CN107739330A - 一种四甲基哌啶醇的绿色制备方法 - Google Patents

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张齐亮
孟红文
张小涛
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    • C07D211/04—Heterocyclic compounds containing hydrogenated pyridine rings, not condensed with other rings with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom
    • C07D211/06—Heterocyclic compounds containing hydrogenated pyridine rings, not condensed with other rings with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom having no double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D211/36—Heterocyclic compounds containing hydrogenated pyridine rings, not condensed with other rings with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom having no double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
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Abstract

本发明公开了一种四甲基哌啶醇的绿色制备方法，属于精细化工技术领域。本发明的技术方案要点为：一种四甲基哌啶醇的绿色制备方法，包括氨化反应制得四甲基哌啶酮及氢化反应制得四甲基哌啶醇等步骤。本发明是一种四甲基哌啶醇的绿色制备方法，该工艺过程没有废气、废水及废料的排放，并且工艺设备不复杂、工艺参数容易控制、成品回收率高且产品质量稳定。

Description

一种四甲基哌啶醇的绿色制备方法
技术领域
本发明属于精细化工技术领域，具体涉及一种四甲基哌啶醇的绿色制备方法。
背景技术
四甲基哌啶醇是合成受阻胺类光稳定剂的重要中间体，常温下为白色晶体粉末，能溶于丙酮、乙醇、三氯甲烷等有机溶剂，微溶于水，具有吸潮性。受阻胺类光稳定剂是目前最有效的高分子材料光稳定剂，是一类具有空间位阻效应的有机胺类化合物，大部分品种均以2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基为母体，这类新型高效稳定剂用于塑料、橡胶等高分子材料的防老化，其光稳定效果是传统吸收型光稳定剂的2-4倍，并且与许多树脂具有良好的相容性，是目前发展最快的一类稳定剂。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种工艺简单、成本低廉且绿色环保的四甲基哌啶醇的绿色制备方法。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种四甲基哌啶醇的绿色制备方法，其特征在于具体步骤为：
（1）将48.5Kg纯度为99.99%的丙酮和43.1Kg循环套用的丙酮加入到配液罐中制成质量浓度为98%的丙酮并泵入丙酮接收釜内备用；
（2）将制得的质量浓度为98%的丙酮泵入胺化釜内，加入0.364Kg纯度为99.5%的硝酸铵，再加入4.26Kg纯度为99.5%的氨气，加热至40℃反应4h；
（3）将胺化釜加热至56.5℃蒸馏4h，丙酮蒸汽进入冷凝管内，将冷凝的丙酮精馏后泵入储存罐内循环套用；
（4）胺化釜内物料经搅拌后静置，水和四甲基哌啶酮分层，将水放出并使用纯度为99.99%的氯化钙干燥，将浓缩物储存作为原材料进行销售，水不能吸收的浓缩物可以作为生产润滑脂的添加剂使用；
（5）将胺化釜内四甲基哌啶酮过滤、蒸馏、结晶、离心、烘干制得四甲基哌啶酮；
（6）将3.776Kg纯度为99.5%的乙醇和制得的四甲基哌啶酮及铝镍合金催化剂加入到氢化釜内，对氢化釜内气体进行氮气置换3次，氢气置换3次，每次压力为0.025Mpa，置换完毕后开启搅拌，控制氢化釜内温度为60℃进行氢化反应，同时通入氢气保持氢化釜内压力为0.4MPa，反应完全后采用氨气对氢化釜内气体进行置换，再通过氨气压力将物料输送到结晶釜，将物料结晶、过滤、烘干制得成品四甲基哌啶醇。
本发明是一种四甲基哌啶醇的绿色制备方法，该工艺过程没有废气、废水及废料的排放，并且工艺设备不复杂、工艺参数容易控制、成品回收率高且产品质量稳定。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
一种四甲基哌啶醇的绿色制备方法，具体步骤为：
（1）将48.5Kg纯度为99.99%的丙酮和43.1Kg循环套用的丙酮加入到配液罐中制成质量浓度为98%的丙酮并泵入丙酮接收釜内备用；
（2）将制得的质量浓度为98%的丙酮泵入胺化釜内，加入0.364Kg纯度为99.5%的硝酸铵，再加入4.26Kg纯度为99.5%的氨气，加热至40℃反应4h；
（3）将胺化釜加热至56.5℃蒸馏4h，丙酮蒸汽进入冷凝管内，将冷凝的丙酮精馏后泵入储存罐内循环套用；
（4）胺化釜内物料经搅拌后静置，水和四甲基哌啶酮分层，将水放出并使用纯度为99.99%的氯化钙干燥，将浓缩物储存作为原材料进行销售，水不能吸收的浓缩物可以作为生产润滑脂的添加剂使用；
（5）将胺化釜内四甲基哌啶酮过滤、蒸馏、结晶、离心、烘干制得四甲基哌啶酮；
（6）将3.776Kg纯度为99.5%的乙醇和制得的四甲基哌啶酮及铝镍合金催化剂加入到氢化釜内，对氢化釜内气体进行氮气置换3次，氢气置换3次，每次压力为0.025Mpa，置换完毕后开启搅拌，控制氢化釜内温度为60℃进行氢化反应，同时通入氢气保持氢化釜内压力为0.4MPa，反应完全后采用氨气对氢化釜内气体进行置换，再通过氨气压力将物料输送到结晶釜，将物料结晶、过滤、烘干制得成品四甲基哌啶醇，含量为98%，外观为白色晶体，熔点为129℃，沸点为214.5℃，闪电为52.9℃，均符合产品标准。
本发明的具体操作过程为：原料主要有纯度为99.99%的丙酮、纯度为99.5%的乙醇、纯度为99.99%的氢气，辅料主要有纯度为99.5%的硝酸铵、纯度为99.5%的氨气、纯度为99.99%的氯化钙和铝镍合金催化剂。
首先进行氨化反应，将计量好的丙酮一次性加入到氨化反应釜内，再将称量好的硝酸铵从加料口投入反应釜内，然后将反应釜各阀门关闭开始通入氨气，反应过程为放热反应，反应过程需要采用循环水全程控温20℃，通氨气完毕后保温3h使其充分反应，生成中间产物四甲基哌啶酮，蒸馏出的丙酮经冷凝后收集在中转釜内，其中一部分与外购的纯度为99.99%的丙酮混合配成质量浓度为98%的丙酮作为原料使用，剩余丙酮送入精馏釜进行精馏，精馏收集丙酮的浓度约为98%，全部作为原料套用。然后在反应釜内加入氯化钙进行搅拌，静置一段时间后反应釜内分层，将下层液体送入中转釜内（通过玻璃示踪瓶进行观测分液），上层液体（四甲基哌啶酮）送至氢化釜内。中转釜内的下层液体主要是水、氯化钙及其它杂质，该部分液体送入脱水塔进行脱水，前馏分循环套用，中间馏分主要是水和极少量的丙酮，该部分液体送循环水池作为循环水循环使用，前馏分套用蒸馏数次后，提高蒸馏温度，蒸馏出残液内四甲基哌啶酮。
再进行氢化反应，将定量的乙醇、四甲基哌啶酮、骨架镍（催化剂）加入氢化釜内，然后对釜内气体进行氮气置换3次，氢气置换3次，每次0.025MPa，置换完毕后开始搅拌，控制釜内温度60℃左右（采用循环冷却水控制温度），同时通入氢气保持釜内压力0.4MPa，反应3h检测终点，当反应达到终点时，采用氨气对釜内气体进行置换，通过氨气压力降物料送入到结晶釜，然后进行离心和过滤，烘干得到成品四甲基哌啶醇。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

