專利名稱：乙酸乙酯和二甲胺合成二甲基乙酰胺的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種重要化工產(chǎn)品二甲基乙酰胺的工藝合成方法，尤其是利用乙酸乙酯和二甲胺液相反應(yīng)制得N，N-二甲基乙酰胺的工藝方法。
背景技術(shù)：
N，N-二甲基乙酰胺N，N-dimethylacetamide(縮寫為DMAC)是無色透明液體，有低毒，能溶解多種無機(jī)化合物，能與水、醇、醚、酯及芳族化合物相混溶。在無水、酸或堿的條件下，有很好的穩(wěn)定性。是合成天然樹脂的優(yōu)良極性溶劑，用于聚酰亞胺、聚砜酰胺及其他高分子化合物的合成，也用于合成樹脂的成膜和紡絲，合成藥物、芳族二羧酸(如對苯二甲酸)的結(jié)晶提純等，在合成材料、石油加工和石油化工部門有廣泛的用途。還可在某些有機(jī)反應(yīng)中作催化劑，與同系的二甲基甲酰胺相比，其熱穩(wěn)定性、水解穩(wěn)定性高、腐蝕性和毒性小。
現(xiàn)國際上生產(chǎn)DMAC主要有醋酐法、乙酰法和乙酸法，乙酸法包括高壓縮合法和催化縮合法兩種，這兩種方法都是目前國際上生產(chǎn)DMAC的主要方法。
已工業(yè)化的生產(chǎn)方法是乙酸與二甲胺氣相反應(yīng)，使用脫水型固體催化劑，為常壓連續(xù)反應(yīng)，反應(yīng)溫度在260～280℃之間，產(chǎn)品收率較高。但由于乙酸腐蝕使得投資增大，所以該路線生產(chǎn)N，N-二甲基乙酰胺成本較高；乙酸與二甲胺液相間歇反應(yīng)工藝，該工藝在高溫高壓條件下進(jìn)行，也有工業(yè)化裝置引入三氧化鉬作催化劑，降低反應(yīng)條件，提高反應(yīng)速度同時提高了DMAC的收率。另外乙酸、氨、甲醇反應(yīng)合成DMAC和三甲胺與CO羰基化反應(yīng)研究也較多，但目前還沒有工業(yè)化的報道。在US Pat.3342862中用不同配比的乙酸甲酯和甲醇與二甲胺反應(yīng)，分別用水、二噁烷作為溶劑，常壓、-6～30℃條件下得到N，N-二甲基乙酰胺的收率接近90％；在Ger Offen.2437702中，提到用乙酸甲酯和甲醇與的共沸物與二甲胺反應(yīng)，用甲醇鈉做催化劑，反應(yīng)產(chǎn)物中得到45％的N，N-二甲基乙酰胺；US Pat.4258200中用20％的甲醇-乙酸甲酯的共沸物與過量的二甲胺反應(yīng)，選用四水乙酸鈷作催化劑，在55psi、160°F下得到了較高的反應(yīng)產(chǎn)物。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種利用乙酸乙酯和二甲胺液相反應(yīng)制得高純度的N，N-二甲基乙酰胺的生產(chǎn)工藝發(fā)法。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明利用可再生資源乙醇作為乙酸乙酯的原料，化學(xué)反應(yīng)方程式如下
總反應(yīng)方程式為整個工藝路線環(huán)保，資源利用率高。乙醇可以利用農(nóng)作物發(fā)酵制得，副產(chǎn)物氫氣是清潔能源。本發(fā)明的技術(shù)特征在于以乙酸乙酯和二甲胺為原料，在催化劑作用下，液相反應(yīng)制得N，N-二甲基乙酰胺，其工藝特征在于包含催化反應(yīng)技術(shù)和連續(xù)精餾技術(shù)(a)催化反應(yīng)過程將乙酸乙酯、二甲胺和催化劑按一定的比例加入釜式反應(yīng)器，升溫、加壓攪拌反應(yīng)，反應(yīng)液冷卻分離去除催化劑；(b)連續(xù)精餾過程反應(yīng)產(chǎn)物連續(xù)精餾分離二甲胺、乙酸乙酯和乙醇，粗餾產(chǎn)物經(jīng)精餾得到產(chǎn)品N，N-二甲基乙酰胺。過量的二甲胺、乙酸乙酯和部分乙醇在系統(tǒng)循環(huán)。
