[发明专利]一种液相制备N,N-二甲基乙酰胺的方法

说明书

技术领域

本发明属于有机合成工艺，特别涉及N,N-二甲基乙酰胺合成技术领域。

背景技术

N,N-二甲基乙酰胺是一种无色透明液体，有低毒，能溶解多种无机化合物，能与水、醇、醚、酯及芳香族化合物混溶。在无水、酸或碱的条件下，具有很好的稳定性。是合成天然树脂的优良极性溶剂，用于聚酰亚胺、聚砜酰胺及其他高分子化合物的合成，也用于合成树脂的成膜和纺丝，合成药物、芳族二羧酸（如对苯二甲酸）的结晶提纯。还可在某些有机反应中做催化剂。与同系的二甲基甲酰胺相比，其热稳定性、水解稳定性高、腐蚀性和毒性小。传统的合成N,N-二甲基乙酰胺工艺主要包括：（1）乙腈与甲醇反应制取N，N-二甲基乙酰胺；（2）三甲胺与CO羰基化反应合成N，N-二甲基乙酰胺；（3）乙烯酮和二甲胺合成N，N-二甲基乙酰胺；（4）N－甲基乙酰胺与甲醇、吡啶合成N，N－二甲基乙酰胺等。以上几种合成方法过程中存在乙酸对设备的腐蚀较为严重、毒性大、原料成本高以及转化率和选择性较低等缺点。

发明内容

鉴于现有N,N-二甲基乙酰胺合成工艺技术的以上缺点，本发明的目的在于提供一种乙酸甲酯和二甲胺液相反应制得N,N-二甲基乙酰胺的新工艺方法，使之能克服现有合成技术存在的乙酸对设备的腐蚀较为严重、毒性大、原料成本高以及转化率和选择性较低等缺点。

为了实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案：

    一种液相制备N,N-二甲基乙酰胺的方法，包括以下步骤：

    a）将一定量的乙酸甲酯、二甲胺、甲醇和催化剂加入到反应釜中，其中所述乙酸甲酯的含水量小于或等于1.5%，二甲胺纯度大于或等于99.5%，甲醇与乙酸甲酯的质量比为0.5:1~5:1；所述催化剂为三氧化钼和偏钒酸钠的一种或两种的混合物；

b）反应后的液相混合物经粗馏脱除二甲胺、乙酸甲酯、甲醇和水后再在精馏塔中进行减压精馏，通过精馏得到纯度大于99.9%的N,N-二甲基乙酰胺，经粗馏脱除的过量二甲胺、乙酸甲酯和部分甲醇返回反应釜循环使用；

c）在精馏过程中，从塔釜连续返回一定量的N,N-二甲基乙酰胺、乙酸与催化剂的混合液至反应釜中，实现催化剂的循环使用，返回反应釜的混合液的质量为塔釜中混合液总量的10%~30%。

上述制备N,N-二甲基乙酰胺的方法中，步骤a）中催化剂与乙酸甲酯的质量比为0.01:1~0.5:1，优选为0.02:1~0.25:1；

上述制备N,N-二甲基乙酰胺的方法中，步骤a）的反应温度为60℃~170℃，优选为100℃~160℃；

上述制备N,N-二甲基乙酰胺的方法中，步骤a）的反应压力为0.3 MPa ~2.0MPa，优选为0.8 MPa ~1.8MPa；

    上述制备N,N-二甲基乙酰胺的方法中，步骤a）中甲醇与乙酸甲酯的重量比优选为1:1~3:1；

上述制备N,N-二甲基乙酰胺的方法中，步骤c）还包括在返回反应釜的混合液中添加一定量的催化剂作为补充；

上述制备N,N-二甲基乙酰胺的方法中，催化剂为三氧化钼和偏钒酸钠的一种或两种混合物；

上述制备N,N-二甲基乙酰胺的方法中，步骤c）中补加的催化剂与乙酸甲酯的质量比为0.001:1 ~0.005:1，优选0.002:1~0.004:1；

上述制备N,N-二甲基乙酰胺的方法中，步骤c）中返回的混合液的质量为塔釜中混合液总量的15%-25%。

上述制备N,N-二甲基乙酰胺的方法中，步骤a）中二甲胺相对于另一反应物乙酸甲酯是过量的；优选二甲胺的摩尔数过量10%-20%，原料乙酸甲酯含水量指的是含水的乙酸甲酯中水分所占的质量百分数；二甲胺的纯度是指纯的二甲胺所占的质量百分数；

乙酸甲酯和二甲胺液相反应制得N,N-二甲基乙酰胺工艺方法，主要包括以下步骤：

（1）按照比例将一定量的乙酸甲酯、二甲胺、甲醇和催化剂加入到反应釜中，反应在高压反应釜中进行的，反应釜配有常规的搅拌器和加热装置等辅助设施；采用三氧化钼和偏矾酸钠中的一种或两种作为反应催化剂，第一次加入的催化剂与乙酸甲酯的质量比为0.01:1~0.5:1；

（2）步骤（1）中反应物料和催化剂加入完毕后，然后反应釜开始加热，采用二甲胺过量10%-20%（摩尔比）、系统自行升压或用氮气加压的方式使反应釜内达到需要压力条件，合成反应温度为60-170℃，合成反应压力为0.3 MPa -2.0MPa；助剂甲醇与乙酸甲酯的质量比为0.5:1~5:1；