一种吡咯烷酮类产品的生产方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN201510679900.8	申请日：	20151019
公开号：	CN105237456B	公开日：	20171222
当前法律状态：		有效性：	有效
法律详情：
IPC分类号：	C07D207/267	主分类号：	C07D207/267
申请人：	北京石油化工学院
发明人：	黄龙,张凤渊,宋国全,肖强,冀德坤,高帅
地址：	102600 北京市大兴区黄村清源北路19号
优先权：	CN201510679900A
专利代理机构：	北京凯特来知识产权代理有限公司	代理人：	郑立明;付久春
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内容摘要

本发明公开了一种吡咯烷酮类产品的生产方法，该方法以1,4‑丁二醇为原料经过一步反应直接生产吡咯烷酮，采用分段式反应器和组合催化剂的方式实现1,4‑丁二醇经过脱氢‑胺化反应在一个反应单元内转化为吡咯烷酮系列产品，如α‑吡咯烷酮或N‑甲基吡咯烷酮或者N‑乙基吡咯烷酮。本发明的方法将1,4‑丁二醇脱氢为γ‑丁内酯和γ‑丁内酯胺化胺化为吡咯烷酮耦合于同一个反应器中，减少了传统工艺中的分离精制步骤，节约能耗，并且充分利用了胺化放热，易于控制，同时收率较传统工艺有所提高，更趋环保。

权利要求书

1.一种吡咯烷酮类产品的生产方法，其特征在于，该方法以1,4-丁二醇与组分一为合成吡咯烷酮或者N-烷基吡咯烷酮的原料，所述组分一为液氨或者N-烷基胺，包括以下步骤：步骤1，反应段：将1,4-丁二醇与组分一按照摩尔比为1：1.05～8.0的比例混合后，所述摩尔比是指1,4-丁二醇摩尔数与所述组分一的液氨中的氨或者N-烷基胺中的胺的摩尔数之比，加热至180～270℃后送入至少包含两段反应器的脱氢-胺化一体化反应器中，在脱氢-胺化一体化催化剂作用下分级反应转化为含有吡咯烷酮或者N-烷基吡咯烷酮的反应混合物，所述脱氢-胺化一体化反应器的反应温度为210～300℃，反应压力为0.2～15.0MPa，所述脱氢-胺化一体化催化剂为至少含有铜和氧化物载体的催化剂；步骤2，气液分离段：将上述步骤1得到的所述反应混合物从所述脱氢-胺化一体反应器流出后，首先与原料换热后再冷却至40℃以下后进入压力平衡罐，气相组分通过所述压力平衡罐的压力控制阀持续驰放富含氢气的气体产品，液相进入后续处理步骤；步骤3，精制段：上述步骤3的所述压力平衡罐从所述反应混合物分离出的液相，首先经过脱氨塔或脱胺塔脱除未反应完全的氨或者N-烷基胺以及部分水、四氢呋喃和正丁醇，所述氨或者N-烷基胺返回步骤1的所述脱氢-胺化一体化反应器，再送入脱水塔脱除其中的水分，最后在精制塔中得到合格的吡咯烷酮或N-烷基吡咯烷酮类产品。 2.根据权利要求1所述的一种吡咯烷酮类产品的生产方法，其特征在于，所述步骤1中，所述脱氢-胺化一体化催化剂中的氧化物载体为二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化钡、氧化钙、氧化锌、氧化钛、氧化硼或者含硅和铝的分子筛中的一种或多种。 3.根据权利要求1或2所述的一种吡咯烷酮类产品的生产方法，其特征在于，所述步骤1中的所述脱氢-胺化一体化反应器包含的至少两段反应器中，第一段反应器的反应含有I类脱氢-胺化一体化催化剂，该I类脱氢-胺化一体化催化剂中以金属计算的铜含量为20～70wt％，余量为氧化物载体，所述氧化物载体采用二氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化硼和氧化锆中的一种或多种；第二段反应器的反应含有II类脱氢-胺化一体化催化剂，该II类脱氢-胺化一体化催化剂中以金属计算的铜含量为10～40wt％，该II类脱氢-胺化一体化催化剂的催化剂载体采用氧化铝、氧化硅和分子筛中的一种或多种，所述分子筛采用H-ZSM-5和HY分子筛中的任一种。 4.根据权利要求3所述的一种吡咯烷酮类产品的生产方法，其特征在于，所述脱氢-胺化一体化反应器的第一段反应器的反应温度为190～260℃，两段反应器中间设有加热器，所述第二段反应器的反应温度为230～290℃；所述脱氢-胺化一体化反应器的第一段反应器和第二段反应器中间设有加压泵和缓冲罐，第一段反应器和第二段反应器的反应压力分别为0.5～8.0MPa和5.0～15.0MPa。 5.根据权利要求3所述的一种吡咯烷酮类产品的生产方法，其特征在于，所述I类脱氢-胺化一体化催化剂为颗粒状，形状为球形、柱状、拉西环中的一种，有效平均粒径为1～10mm，所述脱氢-胺化一体化反应器的第一段反应器为固定床反应器，液体空速为0.2～10h。 6.根据权利要求3所述的一种吡咯烷酮类产品的生产方法，其特征在于，所述I类脱氢-胺化一体化催化剂为粉末状，有效平均粒径为5～1000μm，所述脱氢-胺化一体化反应器的第一段反应器为悬浮床反应器，催化剂采用间歇或者持续补加的方式添加至第一段反应器内，所述第一段反应器和第二段反应器中间设有过滤器。 7.根据权利要求3所述的一种吡咯烷酮类产品的生产方法，其特征在于，所述脱氢-胺化一体化反应器的第一段反应器的出口物流中的1,4-丁二醇含量为0～5wt％，其计算基准为除去水和氨或者有机一元胺；所述脱氢-胺化一体化反应器的第二段反应器的出口物料中的γ-丁内酯含量为0～0.1wt％，其计算基准为除去水和氨或者有机一元胺。 8.根据权利要求3所述的一种吡咯烷酮类产品的生产方法，其特征在于，所述脱氢-胺化一体化反应器中的I类脱氢-胺化一体化催化剂中还含有镍和钴中的至少一种，以金属计算含量为2～5wt％。 9.根据权利要求3所述的一种吡咯烷酮类产品的生产方法，其特征在于，所述脱氢-胺化一体化反应器的第一段反应器和第二段反应器均为绝热床反应器。 10.根据权利要求1所述的一种吡咯烷酮类产品的生产方法，其特征在于，所述1,4-丁二醇与组分一的优选摩尔比为1:1.2～3.0。

说明书

技术领域

本发明属于精细化工产品制备领域，涉及一种吡咯烷酮类产品的生产方法。

背景技术

哌啶类产品是一类广泛应用于医药、农药、塑料添加剂、有机催化剂、固化剂、溶剂等领域的精细化工产品，特别是其具有较高的生物活性，市场前景良好。目前所述的哌啶类产品包括：哌啶、3-甲基哌啶、4-甲基哌啶、2-甲基哌啶、2,4-二甲基哌啶、3,5-二甲基哌啶，2,2,6,6-四甲基哌啶、2,6-二甲基哌啶。以下为部分产品的介绍：

