CN112898174A - N,n-二甲基甲酰胺的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)的制备方法。该方法采用二甲胺和一氧化碳(CO)作为反应物,在催化作用下,通过CO插入的羰基化反应制备DMF。其反应条件如下:该反应在固定床反应器中进行,反应压力1.0~8.0MPa,反应温度150~250℃,二甲胺进料空速50~800h‑1,原料CO的流速为5mL·min‑1~25mL·min‑1。该方法的特征是(1)该反应具有100%的原子经济性,无副产物的生成(2)以Ru负载的HAP为催化剂,催化剂制备简单且高效率催化该反应,DMF的最佳收率可达到95%,催化剂稳定性高,可500h连续运行。
Description
技术领域
本发明涉及N,N-二甲基甲酰胺的制备方法,具体涉及以二甲胺与CO作为反应物,催化羰基化制备N,N-二甲基甲酰胺。
背景技术
N,N-二甲基甲酰胺对多种高聚物如聚乙烯、聚酰胺等均为良好的溶剂,可用于聚丙烯腈纤维等合成纤维的湿纺丝、聚氨酯的合成;用于塑料制膜;也可作去除油漆的脱漆剂;它还能溶解某些低溶解度的颜料,使颜料带有染料的特点。在有机反应中,二甲基甲酰胺不但广泛用作反应的溶剂,也是有机合成的重要中间体。
Liu等人(Chemical Communication,2010,46,5770–5772)以铜负载的氧化锌为催化剂催化二甲胺与二氧化碳、氢气反应制备DMF;Pathare等人(Tetrahedron Letters,2012,53,3259–3263)以磺化的钨酸盐为催化剂催化胺与甲酸N-甲酰化反应制备DMF;
虽然目前N,N-二甲基甲酰胺的制备方法研究比较多,但是却存在着一些缺点:例如催化剂制备过程复杂,反应路径生成副产物,原子经济性低,反应后催化剂易失活等。因此,开发一种催化剂制备简单高效率催化该反应,原子经济性高,无副产物的生成的反应途径具有重要的意义。
发明内容
本发明的意义在于克服了目前制备N,N-二甲基甲酰胺过程中存在的缺点。该制备方法反应过程简单,N,N-二甲基甲酰胺收率高,无副产物产生。
本发明涉及的N,N-二甲基甲酰胺通过以下方案制备。以二甲胺与CO为原料,于固定床反应器进行反应,在反应管中填充催化剂后将反应管置于固定床反应器中,反应温度为150~250℃。所述催化剂为氧化物-钌金属-羟基磷灰石复合催化剂(MO-Ru-HAP),其中所述氧化物为氧化铈、氧化锡、氧化铌、氧化铜、氧化铁、氧化钴、氧化锆、氧化铟中的一种或两种以上;氧化物的含量为0.5wt%~5wt%;金属Ru负载量为0.5wt%~10wt%;所述MO-Ru-HAP复合催化剂的制备采用浸渍法或是沉淀法。所述反应管中装填催化剂床层厚度为5mm~30mm,反应压力1.0~8.0MPa,反应温度为150~250℃,二甲胺进料空速50~800h-1。原料CO的流速为5mL·min-1~25mL·min-1;所述较佳的反应条件为:反应管中装填催化剂床层厚度为10mm~25mm,反应压力2.0~6.5MPa,反应温度160~220℃,二甲胺进料空速80~600h-1。原料CO的流速为5mL·min-1~15mL·min-1;所述最佳的反应条件为:反应压力3.5~5.0MPa,反应温度180~200℃,二甲胺进料空速100~350h-1。原料CO的流速为5mL·min-1~10mL·min-1;
以氧化物-钌金属-羟基磷灰石复合材料(MO-Ru-HAP)作为催化剂有如下优点:(1)羟基磷灰石具备强的离子交换性能与大多数金属离子发生离子交换。根据此性质能制备高分散、稳定的负载型金属催化剂;(2)表面酸碱适中且可调;(3)氧化物的引入,进一步稳定金属离子,防止金属的聚集与流失;以二甲胺与CO作为反应物,在CeO2-Ru-HAP催化剂的作用下,发生羰基化反应,生成N,N-二甲基甲酰胺,推测其催化过程大致分为以下几个阶段:二甲胺分子中的N原子吸附于载体HAP的酸性位,而同时H原子在碱中心吸附,从而活化二甲胺分子;Ru吸附活化CO分子,形成Ru-CO络合物;活化后的二甲胺中间体的N原子进攻活化后的Ru-CO络合物的C原子,经历过渡态,发生羰基化反应,最终生成N,N-二甲基甲酰胺。由于过强的吸附作用,易引起CO与Ru金属的络合,形成均相的羰基钌,随产物流失,较难回收。氧化铈的引入,与Ru产生强相互作用,通过严格控制催化剂中氧化物的含量,既保证催化活性,又能防止Ru活性组份的流失,延长催化剂寿命。
该方法的特征是(1)该反应路径具有100%的原子经济性,无副产物的生成;(2)以Ru负载的HAP为催化剂,催化剂制备简单且高效率催化该反应,DMF的最佳收率可达到95%;(3)少量金属氧化物的引入可有效提高催化剂的稳定性,延长催化剂的使用寿命。