在反應(yīng)體系中使用專用催化劑為三氧化鎢、三氧化鉬和偏礬酸鈉中至少一種，催化劑為粉末狀物。該反應(yīng)是在高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行的，反應(yīng)釜配有攪拌器和電加熱裝置。將一定配比的乙酸乙酯、二甲胺和催化劑加入到反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜開始加熱，采用二甲胺過量、系統(tǒng)自行升壓或用氮氣加壓使其達(dá)到需要壓力條件。
本發(fā)明技術(shù)效果該工藝與傳統(tǒng)的乙酸法合成DMAC相比，降低了乙酸的腐蝕、降低了反應(yīng)溫度；該工藝選用的催化劑具有高轉(zhuǎn)化率和高選擇性，催化劑產(chǎn)率高，穩(wěn)定性好，可以循環(huán)重復(fù)利用；產(chǎn)品容易分離，二甲基乙酰胺純度可達(dá)99.5％以上，該方法原料利用率高、生產(chǎn)成本低、工藝合理、具有較高工業(yè)應(yīng)用價值。


附圖為本發(fā)明實施例的生產(chǎn)工藝流程示意簡圖。
具體實施例方式下面參照附圖通過實施例對本發(fā)明作具體描述。
圖中字母序號分別表示A、B、C代表三個重要的反應(yīng)裝置反應(yīng)釜、精餾塔I、精餾塔II；反應(yīng)原料為D(乙酸乙酯)、E(二甲胺)、F(催化劑)、I(乙醇)；反應(yīng)中循環(huán)使用的物質(zhì)是H(二甲胺、乙酸乙酯、乙醇)；G是反應(yīng)中的粗產(chǎn)品；反應(yīng)最終產(chǎn)物是J(N，N-二甲基乙酰胺)；其它反應(yīng)裝置有L(真空系統(tǒng))、P(壓力表)、T(溫度計)；反應(yīng)過程有M(真空冷凝液)、N(含乙酸釜液)；反應(yīng)中W代表冷卻水進(jìn)，Q代表冷卻水出；R代表蒸汽進(jìn)，S代表蒸汽出。
實施例1將乙酸乙酯(720g)、二甲胺(420g)和三氧化鉬催化劑(3.6g)三氧化鎢催化劑(3g)加入A(釜式反應(yīng)器)，然后升溫至142℃、自然升壓至2.0Mpa，攪拌反應(yīng)24小時，反應(yīng)液冷卻分離去除催化劑，反應(yīng)產(chǎn)物連續(xù)精餾即經(jīng)過B(精餾塔I)、C(精餾塔II)分離二甲胺、乙酸乙酯和乙醇，粗餾產(chǎn)物經(jīng)精餾得到產(chǎn)品N，N-二甲基乙酰胺。過量的二甲胺、乙酸乙酯和部分乙醇在系統(tǒng)循環(huán)。乙酸乙酯的轉(zhuǎn)化率92.6％，N，N-二甲基乙酰胺的選擇性≥99％。
實施例2將乙酸乙酯(720g)、二甲胺(420g)和三氧化鉬催化劑(8g)加入A(釜式反應(yīng)器)，然后升溫至172℃、加壓至2.5Mpa，攪拌反應(yīng)20小時，反應(yīng)液冷卻分離去除催化劑，反應(yīng)產(chǎn)物連續(xù)精餾即經(jīng)過B(精餾塔I)、C(精餾塔II)分離二甲胺、乙酸乙酯和乙醇，粗餾產(chǎn)物經(jīng)精餾得到產(chǎn)品N，N-二甲基乙酰胺。過量的二甲胺、乙酸乙酯和部分乙醇在系統(tǒng)循環(huán)。乙酸乙酯的轉(zhuǎn)化率92.4％，N，N-二甲基乙酰胺的選擇性≥99％。
實施例3將乙酸乙酯(720g)、二甲胺(420g)和三氧化鎢催化劑(3g)、三氧化鉬催化劑(3g)和偏礬酸鈉催化劑(3g)加入A(釜式反應(yīng)器)，然后升溫至165℃、加壓至2.2Mpa，攪拌反應(yīng)20小時，反應(yīng)液冷卻分離去除催化劑，反應(yīng)產(chǎn)物連續(xù)精餾即經(jīng)過B(精餾塔I)、C(精餾塔II)分離二甲胺、乙酸乙酯和乙醇，粗餾產(chǎn)物經(jīng)精餾得到產(chǎn)品N，N-二甲基乙酰胺。過量的二甲胺、乙酸乙酯和部分乙醇在系統(tǒng)循環(huán)。乙酸乙酯的轉(zhuǎn)化率92.8％，N，N-二甲基乙酰胺的選擇性≥99.2％。
實施例4將乙酸乙酯(720g)、二甲胺(380g)和三氧化鉬催化劑(8g)加入A(釜式反應(yīng)器)，然后升溫至172℃、加壓至2.5Mpa，攪拌反應(yīng)24小時，反應(yīng)液冷卻分離去除催化劑，反應(yīng)產(chǎn)物連續(xù)精餾即經(jīng)過B(精餾塔I)、C(精餾塔II)分離二甲胺、乙酸乙酯和乙醇，粗餾產(chǎn)物經(jīng)精餾得到產(chǎn)品N，N-二甲基乙酰胺。過量的二甲胺、乙酸乙酯和部分乙醇在系統(tǒng)循環(huán)。乙酸乙酯的轉(zhuǎn)化率92.1％，N，N-二甲基乙酰胺的選擇性≥99％。
