CN113896681A - 一种n-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种N‑乙基‑3‑氨甲酰基‑4‑甲基‑6‑羟基‑2‑吡啶酮的生产工艺,属于化工技术领域。一种N‑乙基‑3‑氨甲酰基‑4‑甲基‑6‑羟基‑2‑吡啶酮的生产工艺,该方法包括如下步骤:S1、对N‑乙基‑3‑氰基‑4‑甲基‑6‑羟基‑2‑吡啶酮进行水解反应:控制加料温度在T≤55℃,向预先加有硫酸的反应器中,缓慢加入N‑乙基‑3‑氰基‑4‑甲基‑6‑羟基‑2‑吡啶酮,加毕后,在60℃‑85℃的温度下进行反应;S2、物料后处理,获得第一滤饼和第一滤液:对S1中反应完毕后所得溶液进行降温,加水稀释后,搅拌均匀,进行压滤或抽滤,收集得第一滤饼和第一滤液。它制备工艺简单,制备过程节能,环保,能大大缩减处理废酸的成本,能实现废酸的回收循环利用,满足可持续性发展的需求。
Description
技术领域
本发明涉及化工技术领域,更具体地说,涉及一种N-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮的生产工艺。
背景技术
吡啶酮及其衍生物是分散、活性及酸性染料的重要中间体,具有较强的偶和能力,由其合成的染料色光鲜艳,有较好的染色能力,被广泛应用到绿光黄到橙色单偶氮染料中。
吡啶酮本身易被空气氧化,但在3-位或4-位有取代基时则相对稳定,所以N-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮是比较稳定的重要染料中间体。
目前,在制备N-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮的方法中,通常采用N-乙基-3-氰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮在96-100%硫酸的作用下水解制得,水解反应产生较大量的废酸,且废酸需要大量的碱中和之后等后续处理后才能排放,造成了严重的浪费,此外,废酸处理成本较大。目前,市场上处理一吨废酸的费用在2000元左右,这不包括中和废酸时所用碱的费用,大大增加了生产成本和环保压力,无法满足可持续性发展要求,有悖于清洁生产要求。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种N-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮的生产工艺,它制备工艺简单,制备过程节能,环保,能大大缩减处理废酸的成本,能实现废酸的回收循环利用,满足可持续性发展的需求。
2.技术方案
为解决上述问题,本发明采用如下的技术方案。
一种N-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮的生产工艺,该方法包括如下步骤:
S1、对N-乙基-3-氰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮进行水解反应:
控制加料温度在T≤55℃,向预先加有硫酸的反应器中,缓慢加入N-乙基-3-氰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮,加毕后,在60℃-85℃的温度下进行反应;
S2、物料后处理,获得第一滤饼和第一滤液:
对S1中反应完毕后所得溶液进行降温,加水稀释后,搅拌均匀,进行压滤或抽滤,收集得第一滤饼和第一滤液;
S3、滤饼精制:
向预先加有水的反应器中加入第一滤饼,搅拌均匀后进行压滤或抽滤,收集得第二滤饼和第二滤液,第二滤饼进行干燥处理后得到N-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮;
S4、对第一滤液和第二滤液进行回收利用:
对第一滤液进行除杂过滤后,得滤渣和滤液,对滤液进行浓缩后循环至S1中进行利用;
第二滤液回用到S2中,对S1中反应完毕后所得溶液进行稀释。
优选的,S1中加入的硫酸与N-乙基-3-氰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮的质量比为3-5:1。
优选的,S1中预先加入反应器的硫酸的质量分数为85%-90%。
优选的,S1中的反应时间为16-24h。
优选的,S2中,加水稀释前溶液的温度为10-50℃。
优选的,S2中,加水稀释后的溶液酸度为20-40%。
优选的,S3中,搅拌均匀前的溶液温度为10-40℃。
优选的,对第一滤液进行除杂,利用活性炭吸附杂质进行除杂。
优选的,S4中的浓缩方式采用蒸馏浓缩。
优选的,第一滤液浓缩是在负压为0.06-0.08MPa、T=100℃-150℃的条件下进行。
3.有益效果
相比于现有技术,本发明的优点在于:
(1)本发明通过对第一滤液进行除杂过滤后,得滤渣和滤液,对滤液进行浓缩得到N-乙基-3-氰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮水解反应的硫酸,不仅大大降低的废水处理成本,还能得到N-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮制备过程中所需要的酸,进一步降低生产成本,满足可持续性发展的需求。
(2)本发明通过将第二滤液利用到生产工艺过程的物料后处理过程中,第二滤液替代一部分水,最后得到第一滤液,第一滤液经过浓缩,循环至N-乙基-3-氰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮的水解反应过程中,该N-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮的制备过程节能,环保,能大大缩减处理废酸的成本,能实现废酸的回收循环利用,满足可持续性发展的需求。
(3)本发明通过对N-乙基-3-氰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮进行制备N-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮,该制备工艺简单。
