专利名称：一种合成高纯度n,n－二甲基乙酰胺的方法
技术领域：
本发明涉及一种以冰醋酸和二甲胺为原料，在常压条件下连续合成高纯度N，N-二甲基乙酰胺的方法。
背景技术：
DMAC是一种高沸点、强极性、非质子化溶剂，具有溶解能力强、优异的热稳定性和化学稳定性、挥发性低、不易水解、不易变色、腐蚀性低、毒性小等特点，可广泛用于石油加工和有机合成工业领域，主要用作氨纶和腈纶等合成纤维、塑料薄膜、涂料、制药、催化剂的溶剂。
在现有制备DMAC的技术中不是具有反应时间长、生产效率低和产品收率低等缺点，就是具有反应条件苛刻、对设备要求高、投资成本高的不足，还有DMAC的精制工艺复杂，不能通过常规的提纯方法来精制，需经中和、过滤和蒸馏等工序才能得到合格产品。JP123853(CN1298382 A)提供了一种以醋酸和二甲胺为原料在1～5Mpa压力下合成DMAC的技术，属于高压缩合法，该工艺的主要不足在于需要选择耐腐蚀的特殊材质制造的高压装置，对设备要求高，投资费用高，且为间歇工艺。WO00/73251提出的DMAC合成工艺通过自动压力控制阀来改进工艺，但是反应仍需在2-10pisg压力下进行。王晓立等在《石油化工高等学校学报》P20-23上报道的“反应精馏法合成N，N-二甲基乙酰胺”，所采用的工艺为半连续法，产品纯度95％。
发明内容
本发明的目的在于考虑现有技术的上述问题的基础上，提供一种以冰醋酸和二甲胺为原料常压连续催化反应精馏合成N，N-二甲基乙酰胺的方法，该法大大地缩短了传统常压缩合反应时间，极大地提高了常压缩合法反应物转化率、选择性及产品的收率，使产品质量≥99.90％。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种以冰醋酸和二甲胺为原料常压催化反应精馏合成N，N-二甲基乙酰胺的连续方法，将二甲胺和冰醋酸按照等量摩尔比，连续加入到成盐反应塔中，在35～55℃常压下逆向接触中和反应生成的醋酸胺盐，由塔底连续加入到反应精馏塔中，当加入的醋酸胺盐量达到反应精馏塔塔釜容积1/4～1/3时，加入催化剂，催化剂加入量为此时反应精馏装置中醋酸胺盐总重量的3.2～10％，再以鼓泡分散的方式通入二甲胺，以单位时间连续加入的醋酸胺盐摩尔量计，二甲胺∶醋酸胺盐＝0.5～2.5∶1，升温，在150～190℃常压下连续加入醋酸胺盐进行分解反应，在反应精馏塔塔顶得到DMAC和水，再经连续常压精馏得到纯度≥99.90％的DMAC产品。
上述的方法，其所述的醋酸胺盐在反应精馏装置中的分解反应温度为160～180℃。
上述的方法，其所述的在反应精馏装置中醋酸胺盐分解反应使用的催化剂为氯化锌、醋酸锌、氯化镁或氯化铝。
上述的方法，反应过程中未反应的二甲胺被回收循环使用，冰醋酸被完全转化。
本发明的作用机理是以冰醋酸和二甲胺为原料，在催化剂作用下合成DMAC，反应方程式如下 这是一个由醋酸作为酰化剂的N-酰化反应。醋酸中酰基C原子上带有部分正电荷，与二甲胺中的N原子上的未共用电子对相互作用，形成过渡态络合物，最后转化成酰胺。
CH3COOH+NH(CH3)2——→CH3COOHNH(CH3)2+ΔH-----(1)CH3COOHNH(CH3)2——→CH3CON(CH3)2+H2O-ΔH-----(2)反应(1)是一个简单的酸碱中和反应。反应(2)是个胺盐脱水成酰胺的吸热反应，其吸热量大于反应(1)的放热量，是决定总反应的关键步骤。根据热力学分析，在整个反应过程中，提高反应温度，增加原料二甲胺和醋酸的摩尔配比和及时将反应生成水从体系中排除，均可有利于酰胺的生成。
本发明的优点主要体现在以下几方面1.可实现高效常压连续化生产，极大地提高了生产效率，克服了以往因反应时间长而生产效率低的缺陷。
2.与传统常压缩合法相比，采用常压催化反应精馏技术，实现了反应与精馏单元操作的部分耦合，使工艺过程简化，反应热利用充分。
