[发明专利]一种1,4-丁二醇胺化制备烷基吡咯烷酮的方法

说明书

本发明公开了一种1,4‑丁二醇胺化制备烷基吡咯烷酮的方法，包括以下步骤：（1）将1,4‑丁二醇与烷基胺预热、混合，送入反应器中，在催化剂作用下脱氢、胺化转化为N‑烷基吡咯烷酮粗物料，经过反应器的物料出口排出；（2）将步骤（1）排出的N‑烷基吡咯烷酮粗物料与原料换热，然后依次通过第一、二两级冷凝器后进入第一气液分离罐，第一气液分离罐未完全分离的气相再次通过第三级冷凝器之后进入第二气液分离罐；（3）将步骤（2）收集的粗产品经过精馏产品塔提纯得到产品。本发明催化剂催化活性高，所得产物收率≥98.5%，转化率≥99.9%，纯度≥99.8%，水分≤50ppm，游离胺≤5ppm，产品品质高。

技术领域

本发明属于精细化工产品制备技术领域，具体涉及一种1,4-丁二醇胺化制备烷基吡咯烷酮的方法。

背景技术

烷基吡咯烷酮是重要的医药、化工行业中间体，吡咯烷酮传统生产工艺以1,4-丁二醇或顺酐为原料制备，以1,4-丁二醇为原料占绝大部分生产能力，其生产流程一般为：1,4-丁二醇首先脱氢为γ-丁内酯，再将粗γ-丁内酯净化后与有机一元胺反应为粗吡咯胺酮，最后经过精馏后得到产品，该工艺脱氢为吸热反应，并且多为气相反应，需要使用导热油加热蒸发1,4-丁二醇和过量氢气，耗费能量，而且需要通过精制工段将反应剩余的1,4-丁二醇和副产物脱除，特别是由于1,4-丁二醇脱氢中副产一定量的四氢呋喃和正丁醇等轻组分，在后续胺分离回收中增加难度，因此γ-丁内酯的精制成为了必须手段，而γ-丁内酯的生产和精制能耗几乎占据了以1,4-丁二醇生产吡咯烷酮产品50%以上的能耗，生产成本高。例如：公告号为CN101903344B的中国专利公开了一种N- 甲基吡咯烷酮的制备方法，第一步在氢气气氛下和金属氧化物固体催化剂存在下将 1，4- 丁二醇脱氢以制备γ- 丁内酯，第二步在金属氧化物固体催化剂下将第一步获得的未经纯化的 γ- 丁内酯引入与单甲胺的脱水反应，所述第一步中的所述固体催化剂由 CuO、MgO 和 SiO₂ 组成，或由 CuO、CaO 和SiO₂ 组成；所述第二步中的所述固体催化剂由 ZnO 组成，或由 ZnO、Al₂O₃ 和 CuO组成，或由 TiO₂、SiO₂ 和 WO₃ 组成，或由 SiO₂、 Al₂O₃、 TiO₂ 和 Fe₂O₃ 组成。

1,4丁二醇脱氢制备γ-丁内酯的常见催化剂为Cu/ZnO/Al₂O₃或者Cu/Cr₂O₃系列，Cu/ZnO/Al₂O₃的初活性、选择性和环保性优于Cu/Cr₂O₃，但是积碳严重造成催化剂失活迅速未能广泛应用，而且γ-丁内酯制备过程相对较长，由于脱氢的中间体羟基丁醛过于活泼，在无Cr催化剂下羟基丁醛发生缩聚的几率较大，在催化剂孔道内缩合转化为大分子，没有办法扩散出孔道最后转化为了积碳，这也是催化剂失活的根本，因此传统的1,4-丁二醇脱氢制备γ-丁内酯的催化剂都含有铬，防止催化剂失活，但是铬的毒性较大，催化剂的制造过程和催化剂的危废处理过程较为困难。例如：公告号为CN1054843C的中国专利公开了一种N-甲基吡咯烷酮的制备方法，将1,4-丁二醇在Cu-Zn-Cr-Zr催化剂存在下，在175~230℃、0.1~1.0MPa条件下进行气相脱氢反应，然后将脱氢反应流出物经冷凝、脱气后作为胺化反应原料，在200~300℃、5~10MPa条件下与一甲胺和水反应0.5~5h，反应时脱氢反应流出物中γ-丁内酯、甲胺、水的摩尔比为1:(1~4):(2~9)，所得N-甲基吡咯烷酮产率以1,4-丁二醇为基准计算达94%。