本发明具有以下优势:1、反应过程简单,原子经济性高,DMF收率高,无副产物生成;2、催化材料易得,制备简单,可通过简单的焙烧与还原操作完成催化剂活化再生。
具体实施方式
为了对本发明进行进一步详细说明,下面给出几个具体实施案例,但本发明不限于这些实施例。
实施例1
称取20g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得2wt%Ru-HAP;将2wt%Ru-HAP浸渍于一定体积、浓度为0.1M的硝酸铈水溶液中静置过夜,200℃下真空干燥,即得1wt%CeO2-2wt%Ru-HAP复合催化剂。成型筛取14-25目催化剂填充至反应管中,填充15mm床层,在4.0MPa的压力下,二甲胺的空速为200h-1,原料CO的流速为5mL·min-1。在200℃下反应,反应2h取样色谱分析,DMF(N,N-二甲基甲酰胺)的收率为75%。
实施例2
称取20g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得2wt%Ru-HAP;将2wt%Ru-HAP浸渍于一定体积、浓度为0.1M的硝酸铈水溶液中静置过夜,200℃下真空干燥,即得1wt%CeO2-2wt%Ru-HAP复合催化剂。成型筛取14-25目催化剂填充至反应管中,填充15mm床层,在4.0MPa的压力下,二甲胺的空速为200h-1,原料CO的流速为5mL·min-1。在200℃下反应,反应96h取样色谱分析,DMF(N,N-二甲基甲酰胺)的收率为78%。
实施例3
称取20g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得2wt%Ru-HAP;将2wt%Ru-HAP浸渍于一定体积、浓度为0.1M的硝酸铈水溶液中静置过夜,200℃下真空干燥,即得1wt%CeO2-2wt%Ru-HAP复合催化剂。成型筛取14-25目催化剂填充至反应管中,填充15mm床层,在4.0MPa的压力下,二甲胺的空速为200h-1,原料CO的流速为5mL·min-1。在200℃下反应,反应144h取样色谱分析,DMF(N,N-二甲基甲酰胺)的收率为71%。
实施例4
称取20g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得2wt%Ru-HAP;将2wt%Ru-HAP浸渍于一定体积、浓度为0.1M的硝酸铈水溶液中静置过夜,200℃下真空干燥,即得1wt%CeO2-2wt%Ru-HAP复合催化剂。成型筛取14-25目催化剂填充至反应管中,填充15mm床层,在4.0MPa的压力下,二甲胺的空速为200h-1,原料CO的流速为5mL·min-1。在200℃下反应,反应280h取样色谱分析,DMF(N,N-二甲基甲酰胺)的收率为75%。
实施例5
称取20g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得2wt%Ru-HAP;将2wt%Ru-HAP浸渍于一定体积、浓度为0.1M的硝酸铈水溶液中静置过夜,200℃下真空干燥,即得1wt%CeO2-2wt%Ru-HAP复合催化剂。成型筛取14-25目催化剂填充至反应管中,填充15mm床层,在4.0MPa的压力下,二甲胺的空速为200h-1,原料CO的流速为5mL·min-1。在200℃下反应,反应420h取样色谱分析,DMF(N,N-二甲基甲酰胺)的收率为73%。
实施例6
称取20g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得2wt%Ru-HAP;将2wt%Ru-HAP浸渍于一定体积、浓度为0.1M的硝酸铈水溶液中静置过夜,200℃下真空干燥,即得1wt%CeO2-2wt%Ru-HAP复合催化剂。成型筛取14-25目催化剂填充至反应管中,填充15mm床层,在4.0MPa的压力下,二甲胺的空速为200h-1,原料CO的流速为5mL·min-1。在200℃下反应,反应500h取样色谱分析,DMF(N,N-二甲基甲酰胺)的收率为77%。
实施例7
称取20g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得2wt%Ru-HAP;将2wt%Ru-HAP浸渍于一定体积、浓度为0.1M的四氯化锡水溶液中静置过夜,200℃下真空干燥,即得1wt%SnO2-2wt%Ru-HAP复合催化剂。成型筛取14-25目催化剂填充至反应管中,填充15mm床层,在4.0MPa的压力下,二甲胺的空速为200h-1,原料CO的流速为5mL·min-1。在200℃下反应,反应2h取样色谱分析,DMF(N,N-二甲基甲酰胺)的收率为80%。
实施例8