吡咯烷酮是一类重要的有机物，其分子通式如下所示：

上述分子通式中，R为H、CH3、CnH2n+1中的一种，其主要产品种类有α-吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮和N-辛基吡咯烷酮。α-吡咯烷酮，又名吡咯酮、氮戊环酮、丁内酰胺。是一种无色结晶，可用作溶剂及有机合成中间体，以及用来制造尼纶4和乙烯基吡咯烷酮等。N-甲基吡咯烷酮，中文别名：NMP；1-甲基-2吡咯烷酮；N-甲基-2-吡咯烷酮。无色透明油状液体，微有胺的气味。能与水、醇、醚、酯、酮、卤代烃、芳烃和蓖麻油互溶。挥发度低，热稳定性、化学稳定性均佳，能随水蒸气挥发。有吸湿性。对光敏感。N-乙基吡咯烷酮(NEP)是一种无色透明的液体,沸点82-83℃(101.3Kpa)，相对密度0.994g/cm3，折光率1.4665(22℃)。是一种强极性的有机溶剂，N-甲基吡咯烷酮在锂电、医药、农药、颜料、清洗剂、绝缘材料等行业中广泛应用。具有髙化学稳定性、弱碱性、出众溶解能力、低蒸汽压及低介电常数。不会形成氢键，属于极性非质子传递溶剂，可以取代其他稳定性差、蒸汽压髙毒性大极易渗人皮肤的溶剂，被称为无毒超溶剂。

吡咯烷酮传统生产工艺以1,4-丁二醇或者顺酐为原料制备，以1,4-丁二醇为原料占绝大部分生产能力，其生产流程一般为：1,4-丁二醇(BDO)首先脱氢为γ-丁内酯(GBL)，再将粗GBL净化后与氨水或者有机一元胺反应为粗吡咯烷酮，最后再经过精馏后得到产品。该工艺脱氢反应为吸热反应，并且多为气相反应，需要使用导热油加热蒸发BDO和过量氢气，耗费能量，而且需要通过精制工段将反应剩余的BDO和副产物脱除，特别是由于在BDO脱氢中会副产一定量的四氢呋喃(THF)和正丁醇等轻组分，在后续胺分离回收中增加难度，因此GBL的精制成为了必须的手段，而GBL的生产和精制能耗几乎占据了以BDO生产吡咯烷酮产品50％以上的能耗。

就传统技术，以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为例进行更加详尽描述。CN200410012188描述一种1,4-丁二醇脱氢为GBL的催化剂Cu/ZnO/Ce2O3，避免了Cr元素的使用，所得催化剂GBL选择性为95％左右，副产物为THF和正丁醇。CN 96106430.7描述一种由1,4-丁二醇脱氢—胺化制备N-甲基吡咯烷酮的方法，是将1,4-丁二醇在Cu-Zn-Cr-Zr催化剂存在下，在175～230℃、0.1～1.0MPa条件下进行气相脱氢反应，然后将脱氢反应流出物经冷凝、脱气后作为胺化反应原料，在200～300℃、5～10MPa条件下与甲胺和水反应0.5～5小时,反应时脱氢反应流出物中γ-丁内酯、甲胺、水的摩尔比为1∶(1～4)∶(2～9)。所得N-甲基吡咯烷酮产率以1,4-丁二醇为基准计算达94摩尔％。CN101903344公开一种与CN 96106430.7相近的方案，本技术特点是采用高选择性脱氢催化剂和无铬催化剂，使得粗GBL无需精制可以直接作为NMP合成原料，可以节约部分精制能耗，但是其粗产品中依然含有一定量的THF，并且甲胺使用过量，这将会造成后续甲胺循环中存在净化困难。

发明内容

基于上述现有技术所存在的问题，本发明提供一种吡咯烷酮类产品的生产方法，其能耗低，收率高且流程短，克服了现有吡咯烷酮类产品生产中面临的困难：能耗较高、收率需要提高、流程较长等问题，。

为解决上述技术问题，本发明提供一种吡咯烷酮类产品的生产方法，该方法以以1,4-丁二醇与组分一为合成吡咯烷酮或者N-烷基吡咯烷酮的原料，所述组分一为液氨或者N-烷基胺，包括以下步骤：

步骤1，反应段：将1,4-丁二醇与组分一按照摩尔比为1：1.05～8.0的比例混合后，所述摩尔比是指1,4-丁二醇摩尔数与所述组分一的液氨中的氨或者N-烷基胺中的胺的摩尔数之比，加热至180～270℃后送入至少含有两段反应器的脱氢-胺化一体化反应器中，在脱氢-胺化一体化催化剂作用下分级反应转化为含有吡咯烷酮或者N-烷基吡咯烷酮的反应混合物，所述脱氢-胺化一体化反应器的反应温度为210～300℃，反应压力为0.2～15.0MPa，所述脱氢-胺化一体化催化剂为至少含有铜和氧化物载体的催化剂；

步骤2，气液分离段：将上述步骤1得到的所述反应混合物从所述脱氢-胺化一体反应器流出后，首先与原料换热后再冷却至40℃以下后进入压力平衡罐，气相组分通过所述压力平衡罐的压力控制阀持续驰放富含氢气的气体产品，液相进入后续处理步骤；

步骤3，精制段：上述步骤3的所述压力平衡罐从所述反应混合物分离出的液相，首先经过脱氨塔或脱胺塔脱除未反应完全的氨或者N-烷基胺以及部分水、四氢呋喃和正丁醇，所述氨或者N-烷基胺返回步骤1的所述脱氢-胺化一体化反应器，再送入脱水塔脱除其中的水分，最后在精制塔中得到合格的吡咯烷酮或N-烷基吡咯烷酮类产品。

本发明的有益效果为：将作为合成原料的1,4-丁二醇和氨或者有机一元胺是混合后进行，在至少包含两段反应器的脱氢-胺化一体化反应器的分级反应和组合催化剂的作用下直接转化为吡咯烷酮系列产品，具有(1)节约了GBL精制能耗和BDO汽化能耗，使得过程能耗较传统工艺降低至少50％以上；(2)产品收率高；(3)减小反应器体积；(4)生产流程缩短，更易于操作控制，安全性提高等优点。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例的吡咯烷酮类产品的生产方法，吡咯烷酮类产品是指生产哌啶、3-甲基哌啶、4-甲基哌啶、2-甲基哌啶、2,4-二甲基哌啶、3,5-二甲基哌啶，2,2,6,6-四甲基哌啶、2,6-二甲基哌啶等吡咯烷酮类产品，该方法是一种吡咯烷酮的低压连续生产方法，以1,4-丁二醇与组分一(组分一为液氨或者有机一元胺)为吡咯烷酮或者N-烷基吡咯烷酮的合成原料，具体包括以下步骤：

