CN105152962A - N-异丙基羟胺的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种N-异丙基羟胺的制备方法,以异丙胺为原料,去离子水为溶剂,钛硅分子筛为催化剂,双氧水作为氧化剂进行反应制备N-异丙基羟胺。催化剂优选为钛硅分子筛TS-1或TS-2。本发明采用价廉易得的异丙胺为原料,采用高定向性的钛硅分子筛TS-1或TS-2为催化剂,工艺简单易操作,催化剂TS-1或TS-2可直接用过滤器过滤,易分离,设备技术要求低,容易实现工业化生产。

Description

N-异丙基羟胺的制备方法
技术领域
本发明涉及一种N-异丙基羟胺的制备方法。
背景技术
N-异丙基羟胺,通常简写为IPHA,属于仲烷基羟胺类物质。由于具有阻聚剂和端聚抑制剂的性能,主要用作丁苯橡胶、丁晴橡胶生产中的阻聚剂和端聚抑制剂。也用在火力发电给水系统溶解和去除氧的除氧剂。此外它有较好挥发性,有很强的还原性。N-异丙基羟胺被氧化后的氧化产物丙酮肟仍可以继续与氧反应,因此常用作锅炉炉垢的除氧剂与炉壁的防护剂。
N-异丙基羟胺的传统制备方法是2-硝基丙烷高压氢化法,该法不仅原料价格昂贵,来源困难,而且2-硝基丙烷和氢气都是易燃易爆物质,生产过程存在工艺操作条件苛刻,环境要求高,设备投入大等缺点。专利公开号CN1709862A提出了一种以二异丙胺为原料的制备方法,该方法采用二氧化碳或希夫碱金属化合物作催化剂,双氧水作氧化剂,需将二异丙胺先氧化成硝酮,再酸化成盐,最后用碱中和得到目的产物。该法原料易得,收率也较高,但存在二氧化碳计量麻烦,催化剂合成条件苛刻,且该方法步骤繁琐,工艺放大有一定困难等缺点。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的是提供一种N-异丙基羟胺的制备方法,工艺简单易操作,易分离,设备技术要求低,容易实现工业化生产。
本发明所述的N-异丙基羟胺的制备方法,以异丙胺为原料,去离子水为溶剂,钛硅分子筛为催化剂,双氧水作为氧化剂进行反应制备N-异丙基羟胺。
其中:
双氧水质量浓度为10-50%,优选25%-35%;异丙胺与双氧水的摩尔比为1:0.5-5,优选1:0.5-2,更优选1:0.8-1.5。
反应所用的溶剂为去离子水,异丙胺与溶剂的质量比为1:1-10,优选1:2-4。
异丙胺与催化剂的质量比为1:0.05-0.5,优选1:0.08-0.2。催化剂为钛硅分子筛,优选为TS-1或TS-2,更优选TS-1,外购或自制均可,但优选分子筛的粒径小于1μm。
反应温度控制在30-90℃,优选50℃-70℃,反应压力为常压。
本发明的化学原理如下:
含有α-H的异丙胺与双氧水作用,能被氧化成N-异丙基羟胺、亚硝基丙烷、丙酮肟以及它们的一系列同分异构体。在TS-1或TS-2等硅钛型分子筛的作用下,反应呈现较高的选择性,异丙胺先被氧化成N-异丙基羟胺,即:
N-异丙基羟胺能被进一步氧化成丙酮肟:
本发明所述的N-异丙基羟胺的制备方法,包括以下步骤:
(1)将计量好的异丙胺、去离子水、钛硅分子筛装入反应釜,在常压下搅拌升温到30-90℃,开始向反应釜内滴加双氧水进行氧化反应;
(2)反应完毕后,过滤除去反应物料中的催化剂,滤液送入精馏塔,在0.03Mpa的真空条件下收取50-80℃丙酮肟的水溶液;
