反應(yīng)-共沸精餾合成N-甲酰嗎啉的研究.pdf

1、N- 甲酰嗎啉是工業(yè)上一種優(yōu)良的溶劑，分子式為C5H9NO2( 英文名為N-Formylmorpholine，簡(jiǎn)稱為NFM)。NFM 具有沸點(diǎn)高、溶解性和熱穩(wěn)定性好、毒性和腐蝕性小等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，目前已在芳烴抽提、丁烯提濃以及天然氣脫硫等工藝中得到應(yīng)用。 NFM的合成方法有多種，根據(jù)酰化劑不同一般可以分為甲酸法、甲酸甲酯法、甲酰氯法、羰基?；ㄒ约皢徇┌费趸ǖ?，其中甲酰氯法因?yàn)楦g及污染問(wèn)題早已淘汰，甲酸甲酯法需要對(duì)甲醇進(jìn)行回收

2、，羰基?；ㄐ枰獌r(jià)格昂貴的的催化劑等，而甲酸法則因?yàn)楦狈磻?yīng)少，原料易得，是比較適合我國(guó)國(guó)情一種工業(yè)化生產(chǎn)路線。 目前，國(guó)內(nèi)的甲酸法合成NFM 過(guò)程均采用釜式反應(yīng)器合成和減壓精餾塔提純相結(jié)合的間歇生產(chǎn)方式。該工藝過(guò)程中反應(yīng)熱利用不充分，后期NFM 提純時(shí)需要將帶水劑進(jìn)行蒸餾分離，增加了能耗，而且產(chǎn)品的質(zhì)量不穩(wěn)定。在分析現(xiàn)有工藝的優(yōu)缺點(diǎn)基礎(chǔ)上，本文提出了一種將反應(yīng)精餾和共沸精餾耦合的新工藝來(lái)合成NFM。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)和模擬計(jì)算相

3、結(jié)合的辦法，考察了工藝的操作條件對(duì)產(chǎn)物收率的影響。確定了反應(yīng)-共沸精餾合成NFM 最佳的工藝條件。當(dāng)進(jìn)料摩爾比(嗎啉﹕甲酸)為1.02，反應(yīng)物在反應(yīng)段的停留時(shí)間為3.0h，溶劑比(溶劑循環(huán)的體積量與甲酸每小時(shí)的進(jìn)料體積之比)為8，塔頂溫度為71.6℃，塔底溫度111℃，精餾段和提餾段理論板數(shù)分別為18 和6。在這個(gè)條件下，實(shí)驗(yàn)得到的NFM 平均收率為99.45％。 采用ECSS 化工流程模擬軟件對(duì)反應(yīng)-共沸精餾塔進(jìn)行了模擬計(jì)算，

4、模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的吻合性較好。本文采用的平衡級(jí)數(shù)學(xué)模型和UNIFAC 模型在一定的工藝條件范圍內(nèi)準(zhǔn)確性較高，可以指導(dǎo)工藝設(shè)計(jì)和放大研究。 采用閃蒸的辦法來(lái)對(duì)粗NFM 產(chǎn)物進(jìn)行處理，實(shí)驗(yàn)得到了純度在99.90％以上的NFM 產(chǎn)品，閃蒸過(guò)程中NFM 的單程收率約為99.0％。本工藝采用的產(chǎn)物分離方法簡(jiǎn)單、可行。 本工藝開(kāi)發(fā)成功，將提供一種新的能連續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)NFM的工藝，與現(xiàn)有的合成NFM工藝相比，還具有一系列優(yōu)點(diǎn)：能充分