲得了770g DMAC產品，其純度為99.80％。
實施例3按照實施例1的相同步驟，除了加入12g氯化鎂之外，其餘條件保持不變，獲得了761g DMAC產品，其純度為99.68％。
實施例4
按照實施例1的相同步驟，除了加入12g氯化鋁之外，其餘條件保持不變，獲得了729g DMAC產品，其純度為99.40％。
實施例5冰醋酸和二甲胺按照等量摩爾比，向成鹽反應塔中連續加入10800g冰醋酸和8100g二甲胺，在35～55℃常壓下進行中和成鹽反應。接著，向反應精餾塔中加入300g成鹽反應產物和12g氯化鋅，升溫，再以100～105g/h成鹽反應產物和24L/h二甲胺連續加入反應精餾塔，在170～180℃常壓下進行分解反應，分解生成的DMAC和水由反應精餾塔塔頂連續採出，經常壓連續精餾提純處理得DMAC產品。該連續反應進行了180h，獲得的DMAC產品純度為99.96％，產品收率為96.25％。
權利要求
1.一種合成高純度N，N-二甲基乙醯胺的方法，其特徵在於將二甲胺和冰醋酸按照等量摩爾比，連續加入到成鹽反應塔中，在35～55℃常壓下逆向接觸中和反應生成醋酸胺鹽，將醋酸胺鹽由塔底連續加入到反應精餾塔中，當加入的醋酸胺鹽量達到反應精餾塔塔釜容積1/4～1/3時，加入催化劑，催化劑加入量為此時反應精餾裝置中醋酸胺鹽總重量的3.2～10％，再以鼓泡分散的方式通入二甲胺，以單位時間連續加入的醋酸胺鹽摩爾量計，二甲胺∶醋酸胺鹽＝0.5～2.5∶1，升溫，在150～190℃常壓下連續加入醋酸胺鹽進行分解反應，在反應精餾塔塔頂得到N，N-二甲基乙醯胺和水，再經連續常壓精餾得到高純度N，N-二甲基乙醯胺產品，催化劑為氯化鋅、醋酸鋅或氯化鎂。
2.根據權力要求1所述的方法，其所述的醋酸胺鹽在反應精餾裝置中的分解反應溫度為160～180℃。
全文摘要
本發明涉及一種以冰醋酸和二甲胺為原料，在常壓條件下連續合成高純度N，N－二甲基乙醯胺的方法，將二甲胺和冰醋酸按照等量摩爾比，在35～55℃常壓下逆向接觸中和反應生成醋酸胺鹽，將醋酸胺鹽由塔底連續加入到反應精餾塔中，當加入的醋酸胺鹽量達到反應精餾塔塔釜容積1/4～1/3時，加入催化劑氯化鋅、醋酸鋅或氯化鎂，加入量為此時反應精餾裝置中醋酸胺鹽總重量的3.2～10％，再以鼓泡分散的方式通入二甲胺，以單位時間連續加入的醋酸胺鹽摩爾量計，二甲胺∶醋酸胺鹽＝0.5～2.5∶1，升溫，在150～190℃常壓下連續加入醋酸胺鹽進行分解反應，在反應精餾塔塔頂得到N，N－二甲基乙醯胺和水，再經連續常壓精餾得到高純度產品，本發明反應物轉化率和選擇性高，產品收率高，產品純度可達99.90％以上。
文檔編號C07C231/00GK101092374SQ20061009001
公開日2007年12月26日 申請日期2006年6月23日 優先權日2006年6月23日
發明者張躍, 劉乃青, 嚴生虎, 韓鐵良, 沈介發, 曲世宏, 馬錦國, 劉長清, 盛光, 劉建武, 肖建業, 呂日紅, 吳永祥 申請人:中國石油天然氣集團公司, 吉化集團公司