烏蘭察布NVP行業

美國專利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丁內酯是由順酐經部分催化加氫制備的,

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,即反應過程中生成的不揮發性聚合副產物的量較大,不僅導致目標產物NVP收率的降低,而且使NVP的分離和提純復雜化.因此,工業生產中--般都采取比較溫和的反應條件,通過降低2-吡咯烷酮轉化率的方式來控制聚合副反應的發生,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效果.

美國ISP公司建立了--套年產10 000t y-丁內酯的生產線,就是以順酐為原料的.事實上,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.

MSi,x,Oa催化劑可采用下列常規方法來制備.(1）將堿(堿土)金屬鹽及硅源溶解或懸浮于水中,加熱攪拌該混合物使之濃縮至干,然后經干燥﹑焙燒即可.(2）先將堿金屬或堿土金屬化合物溶解于水中,然后用該溶液浸漬模制氧化硅,然后蒸發至干,經干燥﹑焙燒而得.(3）先將堿金屬或堿土金屬化合物溶解于水中,然后加入硅酸鹽或有機硅酸鹽,再進行混合、濃縮、干燥﹑焙燒而得.(4〉先通過離子交換法將堿金屬或堿土金屬引入分子篩骨架,然后經干燥、焙燒而得.在催化劑制備過程中,

由此可見，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,都屬于吡咯烷酮類物質,其制備方法也有相通之處,由此可以預見，-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性質,如水溶性﹑強極性、非毒性、化學穩定性和陽離子活性,

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本體聚合可以通過加熱NVP或者加入引發劑引發NVP單體發生本體聚合．聚合過程為放熱過程,反應放出的熱量不容易擴散,引起反應體系的溫度急劇上升,得到熔融狀態的PVP.將反應體系冷卻到室溫后,粉碎即可得到具有很強吸濕性的PVP粉末.C.E.Schildknecht曾經研究過NVP本體聚合制PVP的聚合動力學．當引發劑為0.1%的濃氨水和0.2%的過氧化氫時,得到如下聚合反應速率表達式:,=K[HO]'[NH,]'[NVP]3式中,r為聚合反應速率;K為聚合反應速率常數.V.A.Agasardyan等人采用偶氮二異丁腈為引發劑,

NVP可廣泛應用于膠黏劑、涂料、紡織、食品、制藥等工業領域.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法實現了NVP的工業化生產.

Reppe法和吡咯烷酮法實質上都經歷了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行,需高壓設備及裝置.

因而提高了主反應速率和NVP選擇性.此類助催化劑不僅能顯著加快反應速度,使反應在溫和條件下高轉化率地進行,而且能有效抑制聚合副反應的發生,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,這一類助催化劑價格相對較高,而且并不能完全阻止聚合副反應的發生(聚合副產物產率一般為4.5%~6.5%),這仍然會帶來下游工序中產物分離上的困難.由于不揮發性聚合物的生成,必須采用兩個蒸餾塔將目標產物NVP分別與未反應的原料2-吡咯烷酮及聚合副產物加以分離.此外

到目前為止,Reppe法仍是NVP生產的主要方法.由于Reppe具有反應步驟多、流程長,條件苛刻、副產物多、收率低、操作危險性大等缺陷,長期以來人們對Reppe法的改進研究從未間斷,研究的焦點集中在合成途徑的改變和新型催化體系的開發上.

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光催化分解法(以紫外光照射)及電催化分解法.若從工業化角度來看,仍以加熱分解法較為可行.加熱溫度一般控制在80~110℃.在中間體N-(α-羧酸乙基)-2-吡咯烷酮的分解過程中,分解反應易為前面加入的堿金屬化合物所促進,因而無需將前面的反應混合物加以分離,一步反應結束后可直接將混合物加熱,使生成的中間體N-(α-羧酸乙基)-2-吡咯烷酮在原位分解.2-吡咯烷酮與多種羧酸乙烯酯反應都能得到較高的NVP收率,但乙酸乙烯酯無論在來源、價格還是反應性能上都更具優勢.