称取20g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得2wt%Ru-HAP;将2wt%Ru-HAP浸渍于一定体积、浓度为0.1M的草酸铌铵水溶液中静置过夜,200℃下真空干燥,即得1wt%Nb2O5-2wt%Ru-HAP复合催化剂。成型筛取14-25目催化剂填充至反应管中,填充15mm床层,在4.0MPa的压力下,二甲胺的空速为200h-1,原料CO的流速为5mL·min-1。在200℃下反应,反应2h取样色谱分析,DMF(N,N-二甲基甲酰胺)的收率为82%。
实施例9
称取20g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得2wt%Ru-HAP;将2wt%Ru-HAP浸渍于一定体积、浓度为0.1M的硝酸铟水溶液中静置过夜,200℃下真空干燥,即得1wt%In2O3-2wt%Ru-HAP复合催化剂。成型筛取14-25目催化剂填充至反应管中,填充15mm床层,在4.0MPa的压力下,二甲胺的空速为200h-1,原料CO的流速为5mL·min-1。在200℃下反应,反应2h取样色谱分析,DMF(N,N-二甲基甲酰胺)的收率为85%。
实施例10
称取20g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得2wt%Ru-HAP;将2wt%Ru-HAP浸渍于一定体积、浓度为0.1M的硝酸铜水溶液中静置过夜,200℃下真空干燥,即得1wt%CuO-2wt%Ru-HAP复合催化剂。成型筛取14-25目催化剂填充至反应管中,填充15mm床层,在4.0MPa的压力下,二甲胺的空速为200h-1,原料CO的流速为5mL·min-1。在200℃下反应,反应2h取样色谱分析,DMF(N,N-二甲基甲酰胺)的收率为75%。
实施例11
称取20g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得2wt%Ru-HAP;将2wt%Ru-HAP浸渍于一定体积、浓度为0.1M的硝酸钴水溶液中静置过夜,200℃下真空干燥,即得1wt%Co3O4-2wt%Ru-HAP复合催化剂。成型筛取14-25目催化剂填充至反应管中,填充15mm床层,在4.0MPa的压力下,二甲胺的空速为200h-1,原料CO的流速为5mL·min-1。在200℃下反应,反应2h取样色谱分析,DMF(N,N-二甲基甲酰胺)的收率为73%。
实施例12
称取20g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得2wt%Ru-HAP,将2wt%Ru-HAP浸渍于一定体积、浓度为0.1M的硝酸铈水溶液中静置过夜,200℃下真空干燥,即得1wt%CeO2-2wt%Ru-HAP复合催化剂。成型筛取14-25目催化剂填充至反应管中,填充15mm床层,在反应管中填充催化剂后将反应管置于固定床反应器中,在4.0MPa的压力下,二甲胺的空速为200h-1,原料CO的流速为10mL·min-1。在150℃下反应,2h取样,色谱分析,DMF的收率为59%。
实施例13
称取40g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得1wt%Ru-HAP,将1wt%Ru-HAP浸渍于一定体积、浓度为0.1M的硝酸铈水溶液中静置过夜,200℃下真空干燥,即得0.5wt%CeO2-1wt%Ru-HAP复合催化剂。成型后筛取14-25目催化剂填充至反应管中,填充15mm床层,在反应管中填充催化剂后将反应管置于固定床反应器中,在3.0MPa的压力下,二甲胺的空速为200h-1,原料CO的流速为15mL·min-1。在200℃下反应,2h取样,色谱分析,DMF的收率为48%。
实施例14
称取40g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得5wt%Ru-HAP,将5wt%Ru-HAP浸渍于一定体积、浓度为0.1M的硝酸铈水溶液中静置过夜,200℃下真空干燥,即得1wt%CeO2-5wt%Ru-HAP复合催化剂。成型筛取60-80目催化剂填充至反应管中,填充15mm床层,在反应管中填充催化剂后将反应管置于固定床反应器中,在4.0MPa的压力下,二甲胺的空速为150h-1,原料CO的流速为15mL·min-1。在200℃下反应,2h取样,色谱分析,DMF的收率为95%。
实施例15
