CN1112361C - 一种n－甲酰吗啉的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种N-甲酰吗啉的制备方法，以吗啉和甲酸为原料，吗啉和甲酸投料的摩尔比为吗啉∶甲酸＝1∶(0.8～1.2)，反应温度为50～140℃，反应在带水剂存在下进行，带水剂为芳烃类溶剂油、脂肪类溶剂油、芳烃类和脂肪类溶剂油的混合物或酯类溶剂油中的任何一种，带水剂的加入量为带水剂在原料总量中的重量百分含量＝5.0～50.0%。本发明的优点在于反应温度低，反应稳定易于控制，反应副产物少，收率高，更突出的优点是能得到高纯度的N-甲酰吗啉产品。
Description
技术领域
本发明涉及N-甲酰吗啉的生产方法，特别涉及在带水剂存在的条件下合成N-甲酰吗啉的方法。
背景技术
N-甲酰吗啉是芳烃抽提工艺中一种很好的抽提溶剂，它对芳烃的溶解能力和选择性比等溶剂的性能指标，比工业中常用的三甘醇、四甘醇、环丁砜等要优良得多。
目前，N-甲酰吗啉的合成主要是以吗啉和甲酸或甲酸甲酯为原料在一定温度下进行反应，粗产品则通常用减压精馏的方法分离提纯。此类现有的工业生产方法，因反应放热过快反应温度常常很难控制，导致生产中副反应多，反应选择性低，收率不高，产品精馏分离时能耗大，生产成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种N-甲酰吗啉的制备方法，此方法反应温度比现有技术反应温度低，且稳定易控制，反应副产物少，收率高。反应后产品分离简单方便，能耗远低于常规工艺，有效克服了现有技术存在的问题。
本发明的具体技术方案为：
一种N-甲酰吗啉的制备方法，以吗啉和甲酸为原料，吗啉和甲酸投料的摩尔比为吗啉∶甲酸＝1∶0.8～1∶1.2，反应温度为50～140℃，反应压力为常压，反应时间为4～14小时，反应在带水剂的存在下进行，带水剂的加入量为带水剂在原料总量中的重量百分含量＝5.0～50.0％，带水剂为：
取自苯、甲苯、二甲苯、乙苯、三甲苯或C4～C8石油醚中的任何一种或两种以上的混合物；
或者，取自甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯或乙酸丁酯中的任何一种或两种以上的混合物，
反应结束后，反应物料在减压下进行精馏分离，精馏压力为0.06～0.099Mpa，加温至140℃蒸出带水剂和过量原料，继续加温至140～200℃，蒸出N-甲酰吗啉，冷凝得产品。
上述反应条件中，吗啉和甲酸投料的摩尔比最好为吗啉∶甲酸＝1∶(0.85～0.97)；带水剂的加入量最好为带水剂在原料总量中的重量百分含量＝9.0～10.0％；反应温度最好为75～85℃；反应时间最好为6～10小时。
通常适度地使原料投入过量有助于推动反应的进行，在本反应中，发明人建议使吗啉稍微过量较为合适，因甲酸过量会使产品N-甲酰吗啉的酸值升高，加大产品提纯的难度，且易腐蚀设备。
由吗啉和甲酸反应制备N-甲酰吗啉的反应化学方程式见式(1)和式(2)：式(1)
式(2)
从式(1)可以看出，反应过程将产生大量的水，反应中加入带水剂其主要作用是反应过程中通过带水剂的回流，带出大部分反应生产的水，促进主反应的进行。另外，回流的带水剂能使反应温度更加稳定地得到控制，有效抑制了副反应的发生，从而提高了主反应的选择性，得到的产品具有较高的纯度。
为了促进反应的完全进行，在反应过程中应不断分离出反应生成的大部分水。因此发明人建议反应所用的反应釜最好带有一个分水系统，其作用是在反应过程中，带水剂和水共沸至分水器，冷凝分层后，下层的水排出系统，上层的带水剂则回流到反应釜中，回流的带水剂可重新和水共沸。
与现有技术相比，本发明提供的N-甲酰吗啉制备方法其优点在于反应温度低，反应稳定易于控制，反应副产物少，收率高。反应后产品分离简单方便，能耗远低于常规工艺，其更突出的优点是能得到高纯度的N-甲酰吗啉产品。
以下将通过实施例对本发明作进一步的描述，实施例中： 
具体的实施方式
实施例1～7：
将计量后的吗啉和带水剂加入带有一个分水系统的反应釜中，室温下加入计量过的甲酸，加温至所需的温度，在常压下进行反应。反应中不断从分水器中分离出反应生成的大部分水，反应进行至不再有水分离出。反应物料在减压下进行精馏分离，精馏压力为0.06～0.099Mpa，加温至140℃蒸出带水剂和过量原料，继续加温至140～200℃，蒸出N-甲酰吗啉，冷凝得产品。
各实施例具体的反应条件见表1，反应结果见表2。表1.