(3)收取的丙酮肟的水溶液经浓缩、结晶、离心得到联产丙酮肟;
(4)塔底的釜液经冷却、结晶、过滤得到N-异丙基羟胺晶体,经蒸馏水配制得到N-异丙基羟胺的水溶液。
其中:
步骤(1)中滴加双氧水的时间控制在1-3hr,双氧水加料结束后继续保温反应1-3hr,反应结束。
H2O2的用量对产品的选择性有很大的影响,但也可根据H2O2投料量调节目的产品(N-异丙基羟胺的水溶液和丙酮肟)的比例。
步骤(2)中过滤采用微滤装置,确保催化剂回收率,降低生产成本。
在精馏塔中先在常压条件下精馏收取33-45℃段馏分回收异丙胺的水溶液供下次反应套用,再在0.03Mpa的真空条件下收取50-80℃丙酮肟的水溶液。
步骤(2)中精馏塔的理论塔板数NT=10-20,精馏回收异丙胺的水溶液时回流比R=0.5-5,在0.03Mpa的真空条件下收取50-80℃丙酮肟的水溶液时回流比R=0.5-5。精馏工艺可采用间歇精馏或连续精馏,精馏塔选用填料塔或板式塔。
步骤(4)中将得到的N-异丙基羟胺晶体经蒸馏水配制得到N-异丙基羟胺的水溶液,这是因为N-异丙基羟胺一般作为丁苯橡胶、丁晴橡胶生产中的阻聚剂和端聚抑制剂使用,而两种橡胶都是用水作为扩散体系的,配制成水溶液的低浓度N-异丙基羟胺更不容易变质,且在橡胶合成中可直接使用,相溶性好;优选将得到的N-异丙基羟胺晶体经蒸馏水配制得到15%的N-异丙基羟胺的水溶液。
本发明步骤(4)得到的丙酮肟,是医药、农药和染料工业常用的原料,也是一种性能优异的水处理剂和化学除氧剂,主要用作工业锅炉给水的化学除氧剂,具有用量少,效率高,无毒、无环境污染等优点,具有良好的市场空间。
综上所述,本发明具有以下优点:
本发明采用价廉易得的异丙胺为原料,采用高定向性的钛硅分子筛TS-1或TS-2为催化剂,工艺简单易操作,催化剂TS-1或TS-2可直接用过滤器过滤,易分离,设备技术要求低,容易实现工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
将计量的1kg异丙胺、2kg去离子水打入装有0.05kg钛硅分子筛催化剂的釜式反应器中,反应釜的回流冷凝器开始通入冷却水,在常压下搅拌升温到35℃,开始向反应釜内滴加质量浓度为30%双氧水2.0Kg,滴加时间控制在2hr,双氧水滴加结束后继续保温反应2hr,反应结束。反应液取样,用气相色谱分析反应液成分。用微滤器滤除反应液中的分子筛催化剂,得到的滤液送入精馏塔。在常压条件下精馏收集33-45℃段馏分回收异丙胺的水溶液,再在0.03MPa真空条件下收取50-80℃丙酮肟的水溶液。
塔底的釜液经冷却、结晶、过滤得到N-异丙基羟胺晶体,用蒸馏水配制得15%的N-异丙基羟胺的水溶液。丙酮肟的水溶液经薄膜蒸发器浓缩、结晶、离心得到联产丙酮肟。
气相色谱的分析表明:异丙胺的转化率95%,N-异丙基羟胺的选择性51%,丙酮肟的选择性43%。
实施例2
将计量的1kg异丙胺、2kg去离子水打入装有0.21kg钛硅分子筛TS-1催化剂的釜式反应器中,反应釜的回流冷凝器开始通入冷却水,在常压下搅拌升温到90℃,开始向反应釜内滴加质量浓度为30%双氧水0.9Kg,滴加时间控制在4hr,双氧水滴加结束后继续保温反应2hr,反应结束。反应釜采样,用气相色谱分析反应液的成分。用微滤器滤除反应液中的分子筛催化剂,得到的滤液送入精馏塔。在常压条件下精馏收集33-45℃段馏分回收异丙胺的水溶液,再在0.03MPa真空条件下收取50-80℃丙酮肟的水溶液。塔底的釜液经冷却、结晶、过滤得到N-异丙基羟胺晶体,用蒸馏水配制得15%的N-异丙基羟胺的水溶液。丙酮肟的水溶液经薄膜蒸发器浓缩、结晶、离心得到联产丙酮肟。