(4)本发明在对N-乙基-3-氰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮进行水解反应制备N-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮时所使用的硫酸浓度低于市面上对N-乙基-3-氰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮进行水解反应时所使用的硫酸浓度,该生产工艺降低了N-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮的生产难度,节约生产成本。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图;
图2为本发明的水解反应示意图。
具体实施方式
请参阅图1-2:一种N-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮的生产工艺,该方法包括如下步骤:
S1、对N-乙基-3-氰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮进行水解反应:
控制加料温度在T≤55℃,向预先加有硫酸的反应器中,缓慢加入N-乙基-3-氰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮,加毕后,在60℃-85℃的温度下进行反应;
S2、物料后处理,获得第一滤饼和第一滤液:
对S1中反应完毕后所得溶液进行降温,加水稀释后,搅拌均匀,进行压滤或抽滤,收集得第一滤饼和第一滤液;
S3、滤饼精制:
向预先加有水的反应器中加入第一滤饼,搅拌均匀后进行压滤或抽滤,收集得第二滤饼和第二滤液,第二滤饼进行干燥处理后得到N-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮;
S4、对第一滤液和第二滤液进行回收利用:
对第一滤液进行除杂过滤后,得滤渣和滤液,对滤液进行浓缩后循环至S1中进行利用,对滤液进行浓缩得到S1中反应器中的硫酸,不足部分可用新的硫酸进行补充;
第二滤液回用到S2中,对S1中反应完毕后所得溶液进行稀释,当第二滤液不足时,继续采用水对S1中所得溶液进行稀释。
S1中加入的硫酸与N-乙基-3-氰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮的质量比为3-5:1。
S1中预先加入反应器的硫酸的质量分数为85%-90%。
S1中的反应时间为16-24h。
S2中,加水稀释前溶液的温度为10-50℃。
S2中,加水稀释后的溶液酸度为20-40%。
S3中,搅拌均匀前的溶液温度为10-40℃。
对第一滤液进行除杂,利用活性炭吸附杂质进行除杂。
S4中的浓缩方式采用蒸馏浓缩。
第一滤液浓缩是在负压为0.06-0.08MPa、T=100℃-150℃的条件下进行。
实施例1:
N-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮的清洁生产工艺,步骤如下:
S1、对N-乙基-3-氰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮进行水解反应:
在250ml四口烧瓶中加入质量浓度为85%的硫酸60g,缓慢加入N-乙基-3-氰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮20g,加料过程中,控制温度T≤55℃并搅拌均匀;加完后,在T=60℃-85℃的条件下,保温反应24h后,用液相判断N-乙基-3-氰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮的残留量小于1%为合格终点,得到水解浆料;
S2、物料后处理,获得第一滤饼和第一滤液:
向四口烧瓶中缓慢加入120g冰水对水解浆料进行稀释,加料过程中温度控制在T≤20℃,稀释完,四口烧瓶中的溶液酸度在20-40%,均匀搅拌1h后进行压滤或抽滤,收集得第一滤饼和第一滤液;
S3、滤饼精制:
在另一反应器中预先加入水,再加入第一滤饼,反应器中溶液温度为10-40℃,对反应器中的物质搅拌均匀后,进行压滤或抽滤,收集得第二滤饼和第二滤液;
对第二滤饼进行干燥后,得到N-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮,称重,计算回收产率95%;
S4、对第一滤液和第二滤液进行回收利用:
将第一滤液经活性炭吸附杂质后进行压滤或抽滤,得滤渣和滤液,在负压为0.06-0.08MPa、T=100℃-150℃条件下对滤液进行蒸馏浓缩得到85-90%的硫酸;
所得硫酸用于下一批产品制备的水解反应过程中,不足部分可用新的硫酸补充;
将第二滤液替代S2中所需水,不够可用清水补充。
实施例2:
一种N-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮的生产工艺,步骤如下:
S1、对N-乙基-3-氰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮进行水解反应:
在250ml四口烧瓶中加入质量浓度为88%的硫酸80g,缓慢加入N-乙基-3-氰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮20g,加料过程中,控制温度T≤55℃并搅拌均匀。加完后,在T=60℃-85℃的条件下,保温反应24h后,用液相判断N-乙基-3-氰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮的残留量小于1%为合格终点,得到水解浆料;
S2、物料后处理,获得第一滤饼和第一滤液:
向四口烧瓶中缓慢加入100g冰水对水解浆料进行稀释,加料过程控制温度T≤20℃,稀释完,四口烧瓶中的溶液酸度在20-40%,均匀搅拌1h后,进行压滤或抽滤,收集得第一滤饼和第一滤液;
S3、滤饼精制:
在另一反应器中加入水,再加入第一滤饼,反应器中溶液温度为10-40℃,对反应器中的物质搅拌均匀后,进行压滤或抽滤,收集得第二滤饼和第二滤液;
对第二滤饼进行干燥后,得到N-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮,称重,计算回收产率95.6%;
S4、对第一滤液和第二滤液进行回收利用:
将第一滤液经活性炭吸附杂质后进行压滤或抽滤,得滤渣和滤液,在负压为0.06-0.08MPa、T=100℃-150℃条件下对滤液进行蒸馏浓缩得到85-90%的硫酸;
所得硫酸用于下一批产品制备的水解反应过程中,不足部分可用新的硫酸补充;
将第二滤液替代S2中所需水,不够可用清水补充。
实施例3:
