二甲基乙酰胺合成方法和技术进展

二甲基乙酰胺合成方法和技术进展
二甲基乙酰胺，即N,N-二甲基乙酰胺，是一种高沸点、高极性的非质子化溶剂，能溶解多种化合物，且能与水、醚、酮、酯、芳烃等完全互溶，具有热稳定性高、不易水解、腐蚀性低、毒性小等特点。二甲基乙酰胺在合成材料、石油加工和石油化学工业等部门有着广泛用途。
 1 合成技术 文献报道二甲基乙酰胺合成路线比较多；但是目前工业化的路线主要有醋酐法、乙酰氯法和醋酸法3种。
 1.1 醋酐法 采用醋酐和二甲胺反应制备二甲基乙酰胺，其过程是先将二甲胺水溶液加热至汽化，气体二甲胺经脱水净化后，于常温下通入醋酐中进行酰化，反应为放热反应，当反应温度不再上升即为酰化终点(约170℃)。然后控制酰化液在0-20℃，加入碱液中和，反应生成醋酸钠，至pH＝8-9时分离出醋酸钠；再将中和液碱洗涤后，加入醋酸乙酯，共沸脱水，粗蒸后再进行精馏，取164-166.5℃馏分，得到成品二甲基乙酰胺。该法生产消耗醋酐(约95%)1.15-1.20t/t，二甲胺(40%)1.89-1.90t/t。醋酐工艺技术比较简单，产品质量较好，但是生产成本高，且工艺流程较长。
 1.2 乙酰氯法 乙酰氯法采用二甲胺与乙酰氯反应制备二甲基乙酰胺，采用先进的催化反应和精馏技术，强化了反应过程，能耗降低，分离效果和产品收率都得到大大提高，工艺过程简化，与目前国内现行的醋酐法工艺相比，生产成本较低，经济效益较好。 该法工艺过程为在冷却状态先将二甲胺通入乙mi中，然后再慢慢加入乙酰氯和乙mi的混合液，边加边搅拌，立即析出二甲胺yansuanyan白色固体，将其滤出。滤液用水浴回收乙mi，干燥后进行蒸馏，收集164-166.5℃馏分得到成品二甲基乙酰胺，该法缺点是使用乙mi为溶剂，溶剂使用、控制与回收比较关键。
 1.3 醋酸法 醋酸法是目前国外生产二甲基乙酰胺主要方法，主要以醋酸与二甲胺为原料进行合成，包括催化缩合法和高压缩合法两种。醋酸法生产二甲基乙酰胺，收率不是很高，产物中含有大量未反应的醋酸，由于醋酸与二甲基乙酰胺形成高沸点共沸混合物(通常含有二甲基乙酰胺84.9%，醋酸15.1%)，使得反应结束后产品不能按常规方法去精馏提纯分离，必须经过中和、过滤。蒸馏等一系列工序方能完成。醋酸法工艺适合连续化规模化生产。
 1.3.1 催化缩合法 该法以氧化钼为催化剂，可以提高收率和适当缩短反应时间，加速二甲基乙酰胺的合成，除氧化铝之外，常用催化剂还有硅酸钼、三氧化钨、磷钨酸以及偏钒酸钠等，相对于高压缩合法，该法时间较长。
 1.3.2 高压缩合法 该法通过醋酸和二甲胺在压力下反应，同时除去反应水，以制备二甲基乙酰胺。高压缩合法的优点是反应时间大大缩短，但是该法设备尤其是带压装置的材料必须耐酸，而且脱水装置必须连接到压力装置上，所以相对于催化缩合法，该方法设备投资费用较高。
1.3.3 反应精馏法 反应精馏技术是目前有机合成的一种新的技术，国内科研机构在醋酸催化缩合法基础上改进了工艺，以醋酸为原料，采用反应精馏技术直接合成二甲基乙酰胺，使反应热得到充分利用，反应过程中的能耗低，同时由于反应与精馏于同一系统中，工艺流程大大缩短。 具体工艺过程，将一定量的醋酸和催化剂放入带有精馏塔的反应釜中，升温到130℃，将定量的二甲胺以加热状态通入醋酸中进行反应2小时，当塔顶的温度上升至二甲基乙酰胺沸点时候停止反应。并对许多条件进行优化，在无催化剂情况下，二甲基乙酰胺生成速度慢，使大部分醋酸二甲胺盐受热分解，催化剂的加入加快了脱水反应的速度，强化了过程，最佳催化剂用量为2%(质量比，以醋酸计)；原料配比，二甲胺与醋酸的摩尔比提高，二甲基乙酰胺的收率和选择性亦不断提高，但是二甲胺量过多，则二甲胺循环量增加，热损失大，设备处理能力低，优化后的二甲胺与醋酸的摩尔比为1.3：1；反应温度和时间，通过大量实验表明，最佳的温度为130℃，时间为2小时。
 1.4 其他方法与技术进展
 1.4.1 三甲胺羰基化法 国外研究者开发了采用纯三甲胺与一氧化碳经过加压催化，使其进行羰基化反应而得到二甲基乙酰胺，该法原料价廉易得，一旦实现工业化，会大大低于现有工艺的生产成本。另外该工艺与一氧化碳一步法生产二甲基甲酰胺工艺过程极为相似，可以利用二甲基甲酰胺的装置来生产二甲基乙酰胺。
 1.4.2 三菱丽阳技术 日本三菱丽阳株式会社最新开发出一种新型二甲基乙酰胺制备方法，于1998年申请日本专利，公开号为JP12/3853。该工艺采用醋酸和二甲胺为原料，在酰胺化步骤中使用催化剂，以提高产物收率和缩短反应时间，常用的催化剂为钼酸化合物、钨酸化合物及偏钒化合物。该法缩短了反应时间，简化了设备，二甲基乙酰胺的收率高。该技术也在中国申请专利，公开号为CN1298382。

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