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二甲基乙酰胺合成方法和技术进展


时间:2013-01-04 16:01  

二甲基乙酰胺合成方法和技术进展
二甲基乙酰胺,即N,N-二甲基乙酰胺,是一种高沸点、高极性的非质子化溶剂,能溶解多种化合物,且能与水、醚、酮、酯、芳烃等完全互溶,具有热稳定性高、不易水解、腐蚀性低、毒性小等特点。二甲基乙酰胺在合成材料、石油加工和石油化学工业等部门有着广泛用途。
 1 合成技术 文献报道二甲基乙酰胺合成路线比较多;但是目前工业化的路线主要有醋酐法、乙酰氯法和醋酸法3种。
 1.1 醋酐法 采用醋酐和二甲胺反应制备二甲基乙酰胺,其过程是先将二甲胺水溶液加热至汽化,气体二甲胺经脱水净化后,于常温下通入醋酐中进行酰化,反应为放热反应,当反应温度不再上升即为酰化终点(约170℃)。然后控制酰化液在0-20℃,加入碱液中和,反应生成醋酸钠,至pH=8-9时分离出醋酸钠;再将中和液碱洗涤后,加入醋酸乙酯,共沸脱水,粗蒸后再进行精馏,取164-166.5℃馏分,得到成品二甲基乙酰胺。该法生产消耗醋酐(约95%)1.15-1.20t/t,二甲胺(40%)1.89-1.90t/t。醋酐工艺技术比较简单,产品质量较好,但是生产成本高,且工艺流程较长。
 1.2 乙酰氯法 乙酰氯法采用二甲胺与乙酰氯反应制备二甲基乙酰胺,采用先进的催化反应和精馏技术,强化了反应过程,能耗降低,分离效果和产品收率都得到大大提高,工艺过程简化,与目前国内现行的醋酐法工艺相比,生产成本较低,经济效益较好。 该法工艺过程为在冷却状态先将二甲胺通入乙mi中,然后再慢慢加入乙酰氯和乙mi的混合液,边加边搅拌,立即析出二甲胺yansuanyan白色固体,将其滤出。滤液用水浴回收乙mi,干燥后进行蒸馏,收集164-166.5℃馏分得到成品二甲基乙酰胺,该法缺点是使用乙mi为溶剂,溶剂使用、控制与回收比较关键。
 1.3 醋酸法 醋酸法是目前国外生产二甲基乙酰胺主要方法,主要以醋酸与二甲胺为原料进行合成,包括催化缩合法和高压缩合法两种。醋酸法生产二甲基乙酰胺,收率不是很高,产物中含有大量未反应的醋酸,由于醋酸与二甲基乙酰胺形成高沸点共沸混合物(通常含有二甲基乙酰胺84.9%,醋酸15.1%),使得反应结束后产品不能按常规方法去精馏提纯分离,必须经过中和、过滤。蒸馏等一系列工序方能完成。醋酸法工艺适合连续化规模化生产。
 1.3.1 催化缩合法 该法以氧化钼为催化剂,可以提高收率和适当缩短反应时间,加速二甲基乙酰胺的合成,除氧化铝之外,常用催化剂还有硅酸钼、三氧化钨、磷钨酸以及偏钒酸钠等,相对于高压缩合法,该法时间较长。
 1.3.2 高压缩合法 该法通过醋酸和二甲胺在压力下反应,同时除去反应水,以制备二甲基乙酰胺。高压缩合法的优点是反应时间大大缩短,但是该法设备尤其是带压装置的材料必须耐酸,而且脱水装置必须连接到压力装置上,所以相对于催化缩合法,该方法设备投资费用较高。
1.3.3 反应精馏法 反应精馏技术是目前有机合成的一种新的技术,国内科研机构在醋酸催化缩合法基础上改进了工艺,以醋酸为原料,采用反应精馏技术直接合成二甲基乙酰胺,使反应热得到充分利用,反应过程中的能耗低,同时由于反应与精馏于同一系统中,工艺流程大大缩短。 具体工艺过程,将一定量的醋酸和催化剂放入带有精馏塔的反应釜中,升温到130℃,将定量的二甲胺以加热状态通入醋酸中进行反应2小时,当塔顶的温度上升至二甲基乙酰胺沸点时候停止反应。并对许多条件进行优化,在无催化剂情况下,二甲基乙酰胺生成速度慢,使大部分醋酸二甲胺盐受热分解,催化剂的加入加快了脱水反应的速度,强化了过程,最佳催化剂用量为2%(质量比,以醋酸计);原料配比,二甲胺与醋酸的摩尔比提高,二甲基乙酰胺的收率和选择性亦不断提高,但是二甲胺量过多,则二甲胺循环量增加,热损失大,设备处理能力低,优化后的二甲胺与醋酸的摩尔比为1.3:1;反应温度和时间,通过大量实验表明,最佳的温度为130℃,时间为2小时。
 1.4 其他方法与技术进展
 1.4.1 三甲胺羰基化法 国外研究者开发了采用纯三甲胺与一氧化碳经过加压催化,使其进行羰基化反应而得到二甲基乙酰胺,该法原料价廉易得,一旦实现工业化,会大大低于现有工艺的生产成本。另外该工艺与一氧化碳一步法生产二甲基甲酰胺工艺过程极为相似,可以利用二甲基甲酰胺的装置来生产二甲基乙酰胺。
 1.4.2 三菱丽阳技术 日本三菱丽阳株式会社最新开发出一种新型二甲基乙酰胺制备方法,于1998年申请日本专利,公开号为JP12/3853。该工艺采用醋酸和二甲胺为原料,在酰胺化步骤中使用催化剂,以提高产物收率和缩短反应时间,常用的催化剂为钼酸化合物、钨酸化合物及偏钒化合物。该法缩短了反应时间,简化了设备,二甲基乙酰胺的收率高。该技术也在中国申请专利,公开号为CN1298382。

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