称取40g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得2wt%Ru-HAP,将2wt%Ru-HAP浸渍于一定体积、浓度为0.1M的硝酸铈水溶液中静置过夜,200℃下真空干燥,即得0.5wt%CeO2-2wt%Ru-HAP复合催化剂。成型筛取60-80目催化剂填充至反应管中,填充15mm床层,在反应管中填充催化剂后将反应管置于固定床反应器中,在4.0MPa的压力下,二甲胺的空速为200h-1,原料CO的流速为20mL·min-1。在250℃下反应,2h取样,色谱分析,DMF的收率为88%。
实施例16
称取10g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得0.5wt%Ru-HAP,将0.5wt%Ru-HAP浸渍于一定体积、浓度为0.1M的硝酸铈水溶液中静置过夜,200℃下真空干燥,即得0.5wt%CeO2-0.5wt%Ru-HAP复合催化剂。成型筛取60-80目催化剂填充至反应管中,成型筛取60-80目催化剂填充至反应管中,填充15mm床层,在反应管中填充催化剂后将反应管置于固定床反应器中,在4.0MPa的压力下,二甲胺的空速为150h-1,原料CO的流速为25mL·min-1。在160℃下反应,2h取样,色谱分析,DMF的收率为48%。
实施例17
称取40g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得7wt%Ru-HAP,将7wt%Ru-HAP浸渍于一定体积、浓度为0.1M的硝酸铈水溶液中静置过夜,200℃下真空干燥,即得1wt%CeO2-7wt%Ru-HAP复合催化剂。成型筛取60-80目催化剂填充至反应管中,填充10mm床层,在反应管中填充催化剂后将反应管置于固定床反应器中,在5.0MPa的压力下,二甲胺的空速为70h-1,原料CO的流速为5mL·min-1。在220℃下反应,2h取样,色谱分析,DMF的收率为82%。
实施例18
称取40g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得5wt%Ru-HAP,将5wt%Ru-HAP浸渍于一定体积、浓度为0.1M的硝酸铈水溶液中静置过夜,200℃下真空干燥,即得5wt%CeO2-5wt%Ru-HAP复合催化剂。成型筛取60-80目催化剂填充至反应管中,填充20mm床层,在反应管中填充催化剂后将反应管置于固定床反应器中,在5.5MPa的压力下,二甲胺的空速为120h-1,原料CO的流速为10mL·min-1。在200℃下反应,2h取样,色谱分析,DMF的收率为65%。
实施例19
称取20g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得2wt%Ru-HAP,将2wt%Ru-HAP浸渍于一定体积、浓度为0.1M的硝酸铈水溶液中静置过夜,200℃下真空干燥,即得1wt%CeO2-2wt%Ru-HAP复合催化剂。成型筛取60-80目催化剂填充至反应管中,成型后填充至反应管中,填充30mm床层,在反应管中填充催化剂后将反应管置于固定床反应器中,在3.5MPa的压力下,二甲胺的空速为120h-1,原料CO的流速为20mL·min-1。在180℃下反应,2h取样,色谱分析,DMF的收率为95%。
实施例20
称取10g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得10wt%Ru/HAP,将10wt%Ru-HAP浸渍于一定体积、浓度为0.1M的硝酸铈水溶液中静置过夜,200℃下真空干燥,即得5wt%CeO2-10wt%Ru-HAP复合催化剂。成型筛取60-80目催化剂填充至反应管中,填充25mm床层,在反应管中填充催化剂后将反应管置于固定床反应器中,在6.0MPa的压力下,二甲胺的空速为50h-1,原料CO的流速为5mL·min-1。在220℃下反应,2h取样,色谱分析,DMF的收率为65%。
实施例21
称取10g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得10wt%Ru-HAP,将10wt%Ru-HAP浸渍于一定体积、浓度为0.1M的硝酸铈水溶液中静置过夜,200℃下真空干燥,即得1wt%CeO2-10wt%Ru-HAP复合催化剂。成型筛取60-80目催化剂填充至反应管中,填充25mm床层,在反应管中填充催化剂后将反应管置于固定床反应器中,在2.5MPa的压力下,二甲胺的空速为100h-1,原料CO的流速为5mL·min-1。在160℃下反应,2h取样,色谱分析,DMF的收率为56%。
实施例22
