專利名稱：N-甲酰嗎啉的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種N-甲酰嗎啉的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
N-甲酰嗎啉嗎啉在工業(yè)上可以用作芳烴抽提和丁烯提濃的溶劑，也可以作為天然氣脫硫的吸附劑。目前，N-甲酰嗎啉多采用嗎啉與甲酸或甲酸甲酯反應的方法來合成，如申請?zhí)枮?0125399.9及申請?zhí)枮?1131970.4的專利申請所述。在N-甲酰嗎啉的制備過程中有以下問題難以解決(1)反應初期放熱量很大，反應體系溫度難以控制，致使副反應多，收率低；(2)反應后期反應速度較慢，轉(zhuǎn)化率低，原料損失大；(3)反應物甲酸與產(chǎn)物水沸點接近，難以分離、回收；(4)N-甲酰嗎啉沸點244℃，采用常壓蒸餾的方法，塔釜溫度很高，造成產(chǎn)物分解。
為解決如上問題，已有的N-甲酰嗎啉制備的方法多采用在反應體系中加入帶水劑的方法，帶水劑可以是芳烴類溶劑油、脂肪類溶劑油等(如00125399.9號申請)；或環(huán)己烷、苯、甲苯等(如011 31970.4號申請)。加入帶水劑可以使初始反應速度及反應溫度得以控制，減少副反應。反應結(jié)束后用減壓蒸餾的方法分離出未反應的嗎啉、甲酸和產(chǎn)物水，并對N-甲酰嗎啉進行提純。然而，在反應體系中加帶水劑的方法存在如下問題(1)加入帶水劑后，增加了反應后體系中需要分離的化合物的量，增加了能耗。帶水劑的用量通常為原料總量50％左右，反應結(jié)束后帶水劑必須全部蒸出，使能耗增加將近一倍；(2)只能采用間歇或半間歇的操作工藝；(3)不能將反應產(chǎn)物N-甲酰嗎啉從反應體系中分離出去，致使反應后期反應速度降低，需延長反應時間或加入催化劑以提高反應轉(zhuǎn)化率；(4)反應熱沒有被充分利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務就是要解決N-甲酰嗎啉合成中遇到的上述困難。
本發(fā)明的方法參考附圖，將N-甲酰嗎啉的合成及N-甲酰嗎啉與未反應的原料甲酸、嗎啉及副產(chǎn)物水的分離合并在一個減壓的反應蒸餾塔(1塔)內(nèi)進行。1塔采用減壓操作，操作壓力在-0.1～-0.07MPa(表壓)。反應原料甲酸和嗎啉從1塔下部的兩個不同位置進料，甲酸進料在下，嗎啉進料在上，兩進料口之間的塔段為反應段。根據(jù)蒸餾原理，反應產(chǎn)物N-甲酰嗎啉沸點較高，將向塔釜富集，副產(chǎn)物水沸點較低，將向塔頂富集?？刂扑?nèi)嗎啉適當過量，可以使甲酸全部反應，精餾段只需考慮嗎啉與水的分離，設計合適的塔高，可以在塔釜得到不含反應物的N-甲酰嗎啉并在塔頂?shù)玫讲缓磻锏母碑a(chǎn)物水。采用合適的操作壓力可以將塔釜溫度控制在140～180℃。在原料中加入酸性催化劑如硫酸、磷酸、鹽酸可以提高反應速度，降低反應段高度?；蛘咴诜磻伟惭b固體酸性催化劑，也可以提高反應速度，降低反應段高度。將1塔塔釜中的產(chǎn)物再引入N-甲酰嗎啉精制塔(2塔)，進一步減壓蒸餾，在塔頂?shù)玫礁呒兌鹊腘-甲酰嗎啉，塔釜為反應過程中產(chǎn)生的殘渣。2塔也在減壓下操作，操作壓力在-0.1～-0.07MPa(表壓)，塔釜溫度控制為140～180℃.
本發(fā)明的特點為(1)反應與分離在減壓塔內(nèi)進行，塔釜溫度低，副反應少，收率高；(2)反應熱可以利用，減少了能耗；(3)不加帶水劑后，不需蒸帶水劑，也降低了能耗；(4)甲酸和嗎啉從不同位置進料，反應速度和溫度易于控制；(5)塔內(nèi)嗎啉過量，甲酸全部反應，避免了甲酸與水不易蒸餾分離的難題；(6)采用連續(xù)化生產(chǎn)工藝，投資少，產(chǎn)量高，純度高，收率高。


附圖是關(guān)于本發(fā)明的流程示意圖。
1塔反應精餾塔。
2塔N-甲酰嗎啉精制塔。
具體實施例方式以下是本專利的一個實例。
所用反應精餾塔(1塔)為填料塔材質(zhì)不銹鋼，塔徑50mm，反應段填料為瓷環(huán)填料，其它填料為不銹鋼絲網(wǎng)填料；N-甲酰嗎啉精制塔(2塔)也為填料塔材質(zhì)不銹鋼，塔徑50mm，填料為θ環(huán)填料；兩塔均絕熱保溫；嗎啉由1塔的上加料口加入，甲酸由1塔的下加料口加入，溫度25℃；塔內(nèi)預加少量嗎啉，而嗎啉/甲酸進料摩爾比1∶1，使塔內(nèi)保持嗎啉過量；1塔回流比2.5～8；1塔操作壓力-0.1～-0.07MPa(表壓)；1塔塔釜溫度140～180℃；2塔回流比1.0～2.0；2塔操作壓力-0.1～-0.07MPa(表壓)；2塔塔釜溫度140～180℃；1塔頂水純度99.5％；2塔頂N-甲酰嗎啉純度99.9％。
權(quán)利要求
1.N-甲酰嗎啉的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述的方法包括以下步驟1)嗎啉、甲酸從上、下兩個不同的進料口進入一個減壓的反應蒸餾塔內(nèi)進行反應精餾，由塔釜出來的物料為N-甲酰嗎啉，由塔頂出來的物料為水。2)減壓的反應蒸餾塔塔釜出來的物料再引入N-甲酰嗎啉精制塔，進一步減壓蒸餾，在塔頂?shù)玫礁呒兌鹊腘-甲酰嗎啉，塔釜為反應過程中產(chǎn)生的殘渣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的減壓反應精餾塔操作壓力為-0.1～-0.07MPa(表壓)，塔釜溫度為140～180℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在原料中加入硫酸、磷酸、鹽酸催化劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在反應精餾塔的反應段安裝固體酸性催化劑。
全文摘要
一種N－甲酰嗎啉的生產(chǎn)方法，嗎啉、甲酸從上、下兩個不同的進料口進入一個減壓的反應蒸餾塔(1塔)內(nèi)進行反應精餾，由塔釜出來的物料為N－甲酰嗎啉，由塔頂出來的物料為水。減壓的反應蒸餾塔塔釜出來的物料再引入N－甲酰嗎啉精制塔(2塔)，進一步減壓蒸餾，在塔頂?shù)玫礁呒兌鹊腘－甲酰嗎啉，塔釜為反應過程中產(chǎn)生的殘渣。
文檔編號C07D295/16GK1482121SQ0314517
公開日2004年3月17日 申請日期2003年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月1日
發(fā)明者王文華, 任萬忠, 馮詠梅, 孫烈剛 申請人:煙臺大學