[发明专利]4-氰基吡啶的合成方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种4-氰基吡啶的合成方法。

背景技术：

现有的4-氰基吡啶的合成路线一般都是氨氧化法，反应设备和使用的催化剂和工艺控制条件上有较大的区别。4-甲基吡啶转化率低。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种工艺简单、收率高的4-氰基吡啶的合成方法。

本发明的技术解决方案是：

一种4-氰基吡啶的合成方法，其特征是：由4-甲基吡啶汽化与氨及空气混合，在催化剂存在下进行反应，然后吸收萃取精馏得到4-氰基吡啶成品。

所述催化剂是以三氧化二铝为载体的4-氰基吡啶氨氧化催化剂，催化剂的组成如下：

A_aB_bC_cCr₁₀O_x

其中A＝Li、Na、Ti中的一种或几种组合；

B＝Mn、Mg、V、Bi、P中的一种或几种组合；

C＝W、Cu、Ge、Sb、Pb中的一种或几种组合；

a＝0.02～0.5，

b＝0.3～7，

c＝0.5～12，

x＝金属元素所需要的氧原子数。

原料的用量摩尔比为：4-甲基吡啶∶NH₃∶空气＝1∶2-7∶10-15。

原料4-甲基吡啶与氨汽化并预热到180-330℃，然后进入混合器与空气混合均匀之后，由固定床反应器上部的分布器分布之后进入装填有催化剂的固定床反应器，控制反应温度在330-450℃之间反应，反应器顶部压力控制在0.020-0.070KPa，反应温度用熔盐来控制，反应结束后的反应气通过冷凝冷冻分离，得到4-氰基吡啶粗品，粗品去精馏，得到成品4-氰基吡啶。

冷凝冷冻分离工序，利用4-氰基吡啶在水里的溶解度小，熔点高的特点，将反应后的气体，通过冷凝器进行冷凝分离，冷凝分离后的固体为4-氰基吡啶粗品，送去进行精馏提纯，冷凝下来的固体进一步冷冻分离。得到的4-氰基吡啶粗品，一起送去进行精馏提纯，分离后的母液经过蒸氨系统回收氨，氨循环使用，蒸氨后残余水收系统套用。

精馏工序采用负压精馏，将4-氰基吡啶粗品加入精馏釜中，然后进行精馏分离，得到4-氰基吡啶成品。

本发明工艺简单、易操作、4-甲基吡啶转化率大于99％、4-氰基吡啶收率大于98％。

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式：

原料4-甲基吡啶与氨汽化并预热到180-330℃，然后进入混合器与空气混合均匀之后，由固定床反应器上部的分布器分布之后进入装填有催化剂的固定床反应器，控制反应温度在330-450℃之间反应，反应器顶部压力控制在0.020-0.070KPa，反应温度用熔盐来控制，反应结束后的反应气通过冷凝冷冻分离，得到4-氰基吡啶粗品，粗品去精馏，得到成品4-氰基吡啶。

反应方程式：

所述催化剂是以三氧化二铝为载体的4-氰基吡啶氨氧化催化剂，催化剂的组成如下：

A_aB_bC_cCr₁₀O_x

其中A＝Li(或Na或Ti或Na、Li、Ti中的几种组合)；

B＝V(或Mn或Bi或P或V、Mn、Bi、P中的几种组合)；

C＝W(或Cu、Ge、Sb、Pb或W、Cu、Ge、Sb、Pb中的几种组合)；

a＝0.02(或0.2、0.5)，

b＝4(或0.02、7)，

c＝5(或0.5、12)，

x＝金属元素所需要的氧原子数。

冷凝冷冻分离工序，利用4-氰基吡啶在水里的溶解度小，熔点高的特点，将反应后的气体，通过冷凝器进行冷凝分离，冷凝分离后的固体为4-氰基吡啶粗品，送去进行精馏提纯，冷凝下来的固体进一步冷冻分离。得到的4-氰基吡啶粗品，一起送去进行精馏提纯，分离后的母液经过蒸氨系统回收氨，氨循环使用，蒸氨后残余水收系统套用。

精馏工序采用负压精馏，将4-氰基吡啶粗品加入精馏釜中，然后进行精馏分离，得到4-氰基吡啶成品。通过对反应系统的连续72小时的考查，连续反应，并冷冻分离，然后精馏，进原料4-甲基吡啶3850g，通过分离，并进行精馏后得到99.9％的4-氰基吡啶成品4240g，产品收率为98.5％。