气相色谱的分析结果表明:异丙胺的转化率94%,N-异丙基羟胺的选择性42%,丙酮肟的选择性55%。
实施例3
向反应釜内滴加质量浓度为30%双氧水9.8Kg,滴加时间控制在4hr,钛硅分子筛催化剂的加入量为0.49Kg,控制反应温度为55℃,其余同实施例2。气相色谱的分析结果见表1。
实施例4
向反应釜内滴加质量浓度为30%双氧水1.92Kg,滴加时间控制在2hr,钛硅分子筛催化剂的加入量为0.12Kg,控制反应温度为50℃,其余同实施例2。气相色谱的分析结果见表1。
表1实施例1-4所用原料的含量及实验测试结果

Claims (10)

1.一种N-异丙基羟胺的制备方法,其特征在于:以异丙胺为原料,去离子水为溶剂,钛硅分子筛为催化剂,双氧水作为氧化剂进行反应制备N-异丙基羟胺。
2.根据权利要求1所述的N-异丙基羟胺的制备方法,其特征在于:催化剂为钛硅分子筛TS-1或TS-2。
3.根据权利要求1所述的N-异丙基羟胺的制备方法,其特征在于:双氧水质量浓度为10-50%;异丙胺与双氧水的摩尔比为1:0.5-5。
4.根据权利要求1所述的N-异丙基羟胺的制备方法,其特征在于:异丙胺与溶剂的质量比为1:1-10;异丙胺与催化剂的质量比为1:0.05-0.5。
5.根据权利要求1所述的N-异丙基羟胺的制备方法,其特征在于:反应温度控制在30-90℃,反应压力为常压。
6.根据权利要求1-5任一所述的N-异丙基羟胺的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)将计量好的异丙胺、去离子水、钛硅分子筛装入反应釜,在常压下搅拌升温到30-90℃,开始向反应釜内滴加双氧水进行氧化反应;
(2)反应完毕后,过滤除去反应物料中的催化剂,滤液送入精馏塔,在0.03Mpa的真空条件下收取50-80℃丙酮肟的水溶液;
(3)收取的丙酮肟的水溶液经浓缩、结晶、离心得到联产丙酮肟;
(4)塔底的釜液经冷却、结晶、过滤得到N-异丙基羟胺晶体,经蒸馏水配制得到N-异丙基羟胺的水溶液。
7.根据权利要求6所述的N-异丙基羟胺的制备方法,其特征在于:步骤(1)中滴加双氧水的时间控制在1-3hr,双氧水加料结束后继续保温反应1-3hr,反应结束。
8.根据权利要求6所述的N-异丙基羟胺的制备方法,其特征在于:在精馏塔中先在常压条件下精馏收取33-45℃段馏分、回收异丙胺的水溶液供下次反应套用,再在0.03Mpa的真空条件下收取50-80℃丙酮肟的水溶液。
9.根据权利要求6所述的N-异丙基羟胺的制备方法,其特征在于:步骤(2)中过滤采用微滤装置。
10.根据权利要求6所述的N-异丙基羟胺的制备方法,其特征在于:步骤(2)中精馏塔的理论塔板数NT=10-20,精馏回收异丙胺的水溶液时回流比R=0.5-5,在0.03Mpa的真空条件下收取50-80℃丙酮肟的水溶液时回流比R=0.5-5。
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