步骤1，反应段：1,4-丁二醇与液氨或者有机一元胺按照摩尔比1：1.05～8.0混合后，加热至180～270℃后送入至少含有两段反应器的脱氢-胺化一体化反应器中，在脱氢-胺化一体化催化剂作用下分级反应转化为含有吡咯烷酮或者N-烷基吡咯烷酮的反应混合物，所述脱氢-胺化一体化反应器的反应温度为210～300℃，反应压力0.2～15.0MPa，所述脱氢-胺化一体化催化剂至少含有铜和氧化物载体，所述氧化物载体为二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化钡、氧化钙、氧化锌、活性炭、氧化钛、氧化硼或者含硅和铝的分子筛中的一种或多种；

步骤2，气液分离段：将上述步骤1得到的反应混合物从脱氢-胺化一体化反应器流出后，首先与原料换热后在经过冷却至40℃以下后进入压力平衡罐，气相组分通过压力平衡罐的压力控制阀持续驰放富含氢气的气体产品，液相进入后续处理步骤的精制段；

步骤3，精制段：所述步骤2中压力平衡罐分离出的反应混合物的液相首先经过脱氨塔或脱胺塔脱除未反应完全的氨或者有机一元胺以及部分水、四氢呋喃和正丁醇等，所述氨或者有机一元胺返回至所述步骤1的脱氢-胺化一体化反应器，再送入脱水塔脱除其中的水分，最后进入精制塔中得到合格的吡咯烷酮或N-烷基吡咯烷酮产品。

目前，传统的BDO脱氢制备GBL工艺中，由于催化剂的表面酸性，往往存在以下副反应：

上述这些副产物是造成BDO生产吡咯烷酮产品收率低于理论值得主要原因，因此如何降低这些副产物具有重要意义。

本发明意外地发现，将1,4-丁二醇和氨或者有机一元胺混合后，BDO脱氢为GBL再直接胺化为吡咯烷酮产品的过程中，上述副反应式(1)和(2)得到了极大的抑制，副产物THF和正丁醇的量大大降低，使得吡咯烷酮的收率提高。本发明人认为原因可能是由于在氨或者有机一元胺存在的情况下，酸性脱水反应得到了较大的抑制(氨，众所周知是可以被表面酸性优先吸附的)。

一般而言，BDO脱氢为GBL是在气相反应中进行，虽然液相反应存在反应体积下，汽化能耗降低，也有过报道和相关工业生产，但是存在着催化剂失活较快的特点，这是由于BDO作为二元醇在液相高温条件下易于聚合，这使得液相脱氢反应仅仅是在部分厂家。本发明的另一个意外发现是，I和II类脱氢-胺化一体化催化剂上的聚合物量极低，这可能是由于在脱氢-胺化中在生成GBL的同时转化为吡咯烷酮，而吡咯烷酮对聚合物的溶解性较强，或者是氨和有机胺存在进一步降低聚合物的生产。

本发明步骤1的脱氢-胺化一体化反应器中，第一段反应器的反应条件是本方法成功的关键，脱氢-胺化一体化反应器的反应温度控制为180～270℃，更优化为190～210℃，反应压力为0.2～15.0MPa，更优化为0.5～8.0Mpa，进一步优化为1.0～5.0MPa，在此压力条件下，绝大部分物料(包括：原料、中间产品GBL、产品吡咯烷酮等)都处于液相状态，这可能是保证该方法成功的关键。

当然，催化剂也是本发明实施中的关键之处，脱氢-胺化一体化反应器包含至少两段反应器，能进行两段分级反应，其中，第一段反应器的反应含有I类脱氢-胺化一体化催化剂，所述I类催化剂中以金属计算的铜含量为20～70wt％，余量为氧化物载体，所述氧化物载体优选自二氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化硼和氧化锆中的一种或多种。I类脱氢-胺化一体化催化剂为适应不同工艺反应器要求可以选择两种类别的催化剂，I类脱氢-胺化一体化催化剂可以为颗粒状，形状为球形、柱状、拉西环中的一种，有效平均粒径为1～10mm，所述的脱氢-胺化一体化反应器第一段为固定床反应器，液体空速为0.2～10h-1.所述的I类脱氢-胺化一体化催化剂还可以为粉末状，有效平均粒径为5～1000μm，所述的脱氢-胺化一体化反应器第一段反应器为悬浮床反应器，I类脱氢-胺化一体化催化剂采用间歇或者持续补加的方式添加，所述第一段反应器和第二段反应器中间设有过滤器，无论如何，反应器的控制必须保证是出口BDO的值需要控制在0～5wt％，更优化情况下为0～1wt％，进一步优化为0～0.2wt％，否则后续第二段反应器的反应和分离会出现较大困难。

所述的第二段反应器的反应含有II类脱氢-胺化一体化催化剂或者不含有催化剂，所述的脱氢-胺化一体化反应器II类催化剂中铜含量以金属计含量在10～40wt％，催化剂载体优选自氧化铝、氧化硅和分子筛中的一种或多种，所述的分子筛选自H-ZSM-5和HY分子筛中的一种。本发明发现，少量镍或者钴的加入，使得GBL的转化更加彻底，满足本发明要求的出口GBL在0～0.1wt％，更优化情况下0～50ppm。

BDO脱氢为吸热反应(-62kJ/mol)，因此一般使用列管式等温床反应器，列管式反应器易于控制并保证中间换热，但是缺陷是反应器体积庞大，效率低下。

本发明的另一个使用的反应器为两级绝热反应器，所述的绝热反应器选自浆态床反应器，固定床反应器(顶部具有分布器)等物料流动方式选自径向、径轴向结合或者轴向中的一种，径向流可选自自上而下或者自下而上中的一种。这无疑具有明显的优势。

在本发明所述的分段反应器中，第一段反应器和第二段反应器操作参数不同，通过发明人不停的摸索试验，确认温度和压力控制是必要的手段，第一段反应器和第一段反应器的温度差异需要在5～80℃，进一步优化为10～60℃，对于的压力也存在较大差异，因此需要再中间设置一个缓冲罐和加压泵，该缓冲罐另一个目的是可以分离出部分富含氢气气体。

产品的精制是常规的，主要采用精馏方式，依据本行业技术人员思路，作为调整均在现有知识范围内，本发明的方法大体为首先经过脱胺塔脱除剩余的氨或者有机胺循环使用，在脱除可能存在的轻组分，同时在产品塔测线采出吡咯烷酮系列产品。

本发明是一种节约能耗、高收率、并且易于回收反应剩余的氨或者有机胺的吡咯烷酮类产品生产方法。

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但以下实施例是对本发明更为详细的举例描述，但本发明并不局限于这些实施例。