一种N-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮的生产工艺,步骤如下:
S1、对N-乙基-3-氰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮进行水解反应:
在250ml四口烧瓶中加入质量浓度为90%的硫酸100g,缓慢加入N-乙基-3-氰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮20g,加料过程控制温度T≤55℃并搅拌均匀;加完后,在T=60℃-85℃条件下,保温反应24h后,用液相判断N-乙基-3-氰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮的残留量小于1%为合格终点,得到水解浆料;
S2、物料后处理,获得第一滤饼和第一滤液:
四口烧瓶中缓慢加入80g冰水对水解浆料进行稀释,加料过程中温度控制在T≤20℃,稀释完,四口烧瓶中的溶液酸度在20-40%,均匀搅拌1h后进行压滤或抽滤,收集得第一滤饼和第一滤液;
S3、滤饼精制:
在另一反应器中预先加入水,再加入第一滤饼,反应器中溶液温度为10-40℃,对反应器中的物质搅拌均匀后,进行压滤或抽滤,收集得第二滤饼和第二滤液;
对第二滤饼进行干燥后,得到N-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮,称重,计算回收产率96%;
S4、对第一滤液和第二滤液进行回收利用:
将第一滤液经活性炭吸附杂质后进行压滤或抽滤,得滤渣和滤液,在负压为0.06-0.08MPa、T=100℃-150℃条件下对滤液进行蒸馏浓缩得到85-90%的硫酸;
所得硫酸用于下一批产品制备的水解反应过程中,不足部分可用新的硫酸补充;
将第二滤液替代S2中所需水,不够可用清水补充。
使用该生产工艺制得的产品,其产品质量如下表所示:
从上表可以看出实施例1-3中S4中的滤液处理后套用于S1,及将S3中第二滤液应用到S2中后,最终得到的产品纯度都能达到98%以上,烘干氨基值含量在98%左右,经过多次对第一滤液和第二滤液进行回收利用,产品的收率能达到95%以上。
由此可见,本发明的清洁生产工艺不仅能够得到纯度高的N-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮,反应过程中产生的废酸、废水还能够很好的回收并用于N-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮的制备过程中,且基本不影响最终得到的产品纯度,含量,从一定程度上减少了物料消耗,以及生产中废酸、废水的处理成本,具备良好的经济效益。
本发明废酸处理回用方法简单,操作简便,对废酸进行回收利用,大大地缩减了废酸的处理成本。
Claims (10)
1.一种N-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮的生产工艺,其特征在于:该方法包括如下步骤:
S1、对N-乙基-3-氰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮进行水解反应:
控制加料温度在T≤55℃,向预先加有硫酸的反应器中,缓慢加入N-乙基-3-氰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮,加毕后,在60℃-85℃的温度下进行反应;
S2、物料后处理,获得第一滤饼和第一滤液:
对S1中反应完毕后所得溶液进行降温,加水稀释后,搅拌均匀,进行压滤或抽滤,收集得第一滤饼和第一滤液;
S3、滤饼精制:
向预先加有水的反应器中加入第一滤饼,搅拌均匀后进行压滤或抽滤,收集得第二滤饼和第二滤液,第二滤饼进行干燥处理后得到N-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮;
S4、对第一滤液和第二滤液进行回收利用:
对第一滤液进行除杂过滤后,得滤渣和滤液,对滤液进行浓缩后循环至S1中进行利用;
第二滤液回用到S2中,对S1中反应完毕后所得溶液进行稀释。
2.根据权利要求1所述的一种N-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮的生产工艺,其特征在于:S1中加入的硫酸与N-乙基-3-氰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮的质量比为3-5:1。
3.根据权利要求1所述的一种N-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮的生产工艺,其特征在于:S1中预先加入反应器的硫酸的质量分数为85%-90%。
4.根据权利要求1所述的一种N-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮的生产工艺,其特征在于:S1中的反应时间为16-24h。
5.根据权利要求1所述的一种N-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮的生产工艺,其特征在于:S2中,加水稀释前溶液的温度为10-50℃。
6.根据权利要求1所述的一种N-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮的生产工艺,其特征在于:S2中,加水稀释后的溶液酸度为20-40%。
7.根据权利要求1所述的一种N-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮的生产工艺,其特征在于:S3中,搅拌均匀前的溶液温度为10-40℃。
8.根据权利要求1所述的一种N-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮的生产工艺,其特征在于:对第一滤液进行除杂,利用活性炭吸附杂质进行除杂。
9.根据权利要求1所述的一种N-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮的生产工艺,其特征在于:S4中的浓缩方式采用蒸馏浓缩。
10.根据权利要求1所述的一种N-乙基-3-氨甲酰基-4-甲基-6-羟基-2-吡啶酮的生产工艺,其特征在于:第一滤液浓缩是在负压为0.06-0.08MPa、T=100℃-150℃的条件下进行。
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