內蒙化工PVPK90

我們探討了鹽酸作為鹵代劑的情況,研究結果表明,鹽酸作為羥乙基吡咯烷酮鹵代反應的鹵代劑具有其明顯的技術(shù)和經(jīng)濟優(yōu)勢.鹽酸作為鹵代劑同樣是經(jīng)過(guò)兩步得到產(chǎn)物NVP,其中-步反應為:二步與SOCl。

而在傳統的Reppe工藝或采用聚氧化烯類(lèi)助催化劑時(shí),都必須采用減壓蒸餾法移去生成的水,否則將導致NVP收率低于50%.③此類(lèi)助催化劑不僅能加快反應速度,提高轉化率,而且能抑制聚合副反應的發(fā)生,增大選擇性.產(chǎn)物分析表明NVP是僅有的產(chǎn)物,沒(méi)有聚合副產(chǎn)物生成.助催化劑能夠對鉀鹽主催化劑提供立體保護,使水分子難以靠近鉀鹽催化劑,因而不會(huì )引起2-吡咯烷酮的開(kāi)環(huán)副反應發(fā)生.由于無(wú)聚合副產(chǎn)物生成,故只需要一個(gè)蒸餾塔將產(chǎn)物NVP與未反應的2-吡咯烷酮加以分離,這有利于簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝、降低設備投資.

作為鹵代劑時(shí)相同.鹽酸作為鹵代劑的實(shí)施過(guò)程與SOCl2作為鹵代劑時(shí)大致相同,只是在實(shí)施一步反應時(shí)有以下幾點(diǎn)值得注意:(1）不需要加入溶劑;(2)鹽酸過(guò)量約20%;(3)反應溫度為130℃左右,不需要冷卻;(4)由于副產(chǎn)物只有HO,所以不像SOCIl。作鹵代劑那樣需要副產(chǎn)物吸收裝置.由以上可知,用鹽酸作為鹵代劑進(jìn)行NHP的鹵代反應時(shí)具有實(shí)施過(guò)程簡(jiǎn)單﹑副產(chǎn)物少、后處理容易等優(yōu)點(diǎn),只是反應時(shí)間稍長(cháng).值得-提的是,鹽酸作為鹵代劑時(shí)反應隨溫度的變化不顯著(zhù)，而受反應時(shí)間和鹽酸用量的影響卻較大,對于由氯乙基吡咯烷酮制備N(xiāo)VP,前述是在KOH或者醇鈉的存在下加熱使發(fā)生消除反應脫去一分子HC1而達到制備N(xiāo)VP的目的.

X(硼,鋁,磷)可采用其氧化物﹑氫氧化物、鹵化物﹑碳酸鹽﹑硝酸鹽﹑羧酸鹽、磷酸鹽.硫酸鹽等等.催化劑既可以單獨使用,也可以負載于載體氧化鋁、碳化硅等上使用,還可以與這些載體混合后使用.催化劑焙燒溫度一般在400~8o0℃,催化反應既可以采用固定床反應器以連續流動(dòng)方式進(jìn)行,也可以在流化床、移動(dòng)床反應器中進(jìn)行.以下是部分MSi,X.O催化劑的具體制備方法及反應評價(jià)結果(固定床反應器),為便于表示,在各催化劑表示式中均略去氧原子.

除上述方法外,也有以丙酮為溶劑,把氯乙基吡咯烷酮轉化為季胺鹽,然后用氧化銀處理季胺鹽的甲醇溶液,再經(jīng)過(guò)蒸餾得到NVP,收率達82 % [5].對于以上所討論的PVP單體NVP的合成方法,除乙炔法比較成熟外,其他的方法,包括Y丁內酯法在內,都處在進(jìn)一步的研究中,都有待于取得進(jìn)--步的突破.

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Reppe法和吡咯烷酮法實(shí)質(zhì)上都經(jīng)歷了Y-丁內酯和NH,的胺化、2-吡咯烷酮的乙烯化兩步反應.區別在于Reppe工藝中乙烯化反應采用了單一的堿金屬鹽類(lèi)化合物,而吡咯烷酮法則添加了各種助催化劑,或采用羧酸乙烯酯代替乙炔與2-吡咯烷酮進(jìn)行乙烯化反應.兩種方法都存在不足之處:(1）在高壓條件下乙炔易分解甚至爆炸,具有操作上的不安全因素.(2)胺化、乙烯化反應需在較高壓力下進(jìn)行,需高壓設備及裝置.

以Y-丁內酯-直接脫水法為例，理想的脫水催化劑的成功開(kāi)發(fā)將是這---方法能否順利大規模工業(yè)化生產(chǎn)的關(guān)鍵.所以迄今為止乙炔法雖然有著(zhù)不可克服的缺點(diǎn),但仍然是世界上 PVP單體NVP的主要生產(chǎn)方法.目前研究得比較活躍的NVP合成方法是Y-丁內酯法,主要是直接脫水法脫水催化劑的開(kāi)發(fā).另--方面,-些研究者致力于尋找更簡(jiǎn)便、切實(shí)可行.

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..隨著(zhù)NVP合成催化技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步,PVP的生產(chǎn)規模和應用領(lǐng)域將會(huì )日益擴大.反應(4.1)采用乙炔銅為催化劑,10%~30%的甲醛溶液與乙炔在90~100℃,0.5~2MPa條件下發(fā)生醇解反應生成乙炔二醇.

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.

更經(jīng)濟、成本更低的PVP單體合成方法.美國專(zhuān)利5 478 950[33報道用銅的亞鉻酸鹽和陽(yáng)離子交換分子篩作催化劑,使順酐先進(jìn)行部分催化加氫,然后接著(zhù)與甲胺反應得到甲基吡咯烷酮,反應是用連續流動(dòng)催化反應床進(jìn)行的,壓力為常壓，收率達90%以上.

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反應(a)實(shí)際上就是主催化劑2-吡咯烷酮堿金屬鹽(A)的制備過(guò)程,A分子中的N與K”分離后乙炔分子迅速進(jìn)入到陰離子N附近并與其結合形成中間態(tài)(B).(B)與另一分子反應物2-吡咯烷酮反應生成NVP和另一分子(A),如此循環(huán),反應連續不斷進(jìn)行下去.反應式(b>中,(A)分子正負電荷N與K分離的難易程度決定著(zhù)NVP生成反應的難易程度.作為助催化劑的聚氧化烯類(lèi)化合物,其聚氧化烯鏈能夠包圍(A)分子中的堿金屬離子,促進(jìn)正負電荷N與KR的分離,