实施例1

本实施例为一种吡咯烷酮类产品的生产方法，包括：

原料采用：1,4-丁二醇(99.9wt％，新疆美克化工生产)和氨水(25％)通过计量泵按照摩尔比1:1.5分别进入混合器，经过预热器E-101预热至195℃，一个保温良好的管式反应器R101(内径300mm)，内部装填催化剂为含有50wt％Cu@1.5wt％CaO-3wt％BaO-10wt％ZnO-30wt％SiO2(编号BIPT-NMP-011)，余量为结晶水，球状(粒径2mm)，装填量100L，进料量为80L/h，反应器内测温显示值195～198℃，说明温度分布均匀，压力背压控制3.0MPa。从R101出口的产物在缓冲罐V101中通过液位控制器调节计量泵加压泵入预热器E102，缓冲罐位置取样分析结果(混合物)如下，FID检测器检测结果如下：

备注：其他产物有四氢吡咯、正丙醇和羟基丁胺等；

缓冲罐出口温度控制254℃，管式反应器R102(内径300mm)，内部装填催化剂为含有11wt％Cu-2wt％Ni@1wt％HZSM-5％-40wt％ZnO-40wt％SiO2编号BIPT-NMP-012)，余量为结晶水和石墨，压力背压控制5.5MPa。从R102反应器出口物料经过冷却器E103至20℃后进入气液分离罐，液相组成如下所示(FID检测器)：

运行时间(h) GBL(wt％) THF(wt％) 正丁醇(wt％) α-吡咯烷酮(wt％) 30 0.021 0.011 0.002 99.15 720 0.019 0.013 0.002 99.12

备注：其他副产物有四氢吡咯、正丙醇等。

以气液分离罐出口组成计算，α-吡咯烷酮收率高达99.15％。将气液分离罐中液体组分送入间歇性精馏系统，首先升温脱除氨、水和轻组分，最后从产品塔测线采出吡咯烷酮产品，吡咯烷酮出口纯度99.7wt％，收集的循环氨水中THF和正丁醇含量<0.2wt％。

实施例2

本实施例为一种吡咯烷酮类产品的生产方法，包括：

原料采用：1,4-丁二醇(99.9wt％，新疆美克化工生产)和一甲胺水溶液(37％)通过计量泵按照摩尔比1:2.0分别进入混合器，经过预热器E-101预热至205℃，一个浆态床反应器R101(有效体积50L，反应开始阶段内部装30LNMP)，内部装填催化剂为含有25wt％Cu@5wt％ZrO2-3wt％BaO-40wt％SiO2(编号BIPT-NMP-021)，余量为结晶水，粉末状(平均粒径80微米)，装填量2L，进料量为3L/h，反应器内测温显示值202～205℃，压力背压控制3.8MPa。从R101出口的产物在缓冲罐V101中通过液位控制器调节计量泵加压泵入预热器E102，缓冲罐位置取样分析结果(混合物)如下，FID检测器检测结果如下：

运行时间(h) BDO(wt％) THF(wt％) 正丁醇(wt％) NMP(wt％) GBL(wt％) 150 0.012 0.014 0.002 68.710 29.231 750 0.014 0.018 0.002 68.641 29.204

备注：其他产物有N-甲基吡咯烷、正丙醇和羟基丁胺等

预热器E102出口温度控制243℃，管式反应器R102(内径300mm)，内部装填催化剂为含有5wt％Cu-0.5wtCo@35wt％ZnO-55wt％SiO2编号BIPT-NMP-022)，余量为结晶水和石墨，压力背压控制5.9MPa。从R102反应器出口物料经过冷却器E103至20℃后进入气液分离罐，液相组成如下所示(FID检测器，去除甲胺出峰)：

运行时间(h) GBL(wt％) THF(wt％) 正丁醇(wt％) NMP(wt％) 30 0.008 0.020 0.002 99.35 720 0.009 0.021 0.002 99.32

备注：其他副产物有N-甲基吡咯烷、正丙醇、α-吡咯烷酮等。

以气液分离罐出口组成计算，NMP收率高达99.35％。将气液分离罐中液体组分送入间歇性精馏系统，首先升温脱除氨、水和轻组分，最后从产品塔测线采出吡咯烷酮产品，NMP出口纯度99.85wt％，收集的可循环一甲胺水溶液中THF和正丁醇含量<0.15％。

对比例1

采用中国专利CN 96106430.7中公开的实施例1的方法制备的Cu-Zn-Cr-Zr催化剂，在70mm管式反应器中进行BDO脱氢温度，催化剂装填量3L，BDO首先经过预热至228℃，反应器通过导热油控制230℃，进料体积空速0.3h-1，氢气与BDO摩尔比为8，反应压力为常压，反应器内部温度范围为211～230℃，存在明显的冷点，出口冷却至10℃，气液分离后的组成如下所示：

运行时间(h) GBL(wt％) THF(wt％) 正丁醇(wt％) BDO(wt％) 30 97.75 0.70 0.21 0.15 750 97.70 0.73 0.22 0.20

其他：正丙醇等。

将上述粗产品直接应用于NMP合成，粗GBL与一甲胺水溶液(37％)摩尔比为1:3，经过无催化剂的管式反应器，反应温度280℃，出口粗产品中NMP含量为97.12％(除水和一甲胺)，经过间歇精馏后NMP出口纯度为99.80％，而循环回收的一甲胺水溶液中THF和正丁醇含量为2～3wt％。

从对比例和实施例可看出，如果直接将丁二醇脱氢的产物用于胺化(对比例)，相对于本发明，吡咯烷酮系列产品纯度较低，且副产物THF和正丁醇较多造成收率较低，因此本发明具有明显优势。并且本发明方法由于吸收和放热耦合，因此反应器温度更加均匀，热量利用率高。

本发明的生产方法将1,4-丁二醇脱氢为γ-丁内酯和γ-丁内酯胺化胺化为吡咯烷酮耦合于同一个反应器中，减少了传统工艺中的分离精制步骤，节约能耗，并且充分利用了胺化放热，易于控制，同时收率较传统工艺有所提高，更趋环保。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201510679900.8 (22)申请日 2015.10.19 (65)同一申请的已公布的文献号申请公布号 CN 105237456 A (43)申请公布日 2016.01.13 (73)专利权人北京石油化工学院地址 102600 北京市大兴区黄村清源北路 19号 (72)发明人黄龙张凤渊宋国全肖强冀德坤高帅 (74)专利代理机构北京凯特来知识产权代理有限公司 11260 代理人郑立明付久春 (51)Int.Cl. C07D 207/267(2006.01) (5。

2、6)对比文件 CN 101903344 A,2010.12.01,说明书第 0065-0068、 0084-0087段. CN 101903344 A,2010.12.01,说明书第 0065-0068、 0084-0087段. CN 102029156 A,2011.04.27,说明书第 0039-0043段. CN 102070501 A,2011.04.27,全文. CN 101987831 A,2011.03.23,全文. Yarlagadda V.et al.Modified ZSM-5 Catalysts for the Synthesis of Five- and Six-Mem。