称取10g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得2wt%Ru-HAP,将2wt%Ru-HAP浸渍于一定体积、浓度为0.1M的硝酸铈水溶液中静置过夜,200℃下真空干燥,即得1.5wt%CeO2-2wt%Ru-HAP复合催化剂。成型筛取14-25目催化剂填充至反应管中,填充30mm床层,在反应管中填充催化剂后将反应管置于固定床反应器中,在7.5MPa的压力下,二甲胺的空速为100h-1,原料CO的流速为5mL·min-1。在150℃下反应,2h取样,色谱分析,DMF的收率为51%。
实施例23
称取10g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得5wt%Ru-HAP,将5wt%Ru-HAP浸渍于一定体积、浓度为0.1M的硝酸铈水溶液中静置过夜,200℃下真空干燥,即得0.5wt%CeO2-5wt%Ru-HAP复合催化剂。成型筛取14-25目催化剂填充至反应管中,填充30mm床层,在反应管中填充催化剂后将反应管置于固定床反应器中,在5.5MPa的压力下,二甲胺的空速为500h-1,原料CO的流速为25mL·min-1。在150℃下反应,2h取样,色谱分析,DMF的收率为44%。
实施例24
称取10g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得2wt%Ru-HAP,将2wt%Ru-HAP分散于一定体积、浓度为0.1M的硝酸铈水溶液中,氨水调节pH=11,过滤,200℃下真空干燥,350℃下氢气还原4小时,即得1wt%CeO2-2wt%Ru-HAP复合催化剂。成型筛取14-25目催化剂填充至反应管中,填充30mm床层,在反应管中填充催化剂后将反应管置于固定床反应器中,在3.5MPa的压力下,二甲胺的空速为50h-1,原料CO的流速为5mL·min-1。在170℃下反应,2h取样,色谱分析,DMF的收率为94%。
实施例25
称取10g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得3wt%Ru-HAP,将3wt%Ru-HAP分散于一定体积、浓度为0.1M的硝酸铈水溶液中,氨水调节pH=11,过滤,200℃下真空干燥,350℃下氢气还原4小时,即得1wt%CeO2-3wt%Ru-HAP复合催化剂。成型筛取14-25目催化剂填充至反应管中,填充15mm床层,在反应管中填充催化剂后将反应管置于固定床反应器中,在2.5MPa的压力下,二甲胺的空速为150h-1,原料CO的流速为15mL·min-1。在180℃下反应,2h取样,色谱分析,DMF的收率为78%。
实施例26
称取10g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得10wt%Ru-HAP,将10wt%Ru-HAP分散于一定体积、浓度为0.1M的硝酸铈水溶液中,氨水调节pH=11,过滤,200℃下真空干燥,350℃下氢气还原4小时,即得1wt%CeO2-10wt%Ru-HAP复合催化剂。成型筛取60-80目催化剂填充至反应管中,填充30mm床层,在反应管中填充催化剂后将反应管置于固定床反应器中,在4.5MPa的压力下,二甲胺空速为800h-1,原料CO的流速为15mL·min-1。在250℃下反应,2h取样,色谱分析,DMF的收率为57%。
实施例27
称取40g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得5wt%Ru-HAP,将5wt%Ru-HAP分散于一定体积、浓度为0.1M的硝酸铈水溶液中,氨水调节pH=11,过滤,200℃下真空干燥,350℃下氢气还原4小时,即得0.5wt%CeO2-5wt%Ru-HAP复合催化剂。成型筛取60-80目催化剂填充至反应管中,填充10mm床层,在反应管中填充催化剂后将反应管置于固定床反应器中,在5.5MPa的压力下,二甲胺的空速为500h-1,原料CO的流速为25mL·min-1。在200℃下反应,2h取样,色谱分析,DMF的收率为85%。
实施例28
称取20g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得5wt%Ru-HAP,将5wt%Ru-HAP分散于一定体积、浓度为0.1M的硝酸铈水溶液中,氨水调节pH=11,过滤,200℃下真空干燥,350℃下氢气还原4小时,即得0.5wt%CeO2-5wt%Ru-HAP复合催化剂。成型筛取60-80目催化剂填充至反应管中,填充20mm床层,在反应管中填充催化剂后将反应管置于固定床反应器中,在5.5MPa的压力下,二甲胺的空速为350h-1,原料CO的流速为10mL·min-1。在200℃下反应,2h取样,色谱分析,DMF的收率为92%。
对比例1
称取20g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得2wt%Ru-HAP;反应500h取样色谱分析,DMF(N,N-二甲基甲酰胺)的收率为45%。
