專利名稱：乙酸甲酯和二甲胺合成二甲基乙酰胺的工藝方法
技術領域：
本發明屬于有機合成工藝，尤其是二甲基乙酰胺合成技術領域。二甲基乙酰胺是無色透明液體，有低毒，能溶解多種無機化合物，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，有很好的穩定性。是合成天然樹脂的優良極性溶劑，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)的結晶提純。還可在某些有機反應中作催化劑。與同系的二甲基甲酰胺相比，其熱穩定性、水解穩定性高、腐蝕性和毒性小。目前合成二甲基乙酰胺工藝乙酸對設備的腐蝕嚴重，轉化率和選擇性較低。
鑒于現有技術的以上缺點，本發明的目的是研究一種乙酸甲酯和二甲胺液相反應制得二甲基乙酰胺的新工藝方法，使之能克服現有技術的以上缺點。
本發明的目的使通過如下的方法實現的。乙酸甲酯和二甲胺液相反應制得二甲基乙酰胺工藝方法，以乙酸甲酯和二甲胺為原料制二甲基乙酰胺，其特征在于，以甲醇作反應助劑；且合成的反應催化劑中至少含有以下物質的一種a)三氧化鉬；b)偏礬酸鈉。
采用如上的方法后，工藝過程降低了乙酸對裝置的腐蝕、降低了反應溫度、正反應的轉化率和選擇性提高、催化劑產率高，反應時間縮短，穩定性好，產品容易分離，催化劑可以循環重復利用。產品二甲基乙酰胺純度可達99.5％以上，乙酸甲酯轉化率可達100％，二甲基乙酰胺選擇性高于96％。反應產物經蒸餾脫除過量的二甲胺和甲醇、精餾得到產品(純度大于99.5％)二甲基乙酰胺，產品的單程回收率可達92％以上。
反應在高壓反應釜中進行的，反應釜配有常規的攪拌器和電加熱裝置等輔助設施。將乙酸甲酯與二甲胺摩爾比在1∶0.8～2配比(最佳摩爾比為1∶1～1.5)的乙酸甲酯、甲醇和催化劑加入到反應釜中，加入二甲胺后，反應釜開始加熱，采用二甲胺過量、系統自行升壓或用氮氣加壓使達到需要壓力條件，合成反應溫度120～190℃；合成反應壓力0.8～2.5Mpa。助劑甲醇，其用量摩爾比為乙酸甲酯∶甲醇為摩爾1∶0.3～0.5。
本專利所述工藝方法中使用專用催化劑為三氧化鉬和偏礬酸鈉中至少一種，催化劑的質量比為乙酸甲酯∶催化劑為1∶0.01～0.10。催化劑的用量最佳質量比為乙酸甲酯∶催化劑為1∶0.02～0.05。以下實施例中反應均在高壓反應釜中進行，反應釜有攪拌和電加熱裝置。先加入定量的原料乙酸甲酯和甲醇、催化劑，逐漸加入定量二甲胺后加熱升溫，達到反應條件后定時取樣，用氣相色譜檢測反應物的變化。
實施例1三氧化鉬作催化劑三氧化鉬6g，乙酸甲酯336g，甲醇65g，二甲胺250g，反應為自然壓力2.0Mpa，反應溫度172℃，壓力升至2.25Mpa，攪拌反應4小時，乙酸甲酯的轉化率100％，二甲基乙酰胺的選擇性≥99％。
實施例2偏礬酸鈉作催化劑偏礬酸鈉6g，乙酸甲酯336g，甲醇65g，二甲胺250g，反應溫度170℃，反應為自然壓力2.0Mpa，攪拌反應3.5小時，乙酸甲酯的轉化率100％，二甲基乙酰胺的選擇性96.84％。
實施例3三氧化鉬和偏礬酸鈉復合催化劑三氧化鉬3g，偏礬酸鈉3g，乙酸甲酯336g，甲醇65g，二甲胺250g，反應溫度170℃，反應為自然壓力2.0Mpa，攪拌反應4小時，乙酸甲酯的轉化率100％，二甲基乙酰胺的選擇性≥98％。
實施例4反應產物含二甲胺8.58％，甲醇31.74％，二甲基乙酰胺59.34％，乙酸0.28％(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處設有側線采出口，塔釜用電加熱套加熱，塔下500mm處進料，連續操作。先常壓精餾，塔頂采出過量的二甲胺和少量沒反應完全的甲酸甲酯，塔中采出甲醇。再經減壓精餾，塔頂采出少量甲醇，塔中得到二甲基乙酰胺純度大于99.5％，產品的單程回收率92％以上。
權利要求
1.乙酸甲酯和二甲胺合成二甲基乙酰胺的工藝方法，以乙酸甲酯和二甲胺為原料在一定溫度和壓力下制二甲基乙酰胺，乙酸甲酯與二甲胺摩爾比在1∶0.8～2；甲醇作反應助劑；合成的反應催化劑中至少含有以下物質的一種a)三氧化鉬；b)偏礬酸鈉。
2.根據權利要求1所述之乙酸甲酯和二甲胺合成二甲基乙酰胺的工藝方法，合成反應溫度120～190℃；合成反應壓力0.8～2.5Mpa。
3.根據權利要求1所述之乙酸甲酯和二甲胺合成二甲基乙酰胺的工藝方法，所述甲醇作為助劑，其用量摩爾比乙酸甲酯∶甲醇為1∶0.3～0.5。
4.根據權利要求1所述之乙酸甲酯和二甲胺合成二甲基乙酰胺的工藝方法，所述催化劑的質量比乙酸甲酯∶催化劑為1∶0.01～0.10。
5.根據權利要求1所述之乙酸甲酯和二甲胺合成二甲基乙酰胺的工藝方法，乙酸甲酯與二甲胺的最佳摩爾比為1∶1～1.5。
6.根據權利要求4所述之乙酸甲酯和二甲胺合成二甲基乙酰胺的工藝方法，催化劑的用量最佳質量比乙酸甲酯∶催化劑為1∶0.02～0.05。
7.根據權利要求1所述之乙酸甲酯和二甲胺合成二甲基乙酰胺的工藝方法，反應產物經粗餾脫除過量的二甲胺、乙酸甲酯和部分甲醇返回反應系統循環使用。
全文摘要
本發明公開了一種乙酸甲酯和二甲胺合成二甲基乙酰胺的工藝方法，以乙酸甲酯和二甲胺為原料在一定溫度和壓力下制二甲基乙酰胺，乙酸甲酯與二甲胺摩爾比在1∶0.8～2；甲醇作反應助劑；合成的反應催化劑中至少含有以下物質的一種a)三氧化鉬；b)偏礬酸鈉。本工藝過程降低了乙酸對裝置的腐蝕、降低了反應溫度、正反應的轉化率和選擇性提高、催化劑產率高，反應時間縮短，穩定性好，產品容易分離，催化劑可以循環重復利用。
文檔編號C07C231/02GK1740144SQ20041004053
公開日2006年3月1日 申請日期2004年8月26日 優先權日2004年8月26日
發明者王學再, 孫黨莉, 袁小金, 張曉陽, 黃宏, 劉婷, 李倩, 朱小學, 李南鋅, 劉京林 申請人:西南化工研究設計院