3、bered Heterocyclics. J. Org. Chem. .1994,第59卷(第14期),第3998-4000页. Kou T.et al.Synthetic Zeolites as Catalysts for the Ring Conversion of - Butyrolactone into 1-Substituted 2- Pyrrolidinones. Bulletin of the Chemical Society of Japan .1977,第50卷(第10期),第 2518-2519页. 审查员付宇 (54)发明名称一种吡咯烷酮类产品的生产方法 (57)摘要。

4、本发明公开了一种吡咯烷酮类产品的生产方法，该方法以1,4-丁二醇为原料经过一步反应直接生产吡咯烷酮，采用分段式反应器和组合催化剂的方式实现1,4-丁二醇经过脱氢-胺化反应在一个反应单元内转化为吡咯烷酮系列产品，如 -吡咯烷酮或N-甲基吡咯烷酮或者N-乙基吡咯烷酮。本发明的方法将1,4-丁二醇脱氢为-丁内酯和-丁内酯胺化胺化为吡咯烷酮耦合于同一个反应器中，减少了传统工艺中的分离精制步骤，节约能耗，并且充分利用了胺化放热，易于控制，同时收率较传统工艺有所提高，更趋环保。权利要求书2页说明书7页 CN 105237456 B 2017.12.22 CN 1。

5、05237456 B 1.一种吡咯烷酮类产品的生产方法，其特征在于，该方法以1,4-丁二醇与组分一为合成吡咯烷酮或者N-烷基吡咯烷酮的原料，所述组分一为液氨或者N-烷基胺，包括以下步骤：步骤1，反应段：将1,4-丁二醇与组分一按照摩尔比为1： 1.058.0的比例混合后，所述摩尔比是指1,4-丁二醇摩尔数与所述组分一的液氨中的氨或者N-烷基胺中的胺的摩尔数之比，加热至180270后送入至少包含两段反应器的脱氢-胺化一体化反应器中，在脱氢-胺化一体化催化剂作用下分级反应转化为含有吡咯烷酮或者N-烷基吡咯烷酮的反应混合物，所述脱氢-胺化一体化反应器的反应温度为210。

6、300，反应压力为0.215.0MPa，所述脱氢-胺化一体化催化剂为至少含有铜和氧化物载体的催化剂；步骤2，气液分离段：将上述步骤1得到的所述反应混合物从所述脱氢-胺化一体反应器流出后，首先与原料换热后再冷却至40以下后进入压力平衡罐，气相组分通过所述压力平衡罐的压力控制阀持续驰放富含氢气的气体产品，液相进入后续处理步骤；步骤3，精制段：上述步骤3的所述压力平衡罐从所述反应混合物分离出的液相，首先经过脱氨塔或脱胺塔脱除未反应完全的氨或者N-烷基胺以及部分水、四氢呋喃和正丁醇，所述氨或者N-烷基胺返回步骤1的所述脱氢-胺化一体化反应器，再送入脱水塔脱除其中的。

7、水分，最后在精制塔中得到合格的吡咯烷酮或N-烷基吡咯烷酮类产品。 2.根据权利要求1所述的一种吡咯烷酮类产品的生产方法，其特征在于，所述步骤1中，所述脱氢-胺化一体化催化剂中的氧化物载体为二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化钡、氧化钙、氧化锌、氧化钛、氧化硼或者含硅和铝的分子筛中的一种或多种。 3.根据权利要求1或2所述的一种吡咯烷酮类产品的生产方法，其特征在于，所述步骤1 中的所述脱氢-胺化一体化反应器包含的至少两段反应器中，第一段反应器的反应含有I类脱氢-胺化一体化催化剂，该I类脱氢-胺化一体化催化剂中以金属计算的铜含量为20 70wt，余量为氧化。

8、物载体，所述氧化物载体采用二氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化硼和氧化锆中的一种或多种；第二段反应器的反应含有II类脱氢-胺化一体化催化剂，该II类脱氢-胺化一体化催化剂中以金属计算的铜含量为1040wt，该II类脱氢-胺化一体化催化剂的催化剂载体采用氧化铝、氧化硅和分子筛中的一种或多种，所述分子筛采用H-ZSM-5和HY分子筛中的任一种。 4.根据权利要求3所述的一种吡咯烷酮类产品的生产方法，其特征在于，所述脱氢-胺化一体化反应器的第一段反应器的反应温度为190260，两段反应器中间设有加热器，所述第二段反应器的反应温度为230290；所述脱氢-胺化一体化反应。

9、器的第一段反应器和第二段反应器中间设有加压泵和缓冲罐，第一段反应器和第二段反应器的反应压力分别为0.58.0MPa和5.015.0MPa。 5.根据权利要求3所述的一种吡咯烷酮类产品的生产方法，其特征在于，所述I类脱氢- 胺化一体化催化剂为颗粒状，形状为球形、柱状、拉西环中的一种，有效平均粒径为1 10mm，所述脱氢-胺化一体化反应器的第一段反应器为固定床反应器，液体空速为0.2 10h-1。 6.根据权利要求3所述的一种吡咯烷酮类产品的生产方法，其特征在于，所述I类脱氢- 胺化一体化催化剂为粉末状，有效平均粒径为51000 m，所述脱氢-胺化一体化反应器的第一段。

10、反应器为悬浮床反应器，催化剂采用间歇或者持续补加的方式添加至第一段反应器权利要求书 1/2 页 2 CN 105237456 B 2 内，所述第一段反应器和第二段反应器中间设有过滤器。 7.根据权利要求3所述的一种吡咯烷酮类产品的生产方法，其特征在于，所述脱氢-胺化一体化反应器的第一段反应器的出口物流中的1,4-丁二醇含量为05wt，其计算基准为除去水和氨或者有机一元胺；所述脱氢-胺化一体化反应器的第二段反应器的出口物料中的-丁内酯含量为0 0.1wt，其计算基准为除去水和氨或者有机一元胺。 8.根据权利要求3所述的一种吡咯烷酮类产品的生产方法，其特征在于，所述脱氢-胺。

11、化一体化反应器中的I类脱氢-胺化一体化催化剂中还含有镍和钴中的至少一种，以金属计算含量为25wt。 9.根据权利要求3所述的一种吡咯烷酮类产品的生产方法，其特征在于，所述脱氢-胺化一体化反应器的第一段反应器和第二段反应器均为绝热床反应器。 10.根据权利要求1所述的一种吡咯烷酮类产品的生产方法，其特征在于，所述1,4-丁二醇与组分一的优选摩尔比为1:1.23.0。权利要求书 2/2 页 3 CN 105237456 B 3 一种吡咯烷酮类产品的生产方法技术领域 0001 本发明属于精细化工产品制备领域，涉及一种吡咯烷酮类产品的生产方法。背景技术 0002 哌啶类产品是。

