CN108997156B - 一种一步法连续生产n,n-二乙基甲酰胺的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种一步法连续生产N,N‑二乙基甲酰胺的工艺，属于化工技术领域。本发明以二乙胺、一氧化碳、甲醇、甲醇钠为原料，在文丘里喷射反应器内反应后，经过滤，精馏连续生产N,N‑二乙基甲酰胺。本发明所述工艺具有原料廉价易得，工艺简单，反应速度快，生产效率高，产品品质好，设备投资低，废弃物排放少，生产成本低适合连续化生产等特点。

Description

一种一步法连续生产N,N-二乙基甲酰胺的方法
技术领域
本发明涉及一种N,N-二乙基甲酰胺的生产工艺，尤其是一步法连续生产N,N-二乙基甲酰胺的工艺，属于化工技术领域。
背景技术
N，N-二乙基甲酰胺CAS：617-84-5；英文名为N，N-Diethylformamide，缩写为DEF；分子式为C5H11NO；分子量为101.15；密度0.9049，沸点177～178℃，与水和醇，醚，酮，苯等混溶，具有很强的溶解性，在工业上常用作溶剂，清洗剂、萃取剂等。
目前DEF的生产工艺主要是甲酸甲酯两步法，即先由甲酸与甲醇反应制备甲酸甲酯，或甲醇与一氧化碳羰基化反应制备甲酸甲酯，再由分离提纯的甲酸甲酯与二乙胺反应生成N,N-二乙基甲酰胺，粗产品先精馏回收副产的甲醇，再减压精馏得到DEF成品。由于该工艺需要两步反应，导致生产效率低下，成本较高，目前国内大部分厂家采用此工艺生产，规模小，市场竞争力差。
专利CN201310357920采用二乙胺和CO为原料，乙醇钠为催化剂，乙醇为溶剂直接合成DEF，大大降低了原料成本。但是该工艺中原料二乙胺转化率约为95％，未反应的二乙胺需要进行分离回收，且产品含有的少量二乙胺会影响到产品质量，需要汽提处理才能合格，生产工艺较为复杂。
刘兴泉等报道(应用化学1996,5，1-4)以甲醇钠为主催化剂，环氧丙烷为助催化剂，在高压釜内加入二乙胺并通入一氧化碳催化合成N，N-二乙基甲酰胺，选择性达到96％，但是反应压力较高，原料二乙胺完全转化，需要回收利用，同时存在环氧丙烷的回收利用问题，工艺复杂，产品分离困难。
发明内容
本发明提供了一种一步法连续生产N,N-二乙基甲酰胺的工艺，有效的解决了上述技术问题。
本发明是通过下述技术方案得以实现的：
一种一步法连续生产N,N-二乙基甲酰胺的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将反应器开启初，将二乙胺、甲醇和甲醇钠按质量比为
Figure BDA0001755941500000011
加入到反应器中，通入CO，控制在一定的温度和压力下反应；控制反应温度为
Figure BDA0001755941500000021
反应压力为
Figure BDA0001755941500000022
在反应器中通入CO可以确保反应器的压力的稳定，有利于反应进行；
反应器开启平稳后，补充投加到反应器中的原料二乙胺、甲醇和甲醇钠的质量比为
Figure BDA0001755941500000023
反应器总有停机、开启的过程中，所以在反应器的开启时，反应器内的物料是一个全新的反应物料，为了更好实现本发明的效果，所以需要选择一个相对有利于反应开始的状态；
(2)甲醇和CO在甲醇钠催化下发生甲酰化反应生成甲酸甲酯，甲酸甲酯再和二乙胺原位反应生成N,N-二乙基甲酰胺；
(3)反应结束后物料经过滤器到粗品罐，再由粗品罐进入到脱轻精馏塔；
(4)脱轻精馏塔塔顶采出物料经过滤器返回到反应器中，并将过滤器内的催化剂带回的反应器中；脱轻精馏塔塔底物料进入到产品精馏塔，在产品精馏塔中减压精馏，得到产品N,N-二乙基甲酰胺。
作为优选，上述一种一步法连续生产N,N-二乙基甲酰胺的方法中反应器开启初，二乙胺、甲醇、甲醇钠在反应器内投料的质量比为
Figure BDA0001755941500000026
作为优选，上述一种一步法连续生产N,N-二乙基甲酰胺的方法中反应器开启平稳后，补充投加到反应器中的原料二乙胺、甲醇和甲醇钠的质量比为
Figure BDA0001755941500000027
Figure BDA0001755941500000028
在此过程中，连续或间歇性的补加到反应器中，以确保反应的进行；
作为优选，上述一种一步法连续生产N,N-二乙基甲酰胺的方法中所述反应器为文丘里喷嘴反应器。
作为优选，上述一种一步法连续生产N,N-二乙基甲酰胺的方法中所述反应温度为
Figure BDA0001755941500000024
作为优选，上述一种一步法连续生产N,N-二乙基甲酰胺的方法中所述反应压力为
Figure BDA0001755941500000025
作为优选，上述一种一步法连续生产N,N-二乙基甲酰胺的方法中步骤(3)中反应器内二乙胺的含量低于0.1％时将反应产物经过过滤器出至粗品罐。
有益效果:
本发明采用一步法生产，二乙胺、甲醇、甲醇钠和一氧化碳进入到反应器内直接合成N,N-二乙基甲酰胺，工艺先进，能耗低；本发明二乙胺的转化率可达99.9％以上，产品选择性在98％以上，同时由于二乙胺几乎完全转化，产品精馏简单，无需汽提就可以得到纯度99.5％以上的高纯度产品；本发明采用文丘里喷射反应器，反应速度快，可实现连续生产，生产效率高；本发明中甲醇钠，甲醇和部分生成的甲酸甲酯均可返回反应器循环使用，降低了生产成本，同时大大减少了废弃污染物的排放；本发明所用原料廉价易得，工艺简单，设备投资低，生产成本低，产品品质高，适合大规模连续化生产。
附图说明：
图1是本发明工艺流程示意图
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施作具体说明：
实施例1
如附图1所示流程设备，将120kg二乙胺，10kg甲醇和2kg甲醇钠加入到200L文丘里喷射反应器中，氮气置换合格后通入CO，开启文丘里喷射反应器循环泵，控制反应温度为120℃，反应压力为1.5MPa，反应约3小时后取样分析二乙胺转化率为100％，产品选择性为98.9％，粗品降温到30℃，经过滤器过滤后退出，对粗品进行精馏回收部分轻组分，然后减压精馏得到产品N,N-二乙基甲酰胺，产品含量为99.97％。
实施例2
将120kg二乙胺，5kg甲醇和1kg甲醇钠加入到200L文丘里喷射反应器中，将约5kg精馏回收的轻组分经过滤器返回到反应器中，并将过滤器内上一批次反应过滤留下的催化剂带入到反应釜内继续参与反应，将反应器氮气置换合格后通入CO，开启文丘里喷射反应器循环泵，控制反应温度为100℃，反应压力为1.8MPa，反应约2.5小时后取样分析二乙胺转化率为100％，产品选择性为98.7％粗品降温到30℃，经过滤器过滤后退出，对粗品进行精馏回收轻组分，然后减压精馏得到产品N,N-二乙基甲酰胺，产品含量为99.96％。
实施例3
将100kg二乙胺，15kg甲醇和4kg甲醇钠加入到200L文丘里喷射反应器中，将反应器氮气置换合格后通入CO，开启文丘里喷射反应器循环泵，控制反应温度为100℃，反应压力为2MPa，反应约2小时后取样分析二乙胺转化率为100％，产品选择性为98.8％。将反应物料以75kg/h的速率经过滤器过滤并冷却后出至粗品槽待精馏，同时开启二乙胺进料泵和配置好的甲醇甲醇钠溶液泵，将二乙胺以40kg/小时的速率加入到反应器内，将甲醇钠和甲醇按3:10的比例溶解后经进料泵以0.15kg/h的速率加入到反应器内，同时保持压力为2MPa和温度为100℃进行连续反应，保持反应器内二乙胺的含量低于0.2％。将粗品罐内的物料进入到脱轻精馏塔常压精馏，由塔顶采出轻组分，每隔约20分钟，暂停反应器的出料，将脱轻塔采出的轻组分经过滤器返回到反应器内，并将反应器内的催化剂带回到反应器，继续参与反应。脱出轻组分后的物料由脱轻塔底部流出，然后进入到产品精馏塔，进行减压精馏，产品由塔顶采出，重组分由产品精馏塔塔底流出，得到的产品N,N-二乙基甲酰胺含量为99.94％。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (4)

