专利名称：N-甲酰吗啉的生产方法
技术领域：
本发明涉及一种N-甲酰吗啉的生产方法。
背景技术：
N-甲酰吗啉吗啉在工业上可以用作芳烃抽提和丁烯提浓的溶剂，也可以作为天然气脱硫的吸附剂。目前，N-甲酰吗啉多采用吗啉与甲酸或甲酸甲酯反应的方法来合成，如申请号为00125399.9及申请号为01131970.4的专利申请所述。在N-甲酰吗啉的制备过程中有以下问题难以解决(1)反应初期放热量很大，反应体系温度难以控制，致使副反应多，收率低；(2)反应后期反应速度较慢，转化率低，原料损失大；(3)反应物甲酸与产物水沸点接近，难以分离、回收；(4)N-甲酰吗啉沸点244℃，采用常压蒸馏的方法，塔釜温度很高，造成产物分解。
为解决如上问题，已有的N-甲酰吗啉制备的方法多采用在反应体系中加入带水剂的方法，带水剂可以是芳烃类溶剂油、脂肪类溶剂油等(如00125399.9号申请)；或环己烷、苯、甲苯等(如011 31970.4号申请)。加入带水剂可以使初始反应速度及反应温度得以控制，减少副反应。反应结束后用减压蒸馏的方法分离出未反应的吗啉、甲酸和产物水，并对N-甲酰吗啉进行提纯。然而，在反应体系中加带水剂的方法存在如下问题(1)加入带水剂后，增加了反应后体系中需要分离的化合物的量，增加了能耗。带水剂的用量通常为原料总量50％左右，反应结束后带水剂必须全部蒸出，使能耗增加将近一倍；(2)只能采用间歇或半间歇的操作工艺；(3)不能将反应产物N-甲酰吗啉从反应体系中分离出去，致使反应后期反应速度降低，需延长反应时间或加入催化剂以提高反应转化率；(4)反应热没有被充分利用。
发明内容
本发明的任务就是要解决N-甲酰吗啉合成中遇到的上述困难。
本发明的方法参考附图，将N-甲酰吗啉的合成及N-甲酰吗啉与未反应的原料甲酸、吗啉及副产物水的分离合并在一个减压的反应蒸馏塔(1塔)内进行。1塔采用减压操作，操作压力在-0.1～-0.07MPa(表压)。反应原料甲酸和吗啉从1塔下部的两个不同位置进料，甲酸进料在下，吗啉进料在上，两进料口之间的塔段为反应段。根据蒸馏原理，反应产物N-甲酰吗啉沸点较高，将向塔釜富集，副产物水沸点较低，将向塔顶富集。控制塔内吗啉适当过量，可以使甲酸全部反应，精馏段只需考虑吗啉与水的分离，设计合适的塔高，可以在塔釜得到不含反应物的N-甲酰吗啉并在塔顶得到不含反应物的副产物水。采用合适的操作压力可以将塔釜温度控制在140～180℃。在原料中加入酸性催化剂如硫酸、磷酸、盐酸可以提高反应速度，降低反应段高度。或者在反应段安装固体酸性催化剂，也可以提高反应速度，降低反应段高度。将1塔塔釜中的产物再引入N-甲酰吗啉精制塔(2塔)，进一步减压蒸馏，在塔顶得到高纯度的N-甲酰吗啉，塔釜为反应过程中产生的残渣。2塔也在减压下操作，操作压力在-0.1～-0.07MPa(表压)，塔釜温度控制为140～180℃.
本发明的特点为(1)反应与分离在减压塔内进行，塔釜温度低，副反应少，收率高；(2)反应热可以利用，减少了能耗；(3)不加带水剂后，不需蒸带水剂，也降低了能耗；(4)甲酸和吗啉从不同位置进料，反应速度和温度易于控制；(5)塔内吗啉过量，甲酸全部反应，避免了甲酸与水不易蒸馏分离的难题；(6)采用连续化生产工艺，投资少，产量高，纯度高，收率高。
附图是关于本发明的流程示意图。
1塔反应精馏塔。
2塔N-甲酰吗啉精制塔。
具体实施例方式以下是本专利的一个实例。
所用反应精馏塔(1塔)为填料塔材质不锈钢，塔径50mm，反应段填料为瓷环填料，其它填料为不锈钢丝网填料；N-甲酰吗啉精制塔(2塔)也为填料塔材质不锈钢，塔径50mm，填料为θ环填料；两塔均绝热保温；吗啉由1塔的上加料口加入，甲酸由1塔的下加料口加入，温度25℃；塔内预加少量吗啉，而吗啉/甲酸进料摩尔比1∶1，使塔内保持吗啉过量；1塔回流比2.5～8；1塔操作压力-0.1～-0.07MPa(表压)；1塔塔釜温度140～180℃；2塔回流比1.0～2.0；2塔操作压力-0.1～-0.07MPa(表压)；2塔塔釜温度140～180℃；1塔顶水纯度99.5％；2塔顶N-甲酰吗啉纯度99.9％。
权利要求
1.N-甲酰吗啉的生产方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤1)吗啉、甲酸从上、下两个不同的进料口进入一个减压的反应蒸馏塔内进行反应精馏，由塔釜出来的物料为N-甲酰吗啉，由塔顶出来的物料为水。2)减压的反应蒸馏塔塔釜出来的物料再引入N-甲酰吗啉精制塔，进一步减压蒸馏，在塔顶得到高纯度的N-甲酰吗啉，塔釜为反应过程中产生的残渣。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的减压反应精馏塔操作压力为-0.1～-0.07MPa(表压)，塔釜温度为140～180℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在原料中加入硫酸、磷酸、盐酸催化剂。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在反应精馏塔的反应段安装固体酸性催化剂。
全文摘要
一种N－甲酰吗啉的生产方法，吗啉、甲酸从上、下两个不同的进料口进入一个减压的反应蒸馏塔(1塔)内进行反应精馏，由塔釜出来的物料为N－甲酰吗啉，由塔顶出来的物料为水。减压的反应蒸馏塔塔釜出来的物料再引入N－甲酰吗啉精制塔(2塔)，进一步减压蒸馏，在塔顶得到高纯度的N－甲酰吗啉，塔釜为反应过程中产生的残渣。
文档编号C07D295/16GK1482121SQ0314517
公开日2004年3月17日 申请日期2003年7月1日 优先权日2003年7月1日
发明者王文华, 任万忠, 冯咏梅, 孙烈刚 申请人:烟台大学