12、一类广泛应用于医药、农药、塑料添加剂、有机催化剂、固化剂、溶剂等领域的精细化工产品，特别是其具有较高的生物活性，市场前景良好。目前所述的哌啶类产品包括：哌啶、 3-甲基哌啶、 4-甲基哌啶、 2-甲基哌啶、 2,4-二甲基哌啶、 3,5-二甲基哌啶， 2,2,6,6-四甲基哌啶、 2,6-二甲基哌啶。以下为部分产品的介绍： 0003 吡咯烷酮是一类重要的有机物，其分子通式如下所示： 0004 0005 上述分子通式中， R为H、 CH3、 CnH2n+1中的一种，其主要产品种类有 -吡咯烷酮、 N-甲基吡咯烷酮、 N-乙基吡咯烷酮和N-辛基吡咯烷酮。 -吡咯烷酮，。

13、又名吡咯酮、氮戊环酮、丁内酰胺。是一种无色结晶，可用作溶剂及有机合成中间体，以及用来制造尼纶4和乙烯基吡咯烷酮等。 N-甲基吡咯烷酮，中文别名： NMP； 1-甲基-2吡咯烷酮； N-甲基-2-吡咯烷酮。无色透明油状液体，微有胺的气味。能与水、醇、醚、酯、酮、卤代烃、芳烃和蓖麻油互溶。挥发度低，热稳定性、化学稳定性均佳，能随水蒸气挥发。有吸湿性。对光敏感。 N-乙基吡咯烷酮(NEP) 是一种无色透明的液体,沸点82-83(101.3Kpa)，相对密度0.994g/cm3，折光率1.4665(22 )。是一种强极性的有机溶剂， N-甲基吡咯。

14、烷酮在锂电、医药、农药、颜料、清洗剂、绝缘材料等行业中广泛应用。具有髙化学稳定性、弱碱性、出众溶解能力、低蒸汽压及低介电常数。不会形成氢键，属于极性非质子传递溶剂，可以取代其他稳定性差、蒸汽压髙毒性大极易渗人皮肤的溶剂，被称为无毒超溶剂。 0006 吡咯烷酮传统生产工艺以1,4-丁二醇或者顺酐为原料制备，以1,4-丁二醇为原料占绝大部分生产能力，其生产流程一般为： 1,4-丁二醇(BDO)首先脱氢为-丁内酯(GBL)，再将粗GBL净化后与氨水或者有机一元胺反应为粗吡咯烷酮，最后再经过精馏后得到产品。该工艺脱氢反应为吸热反应，并且多为气相反应，需要。

15、使用导热油加热蒸发BDO和过量氢气，耗费能量，而且需要通过精制工段将反应剩余的BDO和副产物脱除，特别是由于在BDO脱氢中会副产一定量的四氢呋喃(THF)和正丁醇等轻组分，在后续胺分离回收中增加难度，因此GBL的精制成为了必须的手段，而GBL的生产和精制能耗几乎占据了以BDO生产吡咯烷酮产品50以上的能耗。 0007 就传统技术，以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为例进行更加详尽描述。 CN200410012188描述一种1,4-丁二醇脱氢为GBL的催化剂Cu/ZnO/Ce2O3，避免了Cr元素的使用，所得催化剂GBL 说明书 1/7 页 4 CN 105237456 B。

16、 4 选择性为95左右，副产物为THF和正丁醇。 CN 96106430.7描述一种由1,4-丁二醇脱氢胺化制备N-甲基吡咯烷酮的方法，是将1,4-丁二醇在Cu-Zn-Cr-Zr催化剂存在下，在175 230、 0.11.0MPa条件下进行气相脱氢反应，然后将脱氢反应流出物经冷凝、脱气后作为胺化反应原料，在200300、 510MPa条件下与甲胺和水反应0.55小时,反应时脱氢反应流出物中-丁内酯、甲胺、水的摩尔比为1 (14) (29)。所得N-甲基吡咯烷酮产率以 1,4-丁二醇为基准计算达94摩尔。 CN101903344公开一种与CN 96106430.7相近的方。

17、案，本技术特点是采用高选择性脱氢催化剂和无铬催化剂，使得粗GBL无需精制可以直接作为 NMP合成原料，可以节约部分精制能耗，但是其粗产品中依然含有一定量的THF，并且甲胺使用过量，这将会造成后续甲胺循环中存在净化困难。发明内容 0008 基于上述现有技术所存在的问题，本发明提供一种吡咯烷酮类产品的生产方法，其能耗低，收率高且流程短，克服了现有吡咯烷酮类产品生产中面临的困难：能耗较高、收率需要提高、流程较长等问题，。 0009 为解决上述技术问题，本发明提供一种吡咯烷酮类产品的生产方法，该方法以以 1,4-丁二醇与组分一为合成吡咯烷酮或者N-烷基吡咯烷酮的原。

18、料，所述组分一为液氨或者 N-烷基胺，包括以下步骤： 0010 步骤1，反应段：将1,4-丁二醇与组分一按照摩尔比为1： 1.058.0的比例混合后，所述摩尔比是指1,4-丁二醇摩尔数与所述组分一的液氨中的氨或者N-烷基胺中的胺的摩尔数之比，加热至180270后送入至少含有两段反应器的脱氢-胺化一体化反应器中，在脱氢-胺化一体化催化剂作用下分级反应转化为含有吡咯烷酮或者N-烷基吡咯烷酮的反应混合物，所述脱氢-胺化一体化反应器的反应温度为210300，反应压力为0 .2 15.0MPa，所述脱氢-胺化一体化催化剂为至少含有铜和氧化物载体的催化剂； 0011 步骤2，气。

19、液分离段：将上述步骤1得到的所述反应混合物从所述脱氢-胺化一体反应器流出后，首先与原料换热后再冷却至40以下后进入压力平衡罐，气相组分通过所述压力平衡罐的压力控制阀持续驰放富含氢气的气体产品，液相进入后续处理步骤； 0012 步骤3，精制段：上述步骤3的所述压力平衡罐从所述反应混合物分离出的液相，首先经过脱氨塔或脱胺塔脱除未反应完全的氨或者N-烷基胺以及部分水、四氢呋喃和正丁醇，所述氨或者N-烷基胺返回步骤1的所述脱氢-胺化一体化反应器，再送入脱水塔脱除其中的水分，最后在精制塔中得到合格的吡咯烷酮或N-烷基吡咯烷酮类产品。 0013 本发明的有益效果为：将作为。

20、合成原料的1,4-丁二醇和氨或者有机一元胺是混合后进行，在至少包含两段反应器的脱氢-胺化一体化反应器的分级反应和组合催化剂的作用下直接转化为吡咯烷酮系列产品，具有(1)节约了GBL精制能耗和BDO汽化能耗，使得过程能耗较传统工艺降低至少50以上； (2)产品收率高； (3)减小反应器体积； (4)生产流程缩短，更易于操作控制，安全性提高等优点。具体实施方式 0014 下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术说明书 2/7 页 5 CN 105237。

