陜西聚維酮分析

美國專(zhuān)利5 101 045報道用Co,Cu, Mn等混合氧化物(活化后)作為催化劑在250℃及20MPa的高壓下與甲胺反應直接合成N-甲基吡咯烷酮,產(chǎn)率達80%以上.順酐一步法合成N-甲基吡咯烷酮源于y丁內酯是由順酐經(jīng)部分催化加氫制備的,

使得生成NVP的選擇性很高.顯而易見(jiàn),MSi,x,O,是一類(lèi)性能優(yōu)良且極具工業(yè)化前景的催化劑,有必要對此類(lèi)催化劑進(jìn)行深入研究和中試放大試驗.N-乙烯基吡咯烷酮單體在工業(yè)上并沒(méi)有實(shí)際應用價(jià)值,只有將NVP聚合或者共聚為具有一定結構、一定組成和一定分子量的高分子化合物之后,才能在工業(yè)上應用.也就是說(shuō),工業(yè)上能夠實(shí)際應用的是PVP以及NVP與其他不飽和單體共聚而成的共聚物.實(shí)際上.

美國ISP公司建立了--套年產(chǎn)10 000t y-丁內酯的生產(chǎn)線(xiàn),就是以順酐為原料的.事實(shí)上,合成NVP的很多方法都是以y-丁內酯為起始原料或中間產(chǎn)物.例如,乙炔法中y-丁內酯是-種重要的中間物,吡咯烷酮法中的原料吡咯烷酮是由y-丁內酯與無(wú)水氨反應制得,而直接脫水法和間接脫水法都是以Y-丁內酯為起始原料的.

這些方法可分為備PVP單體NVP是未來(lái)的發(fā)展趨勢.兩大類(lèi),一類(lèi)是反應路線(xiàn)與Reppe法相似,即y-丁內酯先經(jīng)胺化為2-吡咯烷酮,然后乙烯化為NVP,只是對各步所用催化劑進(jìn)行了改變或改進(jìn).如前所述,這一類(lèi)稱(chēng)之為吡咯烷酮法.另--類(lèi)是將Y-丁內酯胺化為羥乙基毗咯烷酮,然后乙烯化為NVP,此類(lèi)稱(chēng)之為Y丁內酯法．-吡咯烷酮的制備及其催化體系y-丁內酯胺化法在傳統的Reppe工藝中,y-丁內酯與NH,采用高壓液相反應合成2-吡咯烷酮,此過(guò)程無(wú)需加催化劑.

由此可見(jiàn)，在NVP的合成中,順酐和十-丁內酯作為合成反應的原料占據著(zhù)不可替代的地位.NVP與N-甲基吡咯烷酮的結構有相似的地方,都屬于吡咯烷酮類(lèi)物質(zhì),其制備方法也有相通之處,由此可以預見(jiàn)，-步法制NVP不僅是合成PVP的單體,而且是一種具有重要用途的化合物.由于其獨特的物理化學(xué)性質(zhì),如水溶性﹑強極性、非毒性、化學(xué)穩定性和陽(yáng)離子活性,

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采用強堿催化劑如KOH催化2-吡咯烷酮與乙炔的乙烯化反應.但該方法的缺陷十分顯著(zhù),即反應過(guò)程中生成的不揮發(fā)性聚合副產(chǎn)物的量較大,不僅導致目標產(chǎn)物NVP收率的降低,而且使NVP的分離和提純復雜化.因此,工業(yè)生產(chǎn)中--般都采取比較溫和的反應條件,通過(guò)降低2-吡咯烷酮轉化率的方式來(lái)控制聚合副反應的發(fā)生,但很多情況下,收效甚微.為了提高NVP收率,加入一種或多種助催化劑往往具有顯著(zhù)效果.

NVP可廣泛應用于膠黏劑、涂料、紡織、食品、制藥等工業(yè)領(lǐng)域.它的共聚物或均聚物大都具有良好的膜強度﹑染色相容性、剛性和黏性.大約80年前,德國人J. Walter. Reppe以乙炔為起始原料通過(guò)多步反應合成了NVP(即乙炔法或Reppe法),20年后美國的GAF公司、德國的BASF公司相繼采用Reppe法實(shí)現了NVP的工業(yè)化生產(chǎn).

因而提高了主反應速率和NVP選擇性.此類(lèi)助催化劑不僅能顯著(zhù)加快反應速度,使反應在溫和條件下高轉化率地進(jìn)行,而且能有效抑制聚合副反應的發(fā)生,從而得到較高的NVP收率.不足之處在于助催化劑加入量較大,一般為KOH的2~4倍.其次,這一類(lèi)助催化劑價(jià)格相對較高,而且并不能完全阻止聚合副反應的發(fā)生(聚合副產(chǎn)物產(chǎn)率一般為4.5%~6.5%),這仍然會(huì )帶來(lái)下游工序中產(chǎn)物分離上的困難.由于不揮發(fā)性聚合物的生成,必須采用兩個(gè)蒸餾塔將目標產(chǎn)物NVP分別與未反應的原料2-吡咯烷酮及聚合副產(chǎn)物加以分離.此外

直接脫水法可避免上述缺點(diǎn),簡(jiǎn)化操作，但脫水反應較難進(jìn)行,需開(kāi)發(fā)高效脫水催化劑,傳統的脫水催化劑都不適用于羥乙基吡咯烷酮分子內脫水反應.總的來(lái)看,MSi,XO類(lèi)催化劑普遍具有如下優(yōu)點(diǎn):(1)反應過(guò)程中催化劑表面積炭量較少.(2）催化劑穩定性良好,長(cháng)時(shí)間連續反應而活性無(wú)明顯降低.(3）催化劑易使用,方法簡(jiǎn)單易行,可在催化反應原位進(jìn)行.(4）能夠有效抑制羥乙基吡咯烷酮分解為2-吡咯烷酮和乙醛等副反應的發(fā)生,

到目前為止,Reppe法仍是NVP生產(chǎn)的主要方法.由于Reppe具有反應步驟多、流程長(cháng),條件苛刻、副產(chǎn)物多、收率低、操作危險性大等缺陷,長(cháng)期以來(lái)人們對Reppe法的改進(jìn)研究從未間斷,研究的焦點(diǎn)集中在合成途徑的改變和新型催化體系的開(kāi)發(fā)上.

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在制備主催化劑2-吡咯烷酮的鉀鹽時(shí)無(wú)需采取特殊方法移去反應生成的水,因為這類(lèi)助催化劑對2-吡咯烷酮鉀鹽主催化劑具有保護作用,使得主催化劑的活性基本不受微量水的影響.因此,在制備主催化劑時(shí),使反應在90~120℃條件下進(jìn)行0.5~1.5h便足以移去生成的水,無(wú)需采用減壓蒸餾手段移去生成的水.原料2-吡咯烷酮中水含量達5×10~“時(shí),目標產(chǎn)物NVP收率也能達90%以上.