对比例2
称取40g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得1wt%Ru-HAP。成型后筛取14-25目催化剂填充至反应管中,填充15mm床层,在反应管中填充催化剂后将反应管置于固定床反应器中,在3.0MPa的压力下,二甲胺的空速为200h-1,原料CO的流速为15mL·min-1。在200℃下反应,反应500h取样,色谱分析,DMF的收率为25%。
对比例3
称取40g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得5wt%Ru-HAP。成型筛取60-80目催化剂填充至反应管中,填充15mm床层,在反应管中填充催化剂后将反应管置于固定床反应器中,在4.0MPa的压力下,二甲胺的空速为150h-1,原料CO的流速为15mL·min-1。在200℃下反应,反应500h取样,色谱分析,DMF的收率为65%。
对比例4
称取10g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得0.5wt%Ru-HAP。成型筛取60-80目催化剂填充至反应管中,成型筛取60-80目催化剂填充至反应管中,填充15mm床层,在反应管中填充催化剂后将反应管置于固定床反应器中,在4.0MPa的压力下,二甲胺的空速为150h-1,原料CO的流速为25mL·min-1。在160℃下反应,反应500h取样,色谱分析,DMF的收率为25%。
对比例5
称取40g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得7wt%Ru-HAP。成型筛取60-80目催化剂填充至反应管中,填充10mm床层,在反应管中填充催化剂后将反应管置于固定床反应器中,在5.0MPa的压力下,二甲胺的空速为70h-1,原料CO的流速为5mL·min-1。在220℃下反应,反应500h取样,色谱分析,DMF的收率为52%。
对比例6
称取10g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得10wt%Ru/HAP。成型筛取60-80目催化剂填充至反应管中,填充25mm床层,在反应管中填充催化剂后将反应管置于固定床反应器中,在6.0MPa的压力下,二甲胺的空速为50h-1,原料CO的流速为5mL·min-1。在220℃下反应,反应500h取样,色谱分析,DMF的收率为35%。
对比例7
称取10g羟基磷灰石浸渍在48.6mmol·L-1的水合三氯化钌的溶液中,室温下搅拌20h,130℃干燥,350℃氢气气氛下还原3h,制得3wt%Ru-HAP。成型筛取14-25目催化剂填充至反应管中,填充15mm床层,在反应管中填充催化剂后将反应管置于固定床反应器中,在2.5MPa的压力下,二甲胺的空速为150h-1,原料CO的流速为15mL·min-1。在180℃下反应,反应500h取样,色谱分析,DMF的收率为54%。
Claims (6)
1.N,N-二甲基甲酰胺的制备方法,其特征在于:
所述N,N-二甲基甲酰胺的制备过程如下:以二甲胺与CO为原料,于固定床反应器进行反应,在反应管中填充催化剂后将反应管置于固定床反应器中反应。
2.按照权利要求1所述,其特征在于:
所述催化剂为氧化物-钌金属-羟基磷灰石复合催化剂,其中所述氧化物为氧化铈、氧化锡、氧化铌、氧化铜、氧化铁、氧化钴、氧化锆、氧化铟中的一种或两种以上;氧化物的含量为0.5wt%~5wt%;金属Ru负载量为0.5wt%~10wt%。
3.按照权利要求1所述,其特征在于:
所述氧化物-Ru-HAP复合催化剂的制备采用浸渍法或是沉淀法。
4.按照权利要求1所述,其特征在于:
所述反应管中装填催化剂床层厚度为5mm~30mm,反应压力1.0~8.0MPa,反应温度为150~250℃,二甲胺进料空速50~800h-1;
原料CO的流速为5mL·min-1~25mL·min-1。
5.按照权利要求1或4所述,其特征在于:
所述较佳的反应条件为:反应管中装填催化剂床层厚度为10mm~25mm,反应压力2.0~6.5MPa,反应温度160~220℃,二甲胺进料空速80~600h-1。原料CO的流速为5mL·min-1~15mL·min-1。
6.按照权利要求1、4或5所述,其特征在于:
所述最佳的反应条件为:反应压力3.5~5.0MPa,反应温度180~200℃,二甲胺进料空速100~350h-1;
原料CO的流速为5mL·min-1~10mL·min-1。
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