[发明专利]一种连续化管式反应器制备吡咯烷酮及其衍生物的方法

说明书

本发明为一种连续化管式反应器制备吡咯烷酮及其衍生物的方法。该方法采用立式缠绕管式反应器，以γ‑丁内酯与乙醇胺等有机胺类为原料，以水为溶剂，无催化剂参与，克服了间歇釜式反应工艺所存在的工艺过程复杂、设备利用率低、难以提高生产效率的缺陷。本发明不仅可以实现生产过程自动化与连续化，同时大幅提高产品选择性，而且工艺操作简单，过程便于调控。

技术领域

本发明涉及一种吡咯烷酮及其衍生物的制备方法，具体涉及一种连续化管式反应器制备吡咯烷酮及其衍生物的方法。

背景技术

吡咯烷酮及其衍生物具有极性强、溶解性好、稳定的化学性质、易回收、无毒无腐蚀等特点。其中，N-甲基吡咯烷酮可用于回收石脑油裂解气中的乙炔、丁二烯和戊二烯等气体，洗涤塔类和釜类等化工装置中的堵塞物和附着物，高浓度的N-甲基吡咯烷酮还用作精密机械和光学仪器的超声波清洗剂；N-甲基吡咯烷酮已代替苯酚和糠醛用于脱除润滑油中的芳烃类物质，还是生产人造血浆和维生素B1的主要原料。N-羟乙基吡咯烷酮(NHP)是重要的精细化学品及中间体，是非乙炔法生产聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)重要的中间体：NHP脱水形成乙烯基吡咯烷酮(NVP)，NVP聚合得到PVP。NHP可以用作油墨填加剂，合成纤维染色渗透剂等。此外，它们还是重要的有机化工溶剂和助剂，广泛应用于石油化工、医药、化妆品、食品、芳烃萃取、锂离子电池、清洁剂、涂料以及感光材料等诸多领域。

CN1712396公开一种N-羟乙基吡咯烷酮的气相制备方法，以金属硝酸盐对Y型分子筛进行浸渍改性，使用改性Y型分子筛作为催化剂，在气相、常压条件下实施乙醇胺与γ-丁内酯气固相催化反应制备NHP。

杨文忠，魏永忠等人(山东化工，2016，45(18)：6-9)报道了一种SO₄^2-/Al₂O₃型固体超强酸催化剂，采用固定床工艺在加热条件下催化γ-丁内酯和乙醇胺脱水合成N-羟乙基吡咯烷酮。

CN107474003公开一种连续合成N-甲基吡咯烷酮和N-乙基吡咯烷酮的方法，在微反应器中以烷基胺与γ-丁内酯的摩尔配比1.0～1.6、反应温度240～300℃、压力1.7～5.2MPa条件下非催化合成N-甲基吡咯烷酮。

上述吡咯烷酮及其衍生物合成技术存在副产物多、催化剂成本高、催化剂回收困难、催化剂腐蚀设备、产品选择性低、难以实现工业生产连续化等问题。

发明内容

本发明的目的为针对当前技术中吡咯烷酮及其衍生物制备工艺存在的问题，提供了一种连续化管道反应制备吡咯烷酮及其衍生物的方法。本发明采用立式缠绕管式反应器，以γ-丁内酯与乙醇胺等有机胺类为原料，以水为溶剂，无催化剂参与，克服了间歇釜式反应工艺所存在的工艺过程复杂、设备利用率低、难以提高生产效率的缺陷。本发明不仅可以实现生产过程自动化与连续化，同时大幅提高产品选择性，而且工艺操作简单，过程便于调控。

本发明的技术方案为：

一种连续化管式反应器制备吡咯烷酮及其衍生物的方法，该方法包括如下步骤：

将γ-丁内酯、有机胺类和溶剂经过混合、搅拌后，连续输入立式缠绕管式反应器中，在250～350℃、压力5.5～8.5MPa下反应1.0～8.0h，制得吡咯烷酮及其衍生物；

其中，溶剂的用量为γ-丁内酯质量的0.2～5倍；摩尔比为γ-丁内酯：有机胺类＝1：0.5～5；

所述的溶剂选自水、二氧六环、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、乙二醇醚或乙二醇。

所述的有机胺类包括甲胺、乙胺、甲酰胺、乙醇胺、3-丙醇胺中的一种或两种。

所述的γ-丁内酯与有机胺类的摩尔比优选为γ-丁内酯：有机胺类＝1：0.8～2.5。

本发明的有益效果为：