3.该工艺过程有效地避免了DMAC产品与醋酸的共沸问题，粗产品精制处理简单，本发明反应物转化率和选择性高，产品收率高，产品纯度可达99.90％以上。
4.该工艺废弃物排放少，环境友好。
具体实施例方式
实施例1冰醋酸和二甲胺按照等量摩尔比，向成盐反应塔中连续加入600g冰醋酸和450g二甲胺，在35～55℃常压下进行中和成盐反应。接着，向反应精馏塔中加入300g成盐反应产物和12g氯化锌，升温，再以50g/h成盐反应产物和18L/h二甲胺连续进入反应精馏塔，在170～180℃常压下进行分解反应，分解生成的DMAC和水由反应精馏塔塔顶连续采出，经常压连续精馏提纯处理得831g DMAC产品，其纯度为99.95％。
实施例2按照实施例1的相同步骤，除了加入12g醋酸锌之外，其余条件保持不变，获得了770g DMAC产品，其纯度为99.80％。
实施例3按照实施例1的相同步骤，除了加入12g氯化镁之外，其余条件保持不变，获得了761g DMAC产品，其纯度为99.68％。
实施例4
按照实施例1的相同步骤，除了加入12g氯化铝之外，其余条件保持不变，获得了729g DMAC产品，其纯度为99.40％。
实施例5冰醋酸和二甲胺按照等量摩尔比，向成盐反应塔中连续加入10800g冰醋酸和8100g二甲胺，在35～55℃常压下进行中和成盐反应。接着，向反应精馏塔中加入300g成盐反应产物和12g氯化锌，升温，再以100～105g/h成盐反应产物和24L/h二甲胺连续加入反应精馏塔，在170～180℃常压下进行分解反应，分解生成的DMAC和水由反应精馏塔塔顶连续采出，经常压连续精馏提纯处理得DMAC产品。该连续反应进行了180h，获得的DMAC产品纯度为99.96％，产品收率为96.25％。
权利要求
1.一种合成高纯度N，N-二甲基乙酰胺的方法，其特征在于将二甲胺和冰醋酸按照等量摩尔比，连续加入到成盐反应塔中，在35～55℃常压下逆向接触中和反应生成醋酸胺盐，将醋酸胺盐由塔底连续加入到反应精馏塔中，当加入的醋酸胺盐量达到反应精馏塔塔釜容积1/4～1/3时，加入催化剂，催化剂加入量为此时反应精馏装置中醋酸胺盐总重量的3.2～10％，再以鼓泡分散的方式通入二甲胺，以单位时间连续加入的醋酸胺盐摩尔量计，二甲胺∶醋酸胺盐＝0.5～2.5∶1，升温，在150～190℃常压下连续加入醋酸胺盐进行分解反应，在反应精馏塔塔顶得到N，N-二甲基乙酰胺和水，再经连续常压精馏得到高纯度N，N-二甲基乙酰胺产品，催化剂为氯化锌、醋酸锌或氯化镁。
2.根据权力要求1所述的方法，其所述的醋酸胺盐在反应精馏装置中的分解反应温度为160～180℃。
全文摘要
本发明涉及一种以冰醋酸和二甲胺为原料，在常压条件下连续合成高纯度N，N－二甲基乙酰胺的方法，将二甲胺和冰醋酸按照等量摩尔比，在35～55℃常压下逆向接触中和反应生成醋酸胺盐，将醋酸胺盐由塔底连续加入到反应精馏塔中，当加入的醋酸胺盐量达到反应精馏塔塔釜容积1/4～1/3时，加入催化剂氯化锌、醋酸锌或氯化镁，加入量为此时反应精馏装置中醋酸胺盐总重量的3.2～10％，再以鼓泡分散的方式通入二甲胺，以单位时间连续加入的醋酸胺盐摩尔量计，二甲胺∶醋酸胺盐＝0.5～2.5∶1，升温，在150～190℃常压下连续加入醋酸胺盐进行分解反应，在反应精馏塔塔顶得到N，N－二甲基乙酰胺和水，再经连续常压精馏得到高纯度产品，本发明反应物转化率和选择性高，产品收率高，产品纯度可达99.90％以上。
文档编号C07C231/00GK101092374SQ20061009001
公开日2007年12月26日 申请日期2006年6月23日 优先权日2006年6月23日
发明者张跃, 刘乃青, 严生虎, 韩铁良, 沈介发, 曲世宏, 马锦国, 刘长清, 盛光, 刘建武, 肖建业, 吕日红, 吴永祥 申请人:中国石油天然气集团公司, 吉化集团公司