21、456 B 5 人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。 0015 本发明实施例的吡咯烷酮类产品的生产方法，吡咯烷酮类产品是指生产哌啶、 3- 甲基哌啶、 4-甲基哌啶、 2-甲基哌啶、 2,4-二甲基哌啶、 3,5-二甲基哌啶， 2,2,6,6-四甲基哌啶、 2,6-二甲基哌啶等吡咯烷酮类产品，该方法是一种吡咯烷酮的低压连续生产方法，以1, 4-丁二醇与组分一(组分一为液氨或者有机一元胺)为吡咯烷酮或者N-烷基吡咯烷酮的合成原料，具体包括以下步骤： 0016 步骤1，反应段： 1,4-丁二醇与液氨或者有机一元胺按照摩尔比1： 1.058.。

22、0混合后，加热至180270后送入至少含有两段反应器的脱氢-胺化一体化反应器中，在脱氢- 胺化一体化催化剂作用下分级反应转化为含有吡咯烷酮或者N-烷基吡咯烷酮的反应混合物，所述脱氢-胺化一体化反应器的反应温度为210300，反应压力0.215.0MPa，所述脱氢-胺化一体化催化剂至少含有铜和氧化物载体，所述氧化物载体为二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化钡、氧化钙、氧化锌、活性炭、氧化钛、氧化硼或者含硅和铝的分子筛中的一种或多种； 0017 步骤2，气液分离段：将上述步骤1得到的反应混合物从脱氢-胺化一体化反应器流出后，首先与原料换热后在经过冷却。

23、至40以下后进入压力平衡罐，气相组分通过压力平衡罐的压力控制阀持续驰放富含氢气的气体产品，液相进入后续处理步骤的精制段； 0018 步骤3，精制段：所述步骤2中压力平衡罐分离出的反应混合物的液相首先经过脱氨塔或脱胺塔脱除未反应完全的氨或者有机一元胺以及部分水、四氢呋喃和正丁醇等，所述氨或者有机一元胺返回至所述步骤1的脱氢-胺化一体化反应器，再送入脱水塔脱除其中的水分，最后进入精制塔中得到合格的吡咯烷酮或N-烷基吡咯烷酮产品。 0019 目前，传统的BDO脱氢制备GBL工艺中，由于催化剂的表面酸性，往往存在以下副反应： 0020 0021 上述这些副产物是造成BD。

24、O生产吡咯烷酮产品收率低于理论值得主要原因，因此如何降低这些副产物具有重要意义。 0022 本发明意外地发现，将1,4-丁二醇和氨或者有机一元胺混合后， BDO脱氢为GBL再直接胺化为吡咯烷酮产品的过程中，上述副反应式(1)和(2)得到了极大的抑制，副产物THF 和正丁醇的量大大降低，使得吡咯烷酮的收率提高。本发明人认为原因可能是由于在氨或者有机一元胺存在的情况下，酸性脱水反应得到了较大的抑制(氨，众所周知是可以被表面酸性优先吸附的)。 0023 一般而言， BDO脱氢为GBL是在气相反应中进行，虽然液相反应存在反应体积下，汽化能耗降低，也有过报道和相关工业生产。

25、，但是存在着催化剂失活较快的特点，这是由于 BDO作为二元醇在液相高温条件下易于聚合，这使得液相脱氢反应仅仅是在部分厂家。本发明的另一个意外发现是， I和II类脱氢-胺化一体化催化剂上的聚合物量极低，这可能是由说明书 3/7 页 6 CN 105237456 B 6 于在脱氢-胺化中在生成GBL的同时转化为吡咯烷酮，而吡咯烷酮对聚合物的溶解性较强，或者是氨和有机胺存在进一步降低聚合物的生产。 0024 本发明步骤1的脱氢-胺化一体化反应器中，第一段反应器的反应条件是本方法成功的关键，脱氢-胺化一体化反应器的反应温度控制为180270，更优化为190210，反应压力为。

26、0.215.0MPa，更优化为0.58.0Mpa，进一步优化为1.05.0MPa，在此压力条件下，绝大部分物料(包括：原料、中间产品GBL、产品吡咯烷酮等)都处于液相状态，这可能是保证该方法成功的关键。 0025 当然，催化剂也是本发明实施中的关键之处，脱氢-胺化一体化反应器包含至少两段反应器，能进行两段分级反应，其中，第一段反应器的反应含有I类脱氢-胺化一体化催化剂，所述I类催化剂中以金属计算的铜含量为2070wt，余量为氧化物载体，所述氧化物载体优选自二氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化硼和氧化锆中的一种或多种。 I类脱氢-胺化一体化催化剂为适应。

27、不同工艺反应器要求可以选择两种类别的催化剂， I类脱氢-胺化一体化催化剂可以为颗粒状，形状为球形、柱状、拉西环中的一种，有效平均粒径为110mm，所述的脱氢-胺化一体化反应器第一段为固定床反应器，液体空速为0.210h-1.所述的I类脱氢-胺化一体化催化剂还可以为粉末状，有效平均粒径为51000 m，所述的脱氢-胺化一体化反应器第一段反应器为悬浮床反应器， I类脱氢-胺化一体化催化剂采用间歇或者持续补加的方式添加，所述第一段反应器和第二段反应器中间设有过滤器，无论如何，反应器的控制必须保证是出口BDO的值需要控制在05wt，更优化情况下为01wt，进一步优。

28、化为 00.2wt，否则后续第二段反应器的反应和分离会出现较大困难。 0026 所述的第二段反应器的反应含有II类脱氢-胺化一体化催化剂或者不含有催化剂，所述的脱氢-胺化一体化反应器II类催化剂中铜含量以金属计含量在1040wt，催化剂载体优选自氧化铝、氧化硅和分子筛中的一种或多种，所述的分子筛选自H-ZSM-5和HY分子筛中的一种。本发明发现，少量镍或者钴的加入，使得GBL的转化更加彻底，满足本发明要求的出口GBL在00.1wt，更优化情况下050ppm。 0027 BDO脱氢为吸热反应(-62kJ/mol)，因此一般使用列管式等温床反应器，列管式反应器易于。

29、控制并保证中间换热，但是缺陷是反应器体积庞大，效率低下。 0028 本发明的另一个使用的反应器为两级绝热反应器，所述的绝热反应器选自浆态床反应器，固定床反应器(顶部具有分布器)等物料流动方式选自径向、径轴向结合或者轴向中的一种，径向流可选自自上而下或者自下而上中的一种。这无疑具有明显的优势。 0029 在本发明所述的分段反应器中，第一段反应器和第二段反应器操作参数不同，通过发明人不停的摸索试验，确认温度和压力控制是必要的手段，第一段反应器和第一段反应器的温度差异需要在580，进一步优化为1060，对于的压力也存在较大差异，因此需要再中间设置一个缓冲罐和加压。