1.一种一步法连续生产N,N-二乙基甲酰胺的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)反应器开启初期，将二乙胺、甲醇和甲醇钠按质量比为20～500:3～9:1加入到反应器中，通入CO，控制在一定的温度和压力下反应；反应器开启平稳后，补充投加到反应器中的原料二乙胺、甲醇和甲醇钠的质量比为1000～2500:5～8:1；反应过程中控制反应温度为60～150℃，反应压力为0.5～5MPa；
(2)甲醇和CO在甲醇钠催化下发生甲酰化反应生成甲酸甲酯，甲酸甲酯再和二乙胺原位反应生成N,N-二乙基甲酰胺；
(3)反应结束后物料经过滤器到粗品罐，再由粗品罐进入到脱轻精馏塔；
(4)脱轻精馏塔塔顶采出物料经过滤器返回到反应器中，并将过滤器内的催化剂带回到 反应器中；脱轻精馏塔塔底物料进入到产品精馏塔，在产品精馏塔中减压精馏，得到产品N,N-二乙基甲酰胺。
2.根据权利要求1所述的一种一步法连续生产N,N-二乙基甲酰胺的方法，其特征在于，所述反应器为文丘里喷嘴反应器。
3.根据权利要求1一种一步法连续生产N,N-二乙基甲酰胺的方法，其特征在于，所述反应压力为1～3MPa。
4.根据权利要求1一种一步法连续生产N,N-二乙基甲酰胺的方法，其特征在于，步骤(3)中反应器内二乙胺的含量低于0.1％时将反应产物经过过滤器出至粗品罐。
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