Claims (1)

1.一种四甲基哌啶醇的绿色制备方法，其特征在于具体步骤为：
（1）将48.5Kg纯度为99.99%的丙酮和43.1Kg循环套用的丙酮加入到配液罐中制成质量浓度为98%的丙酮并泵入丙酮接收釜内备用；
（2）将制得的质量浓度为98%的丙酮泵入胺化釜内，加入0.364Kg纯度为99.5%的硝酸铵，再加入4.26Kg纯度为99.5%的氨气，加热至40℃反应4h；
（3）将胺化釜加热至56.5℃蒸馏4h，丙酮蒸汽进入冷凝管内，将冷凝的丙酮精馏后泵入储存罐内循环套用；
（4）胺化釜内物料经搅拌后静置，水和四甲基哌啶酮分层，将水放出并使用纯度为99.99%的氯化钙干燥，将浓缩物储存作为原材料进行销售，水不能吸收的浓缩物可以作为生产润滑脂的添加剂使用；
（5）将胺化釜内四甲基哌啶酮过滤、蒸馏、结晶、离心、烘干制得四甲基哌啶酮；
（6）将3.776Kg纯度为99.5%的乙醇和制得的四甲基哌啶酮及铝镍合金催化剂加入到氢化釜内，对氢化釜内气体进行氮气置换3次，氢气置换3次，每次压力为0.025Mpa，置换完毕后开启搅拌，控制氢化釜内温度为60℃进行氢化反应，同时通入氢气保持氢化釜内压力为0.4MPa，反应完全后采用氨气对氢化釜内气体进行置换，再通过氨气压力将物料输送到结晶釜，将物料结晶、过滤、烘干制得成品四甲基哌啶醇。
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