表2.
| 原料投料比(吗啉∶甲酸) | 带水剂 | 带水剂用量(％) | 反应温度(℃) | 反应时间(小时) | |
| 实施例1 | 1∶0.8 | 甲苯 | 5 | 75～130 | 6.0 |
| 实施例2 | 1∶0.96 | C5～C7石油醚 | 10 | 50～90 | 12.0 |
| 实施例3 | 1∶0.95 | 苯/甲苯 | 20 | 80～95 | 7.0 |
| 实施例4 | 1∶0.96 | 甲酸甲酯 | 25 | 80～100 | 6.0 |
| 实施例5 | 1∶0.96 | 乙酸丁酯 | 30 | 90～140 | 4.5 |
| 实施例6 | 1∶1.1 | 乙酸乙酯/乙酸丁酯 | 20 | 80～130 | 9.0 |
| 实施例7 | 1∶1.2 | 苯 | 50 | 70～110 | 10.0 |
| 甲酸转化率(％) | 收率(％) | 产品纯度(％) | |
| 实施例1 | 99.5 | 98.2 | 99.0 |
| 实施例2 | 99.8 | 99.0 | 99.3 |
| 实施例3 | 99.5 | 97.5 | 98.5 |
| 实施例4 | 96.5 | 98.5 | 98.5 |
| 实施例5 | 99.0 | 97.0 | 99.0 |
| 实施例6 | 89.1 | 97.5 | 98.8 |
| 实施例7 | 81.7 | 98.0 | 99.2 |
Claims (5)
1、一种N-甲酰吗啉的制备方法，以吗啉和甲酸为原料，吗啉和甲酸投料的摩尔比为吗啉∶甲酸＝1∶0.8～1∶1.2，反应温度为50～140℃，反应压力为常压，反应时间为4～14小时，反应在带水剂的存在下进行，带水剂的加入量为带水剂在原料总量中的重量百分含量＝5.0～50.0％，带水剂为：
取自苯、甲苯、二甲苯、乙苯、三甲苯或C4～C8石油醚中的任何一种或两种以上的混合物；
或者，取自甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯或乙酸丁酯中的任何一种或两种以上的混合物，
得到的反应物料进行精馏分离，精馏压力为0.06～0.099MPa，加温至140℃蒸出带水剂和过量原料，继续加温至140～200℃蒸出N-甲酰吗啉，冷凝得产品。
2、根据权利要求1所述的N-甲酰吗啉的制备方法，其特征在于所述的吗啉和甲酸投料的摩尔比为吗啉∶甲酸＝1∶0.85～1∶0.97。
3、根据权利要求1所述的N-甲酰吗啉的制备方法，其特征在于所述的带水剂的加入量为带水剂在原料总量中的重量百分含量＝9.0～10.0％。
4、根据权利要求1所述的N-甲酰吗啉的制备方法，其特征在于所述的反应温度为75～85℃。
5、根据权利要求2所述的N-甲酰吗啉的制备方法，其特征在于所所述的反应时间为6～10小时。
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