CN1328266C - N-甲酰吗啉的生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种N-甲酰吗啉的生产方法,吗啉、甲酸从上、下两个不同的进料口进入一个减压的反应蒸馏塔(1塔)内进行反应精馏,由塔釜出来的物料为N-甲酰吗啉,由塔顶出来的物料为水。减压的反应蒸馏塔塔釜出来的物料再引入N-甲酰吗啉精制塔(2塔),进一步减压蒸馏,在塔顶得到高纯度的N-甲酰吗啉,塔釜为反应过程中产生的残渣。
Description
技术领域:本发明涉及一种N-甲酰吗啉的生产方法。
背景技术:N-甲酰吗啉吗啉在工业上可以用作芳烃抽提和丁烯提浓的溶剂,也可以作为天然气脱硫的吸附剂。目前,N-甲酰吗啉多采用吗啉与甲酸或甲酸甲酯反应的方法来合成,如申请号为:00125399.9及申请号为01131970.4的专利申请所述。在N-甲酰吗啉的制备过程中有以下问题难以解决:
(1)反应初期放热量很大,反应体系温度难以控制,致使副反应多,收率低;
(2)反应后期反应速度较慢,转化率低,原料损失大;
(3)反应物甲酸与产物水沸点接近,难以分离、回收;
(4)N-甲酰吗啉沸点244℃,采用常压蒸馏的方法,塔釜温度很高,造成产物分解。
为解决如上问题,已有的N-甲酰吗啉制备的方法多采用在反应体系中加入带水剂的方法,带水剂可以是芳烃类溶剂油、脂肪类溶剂油等(如00125399.9号申请);或环己烷、苯、甲苯等(如01131970.4号申请)。加入带水剂可以使初始反应速度及反应温度得以控制,减少副反应。反应结束后用减压蒸馏的方法分离出未反应的吗啉、甲酸和产物水,并对N-甲酰吗啉进行提纯。然而,在反应体系中加带水剂的方法存在如下问题:
(1)加入带水剂后,增加了反应后体系中需要分离的化合物的量,增加了能耗。带水剂的用量通常为原料总量50%左右,反应结束后带水剂必须全部蒸出,使能耗增加将近一倍;
(2)只能采用间歇或半间歇的操作工艺;
(3)不能将反应产物N-甲酰吗啉从反应体系中分离出去,致使反应后期反应速度降低,需延长反应时间或加入催化剂以提高反应转化率;
(4)反应热没有被充分利用。
发明内容:本发明的任务就是要解决N-甲酰吗啉合成中遇到的上述困难。
本发明的方法参考附图,将N-甲酰吗啉的合成及N-甲酰吗啉与未反应的原料甲酸、吗啉及副产物水的分离合并在一个减压的反应蒸馏塔(1塔)内进行。1塔采用减压操作,操作压力在-0.1~-0.07MPa(表压)。反应原料甲酸和吗啉从1塔下部的两个不同位置进料,甲酸进料在下,吗啉进料在上,两进料口之间的塔段为反应段。根据蒸馏原理,反应产物N-甲酰吗啉沸点较高,将向塔釜富集,副产物水沸点较低,将向塔顶富集。控制塔内吗啉适当过量,可以使甲酸全部反应,精馏段只需考虑吗啉与水的分离,设计合适的塔高,可以在塔釜得到不含反应物的N-甲酰吗啉并在塔顶得到不含反应物的副产物水。采用合适的操作压力可以将塔釜温度控制在140~180℃。在原料中加入酸性催化剂如硫酸、磷酸、盐酸可以提高反应速度,降低反应段高度。或者在反应段安装固体酸性催化剂,也可以提高反应速度,降低反应段高度。将1塔塔釜中的产物再引入N-甲酰吗啉精制塔(2塔),进一步减压蒸馏,在塔顶得到高纯度的N-甲酰吗啉,塔釜为反应过程中产生的残渣。2塔也在减压下操作,操作压力在-0.1~-0.07MPa(表压),塔釜温度控制为140~180℃
本发明的特点为:
(1)反应与分离在减压塔内进行,塔釜温度低,副反应少,收率高;
(2)反应热可以利用,减少了能耗;
(3)不加带水利后,不需蒸带水剂,也降低了能耗;
(4)甲酸和吗啉从不同位置进料,反应速度和温度易于控制;
(5)塔内吗啉过量,甲酸全部反应,避免了甲酸与水不易蒸馏分离的难题;
(6)采用连续化生产工艺,投资少,产量高,纯度高,收率高。
附图说明:
1塔:反应精馏塔
2塔:N-甲酰吗啉精制塔
具体实施方式:以下是本专利的一个实例。
所用反应精馏塔(1塔)为填料塔:材质不锈钢,塔径50mm,反应段填料为瓷环填料,其它填料为不锈钢丝网填料;N-甲酰吗啉精制塔(2塔)也为填料塔:材质不锈钢,塔径50mm,填料为θ环填料;两塔均绝热保温;吗啉由1塔的上加料口加入,甲酸由1塔的下加料口加入,湿度25℃;塔内预加少量吗啉,而吗啉/甲酸进料摩尔比1∶1,使塔内保持吗啉过量;1塔回流比:2.5~8;1塔操作压力:-0.1~-0.07MPa(表压);1塔塔釜温度:140~180℃;2塔回流比:1.0~2.0;2塔操作压力:-0.1~-0.07MPa(表压);2塔塔釜温度:140~180℃;1塔顶水纯度99.5%;2塔顶N-甲酰吗啉纯度99.9%。
Claims (4)
1.N-甲酰吗啉的生产方法,其特征在于,所述的方法包括以下步骤:
1)吗啉、甲酸从上、下两个不同的进料口进入一个减压的反应蒸馏塔内进行反应精馏,由塔釜出来的物料为N-甲酰吗啉,由塔顶出来的物料为水。
2)减压的反应蒸馏塔塔釜出来的物料再引入N-甲酰吗啉精制塔,进一步减压蒸馏,在塔顶得到高纯度的N-甲酰吗啉,塔釜为反应过程中产生的残渣。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的减压反应精馏塔操作压力为-0.1~-0.07MPa(表压),塔釜温度为140~180℃。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在原料中加入硫酸、磷酸、盐酸催化剂。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在反应精馏塔的反应段安装固体酸性催化剂。
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