實施例5反應(yīng)產(chǎn)物含二甲胺7.18％，乙醇30.29％，乙酸乙酯5.19％，N，N-二甲基乙酰胺57.22％，乙酸0.12％(重量百分比)的物料在φ40mm的玻璃塔中精餾，玻璃彈簧填料高度1500mm，塔頂冷凝器下塔頂采出口，塔上500mm處設(shè)有側(cè)線采出口，塔釜用電加熱套加熱，塔下500mm處進(jìn)料，連續(xù)操作。
I塔為常壓精餾，塔頂采出過量的二甲胺和少量沒反應(yīng)完全的乙酸乙酯，塔中采出乙醇。
II塔為減壓精餾，塔頂采出少量乙醇，塔中得到N，N-二甲基乙酰胺純度大于99.5％，產(chǎn)品的單程回收率可達(dá)94％以上。塔釜含乙酸的釜液回反應(yīng)釜中。
權(quán)利要求
1.一種制備N，N-二甲基乙酰胺工藝方法，其特征在于以乙酸乙酯和二甲胺為原料，在催化劑作用下，液相反應(yīng)制得N，N-二甲基乙酰胺，其工藝特征在于包含催化反應(yīng)技術(shù)和連續(xù)精餾技術(shù)(a)催化反應(yīng)過程將乙酸乙酯、二甲胺和催化劑按一定的比例加入釜式反應(yīng)器，升溫、加壓攪拌反應(yīng)，反應(yīng)液冷卻分離去除催化劑；(b)連續(xù)精餾過程反應(yīng)產(chǎn)物連續(xù)精餾分離二甲胺、乙酸乙酯和乙醇，粗餾產(chǎn)物經(jīng)精餾得到產(chǎn)品N，N-二甲基乙酰胺。過量的二甲胺、乙酸乙酯和部分乙醇在系統(tǒng)循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利1的要求所述方法，其特征在于至少以三氧化鎢、三氧化鉬和偏礬酸鈉中的一種作為合成的催化劑。
3.根據(jù)權(quán)利1的要求所述方法，該工藝催化劑的用量配比為乙酸乙酯∶催化劑(wt)為1∶0.005～0.1。
4.根據(jù)權(quán)利3的要求，該工藝催化劑的用量適宜配比為乙酸乙酯∶催化劑(wt)為1∶0.01～0.02。
5.根據(jù)權(quán)利1的要求所述方法，該工藝乙酸乙酯與二甲胺(摩爾)比在1∶0.8～2。
6.根據(jù)權(quán)利5的要求，該工藝乙酸乙酯與二甲胺(摩爾)適宜配比為1∶1.2～1.5。
7.根據(jù)權(quán)利1的要求所述方法，其特征在于反應(yīng)溫度80～190℃。
8.根據(jù)權(quán)利7的要求，該工藝更適宜的反應(yīng)溫度140～180℃。
9.根據(jù)權(quán)利1的要求所述方法，其特征在于反應(yīng)壓力0.8～2.5Mpa。
10.根據(jù)權(quán)利1的要求所述方法，該工藝要求的二甲胺純度≥99％。
全文摘要
本發(fā)明涉及從乙酸乙酯和二甲胺液相反應(yīng)制得N，N－二甲基乙酰胺(簡稱DMAC)的工藝方法。本方法包括以乙酸乙酯和二甲胺為原料，至少在三氧化鎢、三氧化鉬和偏礬酸鈉中的一種作催化劑的作用下，反應(yīng)溫度為80～190℃、反應(yīng)壓力0.8～2.5MPa，乙酸乙酯與二甲胺(摩爾比)在10.8～2條件下，合成N，N－二甲基乙酰胺的工藝方法。該方法原料利用率高、生產(chǎn)成本低，乙酸乙酯轉(zhuǎn)化率可達(dá)92％，N，N－二甲基乙酰胺選擇性高于98％，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)蒸餾脫除過量的二甲胺、乙酸乙酯和乙醇、精餾得到產(chǎn)品(純度大于99.5％)N，N－二甲基乙酰胺。
文檔編號C07C233/05GK1807401SQ20051002244
公開日2006年7月26日 申請日期2005年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月29日
發(fā)明者張曉陽, 胡志彪, 劉婷, 黃宏, 李倩, 劉京林 申請人:西南化工研究設(shè)計院