技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于嗎啉產(chǎn)品領(lǐng)域，尤其涉及一種N-乙酰嗎啉的制備方法。?

背景技術(shù)

N-乙酰嗎啉是一種重要有機(jī)化工產(chǎn)品，主要用于芳烴抽提、農(nóng)藥和醫(yī)藥合成等領(lǐng)域。國外已經(jīng)開始使用N-乙酰嗎啉和N-甲酰嗎啉的混合物作為芳烴抽提的專用抽提劑。在農(nóng)藥合成方面，是用于合成農(nóng)用殺菌劑烯酰嗎啉、氟嗎啉等的主要原料之一。在醫(yī)藥合成方面，可以用于合成殺菌劑或做為提取生物質(zhì)的溶劑。近年來，N-乙酰嗎啉在氣體凈化領(lǐng)域，特別是高硫化氫天然氣氣體凈化領(lǐng)域也得到了應(yīng)用。隨著全球已開采氣田氣體質(zhì)量的下降和新的高含硫氣田的開采，N-乙酰嗎啉在氣體凈化技術(shù)中的應(yīng)用具有較好的發(fā)展前景。?

合成制備N-乙酰嗎啉的方法主要包括有乙酸法（US3558619?=?FR1580614=GB12289?

06），醋酸酐法（CN1721415A，CN1403449A），氯乙酰法（GB2223492），乙烯酮法（CN102295623A）等。上述方法最主要的不同之處在于：使用了不同的反應(yīng)原料與嗎啉反應(yīng)而獲得N-乙酰嗎啉，由此造成了工藝的不同。

乙烯酮法制備N-乙酰嗎啉具有反應(yīng)條件溫和（5～30℃）、無副產(chǎn)物的優(yōu)點(diǎn)、單程反應(yīng)收率高（以嗎啉計(jì)，98%）。但是其缺點(diǎn)也顯而易見：純的乙烯酮極不穩(wěn)定，要在低溫下保存，不易運(yùn)輸；乙烯酮為有毒氣體；乙烯酮與嗎啉反應(yīng)使用了?；呋瘎┖陀袡C(jī)溶劑，由此增加了催化劑處理和溶劑回收的成本。?

采用氯乙酰法也可以在相對(duì)溫和的溫度條件下（90～115℃）制備N-乙酰嗎啉。其單程收率可以達(dá)到89%（以嗎啉計(jì)）。但是，采用這種方法會(huì)生成HCl氣體，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重又污染環(huán)境；氯乙酰蒸汽有強(qiáng)烈的刺激性氣味，不易運(yùn)輸；使用有機(jī)溶劑。?

美國專利USP2472633說明書中公開了使用乙酸異丙烯酯為原料與嗎啉反應(yīng)而制備N-乙酰嗎啉的方法。該反應(yīng)利用了H₂SO₄為催化劑，反應(yīng)16h。該工藝較為復(fù)雜，原料不常見，成本較高，同時(shí)還存后處理H₂SO₄的問題。?

醋酸酐法是指利用醋酸酐與嗎啉反應(yīng)生成N-乙酰嗎啉，副產(chǎn)乙酸或水。醋酐法與嗎啉反應(yīng)其第一步較快，反應(yīng)放熱明顯，無需加熱。但是第二步實(shí)質(zhì)為乙酸與嗎啉反應(yīng)，第一步的反應(yīng)條件已經(jīng)不適用。文獻(xiàn)報(bào)道為促使反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，多使用帶水劑帶出反應(yīng)生成的水，以促使反應(yīng)繼續(xù)向N-乙酰嗎啉生成方向進(jìn)行。同時(shí)，在反應(yīng)中也使用了催化劑。中國專利CN1721415A中說明書公開了使用無機(jī)堿或無機(jī)鹽的脫水、脫酸劑處理反應(yīng)粗產(chǎn)品，但由此增加了過濾的單元操作，造成工藝更繁瑣。?

乙酸與嗎啉反應(yīng)合成N-乙酰嗎啉的方法主要見于美國專利US3558619中，該專利公開了一種使用塔式反應(yīng)器、通過反應(yīng)精餾脫水的方法獲得N-乙酰嗎啉產(chǎn)品。乙酸和嗎啉在反應(yīng)器中，邊反應(yīng)邊脫水，有利的推動(dòng)了反應(yīng)向N-乙酰嗎啉生成方向移動(dòng)，提高了反應(yīng)的轉(zhuǎn)換率。該反應(yīng)采用的脫水反應(yīng)溫度是210～230℃。反應(yīng)可以連續(xù)進(jìn)行。但是，該種連續(xù)精餾反應(yīng)的方法使用了高達(dá)100塊的理論塔板。如此高的理論塔板意味著，在工業(yè)化實(shí)施過程中，即使使用高效規(guī)整填料，塔的填料段設(shè)計(jì)高度也要高達(dá)25m以上。同時(shí)為塔器設(shè)計(jì)的加熱設(shè)備也很復(fù)雜。整個(gè)工藝的設(shè)備投資會(huì)增加，由此造成綜合經(jīng)濟(jì)性能會(huì)下降，不太適合于精細(xì)化學(xué)品的生產(chǎn)模式。?

國內(nèi)報(bào)道N-乙酰嗎啉合成方法使用了乙酸和嗎啉在微波催化的條件下間歇式反應(yīng)。反應(yīng)使用了環(huán)己烷和甲苯的混合帶水劑。反應(yīng)溫度115℃，對(duì)嗎啉收率為86.6%。?

還有采用了甲苯帶水劑合成N-乙酰嗎啉，反應(yīng)溫度40～145℃，對(duì)嗎啉的收率最高可達(dá)91.5%。?

間歇式乙酸法反應(yīng)的主要缺點(diǎn)是：普遍使用有機(jī)帶水劑，由此會(huì)增加溶劑回收的成本，同時(shí)帶水劑會(huì)將部分N-乙酰嗎啉產(chǎn)品和原料帶出，降低收率；乙酸法要副產(chǎn)水，N-乙酰嗎啉精制過程中必須涉及到脫水處理，該過程處理復(fù)雜。同時(shí)，由于反應(yīng)時(shí)一般乙酸過量，回收的水中含有少量乙酸，對(duì)這種低濃度乙酸水溶液的處理——無論是做廢水處理還是提儂乙酸再利用——都是不經(jīng)濟(jì)的；N-乙酰嗎啉中的游離酸（主要為醋酸）和水的含量相對(duì)其它方法較高，如果要精制則會(huì)在脫水精制過程中消耗大量的能量。?

另外一類可以與嗎啉反應(yīng)生成N-乙酰嗎啉的物質(zhì)是乙酸甲酯、乙酸乙酯等。但目前還未見到使用這類物質(zhì)與嗎啉反應(yīng)生成N-乙酰嗎啉的報(bào)道。?