[发明专利]在微通道反应器中进行液-液均相合成N,N-二甲基乙酰胺的方法

说明书

本发明公开了一种在微通道反应器中进行液‑液均相合成N,N‑二甲基乙酰胺的方法，包括：将甲醇钠溶解在乙酸甲酯甲醇溶液中得到物料A；将物料A和无水二甲胺分别以液相形式导入微通道反应器中并且以液‑液均相形式在100～160℃下进行混合和反应得到含有N,N‑二甲基乙酰胺的物料C；蒸馏物料C得到馏出物D和残留物E；将残留物E进行固‑液分离得到含N,N‑二甲基乙酰胺的物料F和含甲醇钠的物料G；其中，所述甲醇钠的至少部分来自于物料G。本发明方法的选择性高，副产物少，催化剂受热停留时间短，回收的甲醇钠催化剂能够保持较高的活性，可再用于合成N,N‑二甲基乙酰胺。

技术领域

本发明属于有机合成领域，涉及一种在微通道反应器中进行液-液均相合成N,N-二甲基乙酰胺的方法。

背景技术

N,N-二甲基乙酰胺是一种高沸点、高极性的非质子化溶剂，具有热稳定性高、不易水解、腐蚀性低、毒性小等优点，主要用于合成材料和石油化工方面。目前，N,N-二甲基乙酰胺是许多有机合成反应的优良溶剂，国外多用于生产聚酰亚胺薄膜、可溶性聚酰亚胺、聚酰亚胺-聚全氟乙丙烯复合薄膜、聚酰亚胺(铝)薄膜、可溶性聚酰亚胺模塑粉等，国内主要用于高分子合成纤维纺丝和其他有机合成的优良极性溶剂。

目前，合成和生产N,N-二甲基乙酰胺的技术工艺有乙酰氯法、酸酐法，乙酸法、三甲胺与一氧化碳碳基化法、乙酸甲酯法。从现有工艺中综合考虑，乙酸甲酯法工艺路线较短，毒性小，废液少、原料成本较低，选择性和收率较高，被认为是一种可供选择的工艺路线。

巴斯福股份有限公司生产N,N-二甲基乙酰胺的方法的专利(CN101072748A)中报道了一种以聚THF二乙酸酯和甲醇酯交换制备聚THF过程中副产物乙酸甲酯甲醇溶液、二甲胺为原料，碱性催化剂，在喷射回路反应器反应(气-液混合反应)，反应温度范围80～140℃，反应压力约在3～30巴，平均停留时间1h，反应产物经过中和、除盐、精馏后得到产品，产品纯度可达99.7％。

西南化工研究设计院有限公司专利CN102807500A报道了以纯乙酸甲酯和二甲胺合成N,N-二甲基乙酰胺的工艺方法，甲醇为溶剂，三氧化钼或偏矾酸钠为催化剂，反应温度60～170℃，反应压力约在0.30～2.00MPa，反应时间4h，高压釜式搅拌反应器内反应(气-固-液多相催化反应)，该专利中乙酸甲酯转化率高，N,N-二甲基乙酰胺收率高。

在现有关于以乙酸甲酯为原料与二甲胺合成N,N-二甲基乙酰胺的报道中，主要的问题是反应器多为间歇釜式反应器，反应精馏等方式，反应多为气-液混合或气-液-固多相催化反应，反应时间长，且需高温、高压的反应条件，能耗较高，对操作要求高，安全风险较大。

同时，现有技术中包含有以有机碱性催化剂合成N,N-二甲基乙酰胺，如类似甲醇钠类型有机碱。发现这类型有机碱完全溶于粗产物中时，与原料和产物分离就比较困难。以甲醇钠为例，且甲醇钠对水、空气、温度都较敏感，如甲醇钠在含水或遇水的情况下易形成氢氧化钠和甲醇；当温度超过126℃后，甲醇钠受热易分解。正是因为甲醇钠或类似有机碱作催化剂分离困难，反应后的催化剂甲醇钠，现多以酸性溶液中和，产生大量的具有较高COD含量的含盐含甲醇废水，处理工艺复杂。

发明内容

本发明针对上述问题，提出一种在微通道反应器中进行液-液均相合成N,N-二甲基乙酰胺的方法，包括以下步骤：

步骤S100，将甲醇钠溶解在乙酸甲酯甲醇溶液中得到物料A；

步骤S200，将物料A和作为物料B的无水二甲胺分别以液相形式导入微通道反应器中并且以液-液均相形式在100～160℃下进行混合和反应得到含有N,N-二甲基乙酰胺的物料C；

步骤S300，蒸馏物料C得到馏出物D和残留物E；

步骤S400，将残留物E进行固-液分离得到含N,N-二甲基乙酰胺的物料F和含甲醇钠的物料G；

其中，在步骤S100中，甲醇钠的至少部分来自于物料G。