30、泵，该缓冲罐另一个目的是可以分离出部分富含氢气气体。 0030 产品的精制是常规的，主要采用精馏方式，依据本行业技术人员思路，作为调整均在现有知识范围内，本发明的方法大体为首先经过脱胺塔脱除剩余的氨或者有机胺循环使用，在脱除可能存在的轻组分，同时在产品塔测线采出吡咯烷酮系列产品。 0031 本发明是一种节约能耗、高收率、并且易于回收反应剩余的氨或者有机胺的吡咯烷酮类产品生产方法。说明书 4/7 页 7 CN 105237456 B 7 0032 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但以下实施例是对本发明更为详细的举例描述，但本发明并不局限于这些实施例。 0。

31、033 实施例1 0034 本实施例为一种吡咯烷酮类产品的生产方法，包括： 0035 原料采用： 1,4-丁二醇(99.9wt，新疆美克化工生产)和氨水(25)通过计量泵按照摩尔比1:1.5分别进入混合器，经过预热器E-101预热至195，一个保温良好的管式反应器R101(内径300mm)，内部装填催化剂为含有50wtCu1.5wtCaO-3wtBaO-10wt ZnO-30wtSiO2(编号BIPT-NMP-011)，余量为结晶水，球状(粒径2mm)，装填量100L，进料量为80L/h，反应器内测温显示值195198，说明温度分布均匀，压力背压控制3.0MPa。。

32、从 R101出口的产物在缓冲罐V101中通过液位控制器调节计量泵加压泵入预热器E102，缓冲罐位置取样分析结果(混合物)如下， FID检测器检测结果如下： 0036 0037 备注：其他产物有四氢吡咯、正丙醇和羟基丁胺等； 0038 缓冲罐出口温度控制254，管式反应器R102(内径300mm)，内部装填催化剂为含有11wtCu-2wtNi1wtHZSM-5-40wtZnO-40wtSiO2编号BIPT-NMP-012)，余量为结晶水和石墨，压力背压控制5.5MPa。从R102反应器出口物料经过冷却器E103至20后进入气液分离罐，液相组成如下所示(FID检测器)：。

33、 0039 运行时间(h)GBL(wt)THF(wt)正丁醇(wt) -吡咯烷酮(wt) 300.0210.0110.00299.15 7200.0190.0130.00299.12 0040 备注：其他副产物有四氢吡咯、正丙醇等。 0041 以气液分离罐出口组成计算， -吡咯烷酮收率高达99.15。将气液分离罐中液体组分送入间歇性精馏系统，首先升温脱除氨、水和轻组分，最后从产品塔测线采出吡咯烷酮产品，吡咯烷酮出口纯度99.7wt，收集的循环氨水中THF和正丁醇含量0.2wt。 0042 实施例2 0043 本实施例为一种吡咯烷酮类产品的生产方法，包括： 0044 原料采。

34、用： 1,4-丁二醇(99.9wt，新疆美克化工生产)和一甲胺水溶液(37)通过计量泵按照摩尔比1:2.0分别进入混合器，经过预热器E-101预热至205，一个浆态床反应器R101(有效体积50L，反应开始阶段内部装30LNMP)，内部装填催化剂为含有25wtCu 5wtZrO2-3wtBaO-40wtSiO2(编号BIPT-NMP-021)，余量为结晶水，粉末状(平均粒径80 微米)，装填量2L，进料量为3L/h，反应器内测温显示值202205，压力背压控制3.8MPa。从R101出口的产物在缓冲罐V101中通过液位控制器调节计量泵加压泵入预热器E102，缓冲。

35、罐位置取样分析结果(混合物)如下， FID检测器检测结果如下：说明书 5/7 页 8 CN 105237456 B 8 0045 运行时间(h)BDO(wt)THF(wt)正丁醇(wt)NMP(wt)GBL(wt) 1500.0120.0140.00268.71029.231 7500.0140.0180.00268.64129.204 0046 备注：其他产物有N-甲基吡咯烷、正丙醇和羟基丁胺等 0047 预热器E102出口温度控制243，管式反应器R102(内径300mm)，内部装填催化剂为含有5wtCu-0.5wtCo35wtZnO-55wtSiO2编号BIPT-NMP-02。

36、2)，余量为结晶水和石墨，压力背压控制5.9MPa。从R102反应器出口物料经过冷却器E103至20后进入气液分离罐，液相组成如下所示(FID检测器，去除甲胺出峰)： 0048 运行时间(h)GBL(wt)THF(wt)正丁醇(wt)NMP(wt) 300.0080.0200.00299.35 7200.0090.0210.00299.32 0049 备注：其他副产物有N-甲基吡咯烷、正丙醇、 -吡咯烷酮等。 0050 以气液分离罐出口组成计算， NMP收率高达99.35。将气液分离罐中液体组分送入间歇性精馏系统，首先升温脱除氨、水和轻组分，最后从产品塔测线采出吡咯。

37、烷酮产品， NMP出口纯度99.85wt，收集的可循环一甲胺水溶液中THF和正丁醇含量0.15。 0051 对比例1 0052 采用中国专利CN 96106430.7中公开的实施例1的方法制备的Cu-Zn-Cr-Zr催化剂，在70mm管式反应器中进行BDO脱氢温度，催化剂装填量3L， BDO首先经过预热至228，反应器通过导热油控制230，进料体积空速0.3h-1，氢气与BDO摩尔比为8，反应压力为常压，反应器内部温度范围为211230，存在明显的冷点，出口冷却至10，气液分离后的组成如下所示： 0053 运行时间(h)GBL(wt)THF(wt)正丁醇(wt)BD。

38、O(wt) 3097.750.700.210.15 75097.700.730.220.20 0054 其他：正丙醇等。 0055 将上述粗产品直接应用于NMP合成，粗GBL与一甲胺水溶液(37)摩尔比为1:3，经过无催化剂的管式反应器，反应温度280，出口粗产品中NMP含量为97.12(除水和一甲胺)，经过间歇精馏后NMP出口纯度为99.80，而循环回收的一甲胺水溶液中THF和正丁醇含量为23wt。 0056 从对比例和实施例可看出，如果直接将丁二醇脱氢的产物用于胺化(对比例)，相对于本发明，吡咯烷酮系列产品纯度较低，且副产物THF和正丁醇较多造成收率较低，因。

39、此本发明具有明显优势。并且本发明方法由于吸收和放热耦合，因此反应器温度更加均匀，热量利用率高。 0057 本发明的生产方法将1,4-丁二醇脱氢为-丁内酯和-丁内酯胺化胺化为吡咯烷酮耦合于同一个反应器中，减少了传统工艺中的分离精制步骤，节约能耗，并且充分利用了胺化放热，易于控制，同时收率较传统工艺有所提高，更趋环保。说明书 6/7 页 9 CN 105237456 B 9 0058 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。说明书 7/7 页 10 CN 105237456 B 10 。

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