[发明专利]N-甲基吡咯烷酮中有机胺杂质的分离方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种N-甲基吡咯烷酮粗产品的提纯方法，特别是涉及一种N-甲基吡咯烷酮中有机胺杂质的分离方法。

背景技术

N-甲基吡咯烷酮（NMP）是一种选择性强、稳定性好的极性溶剂与化工原料，具有沸点高、不易燃、毒性低、使用安全、溶解能力强、可回收、可生物降解等优点。其主要用于丁二烯、芳烃等萃取剂，乙炔、烯烃、二烯烃的纯化，许多工程塑料（聚偏二氟乙烯等）的溶剂，锂离子电池的电极辅助材料，光刻胶脱除液，LCD液晶材料生产，半导体行业线路板的清洗等。

N-甲基吡咯烷酮的现有制备方法为：工业上用γ-丁内酯和甲胺（40%）以1：1.15的摩尔比在管式反应器中进行反应，反应完成后，经浓缩、减压蒸馏可得纯度>90%的成品（如果采用釜式反应器生产，甲胺用量为理论量的1.5-2.5倍）。

目前，N-甲基吡咯烷酮主要分为普通级、工业级、电子级、试剂级，分别要求纯度达到99.5%、99.8%、99.9%、99.9%，其中电子级和试剂级还要求产品中甲胺含量≤5ppm，水分含量≤0.02%，pH在7-9之间，色度≤10。现有技术中，对常规方法制备的N-甲基吡咯烷酮产品进行提纯时，通常采用的精馏工艺设备投资大、能耗高、操作难控制，且提纯后的N-甲基吡咯烷酮的质量仍达不到SEMI C8的要求，具体表现为甲胺等碱性杂质含量难以降低到5ppm以下。因此，需要研究开发N-甲基吡咯烷酮产品的提纯方法，使其提纯后的N-甲基吡咯烷酮纯度及其杂质含量（如甲胺含量）能够满足SEMI C8的要求。

中国专利申请CN102001986A和CN102190611A公开了用颗粒状离子交换纤维进行离子交换法提纯N-甲基吡咯烷酮的方法。专利CN102001986A需使用由大孔吸附树脂、强酸性离子交换树脂、强碱性离子交换树脂组成的离子交换装置；专利CN102190611A需使用由非极性大孔树脂柱和带电纤维素膜组成的离子交换装置；这两项专利申请公开的方法使用的离子交换树脂种类多、操作复杂。专利CN102190611A公开的NMP提纯方法，过柱流速是每分钟1/50~1/10倍柱体积，流速较慢，效率低。专利CN102001986A公开的方法中，离子交换树脂必须使用有机醇类溶剂浸泡，溶剂成本高，经济效益降低。专利CN102190611A公开的提纯方法中，使用过的大孔树脂不能重复再生使用，使用后的树脂只能用作燃料，利用率低，成本高。另外，专利申请CN102001986A和CN102190611A公开的提纯方法目前还未实现工业化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术中N-甲基吡咯烷酮中有机胺杂质含量过高，不能满足SEMI C8要求，以及颗粒状离子交换树脂效率低、工艺与设备繁琐、不易再生等缺陷，本发明提供一种快捷、高效的去除N-甲基吡咯烷酮中有机胺的新方法，即本发明提供一种N-甲基吡咯烷酮中有机胺杂质的分离方法。利用本发明技术方案去除氮甲基吡咯烷酮中有机胺后，可使N-甲基吡咯烷酮的质量达到电子与试剂级的要求。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种N-甲基吡咯烷酮中有机胺杂质的分离方法，所述分离方法包括以下步骤：

a、不同基体强酸或弱酸离子交换纤维的预处理：

将所需要的不同基体强酸或弱酸离子交换纤维装入离子交换柱中，然后采用有机溶剂对装入离子交换柱中的强酸或弱酸离子交换纤维进行浸泡脱色，浸泡脱色时间为5～6h，浸泡脱色后，采用去离子水冲洗干净离子交换柱中的强酸或弱酸离子交换纤维；

b、接着采用酸性溶液过离子交换柱，将浸泡过的强酸或弱酸离子交换纤维转型为氢离子型H⁺离子交换纤维，然后用去离子水将转型后的H⁺型离子交换纤维冲洗至中性，抽干水分、待用；

c、将需要净化提纯的N-甲基吡咯烷酮粗产品，在室温条件下通过装有步骤b所得待用离子交换纤维的离子交换柱，N-甲基吡咯烷酮通过离子交换柱的流速为0.1～1.6ml /(min·g-纤维），经过离子交换柱中的离子交换纤维进行吸附分离，得到高纯N-甲基吡咯烷酮；

d、将步骤c分离后的高纯N-甲基吡咯烷酮通过电位滴定法检测其中的有机胺含量，经检测有机胺含量为5ppm以下；

 e、离子交换纤维的再生：将步骤c吸附有机胺杂质后的离子交换纤维采用酸性溶液过柱再生，再生完全后用去离子水冲洗至中性，并抽干离子交换纤维中的水分，供重新利用。