本發(fā)明屬于有機合成領域，涉及一種管道化連續(xù)生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺的方法。

背景技術：

n-正丙基乙酰胺(cas：5331-48-6)，其分子式為c5h11no，相對子質(zhì)量為101.15，分子結構如下所示：

n-正丙基乙酰胺是一種重要的酰胺類有機合成中間體，同時也能作為一種溶解性能良好的高沸點溶劑使用在有機合成中。

目前報道的有以下幾種生產(chǎn)方法：

方法1：taochen,gaofengzeng,zhipinglai,kuoweihuan,journalofmembranescience,2016,515:212-218，告知了用乙醇和正丙胺為原料，1，4-二氧六環(huán)、四氫呋喃或甲苯為溶劑，米爾斯坦催化劑，叔丁醇鉀，在鈀/銀的陶瓷膜反應器中，140-160℃反應條件下反應5小時，根據(jù)反應溶劑的不同，收率可達到52-70％。該方法反應容器，催化劑昂貴，且收率也并不高，難以實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)。

方法2：maryammirza-aghayan,mahdiehmolaeetavana,rabahboukherroub,ultrasonicssonochemistry,2016,29:371-379，告知了以乙酸和正丙胺為原料，以磺化還原氧化石墨烯(rgo-so3h)為催化劑，并在超聲條件下，反應20分鐘，生成n-正丙基乙酰胺，其收率可達95％。該方法轉(zhuǎn)化率高，反應速度快，但是催化劑制備困難，價格昂貴，且超聲反應裝置復雜。

方法3：以乙酸乙酯和正丙胺(摩爾比為2.8:1)為原料，以甲醇鈉為催化劑，甲醇為反應溶劑，加熱回流反應24小時，回流溫度60℃，冷卻過濾甲醇鈉，并蒸餾出未反應的原料以及生成的乙醇，收率可達65％(us20120277444a1)。該方法反應條件溫和，催化劑廉價易得；但是時間長，收率低。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種管道化連續(xù)生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺的方法。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種管道化連續(xù)生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺的方法，所使用的管道化反應生產(chǎn)裝置包括反應盤管，反應盤管的出口通過冷卻盤管后與高壓罐的進口相連，高壓罐的出口處設有閥門；

該方法包括如下步驟：

1)、使反應盤管內(nèi)充滿乙酸酯類；

2)、用惰性氣體(例如氮氣)將反應盤管內(nèi)的壓力(為體系內(nèi)壓力)充至3±0.2mpa，且調(diào)節(jié)反應盤管內(nèi)的溫度為170～200℃；

3)、乙酸酯類和正丙胺的混合溶液作為反應原料以一定的流量進入反應盤管內(nèi)于170～200℃進行反應，控制該流量，從而使混合溶液在反應盤管內(nèi)的停留時間為119.5～627min；

所述混合溶液中乙酸酯類與正丙胺的摩爾比為1:0.5～2；

所得的反應液經(jīng)冷卻盤管的冷卻后流入高壓罐內(nèi)，當高壓罐內(nèi)的壓力高于5mpa時，打開閥門將高壓罐內(nèi)的反應液排出，直至高壓罐中壓力下降至同步驟2)中所設定的反應盤管內(nèi)的壓力時，關閉閥門；

4)、從高壓罐中排出的反應液蒸餾脫去未反應原料(少量未反應原料；即，乙酸酯類和正丙胺)及作為產(chǎn)物的醇，得n-正丙基乙酰胺。

作為本發(fā)明的管道化連續(xù)生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺的方法的改進：

乙酸酯類為乙酸乙酯、乙酸甲酯或乙酸丙酯。

對應的產(chǎn)物為乙醇、甲醇、正丙醇。

作為本發(fā)明的管道化連續(xù)生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺的方法的進一步改進：

反應盤管的總容積為251ml，步驟3)中乙酸酯類與正丙胺的混合溶液進入反應盤管時的流量為0.40～2.10ml/min。

本發(fā)明的管道化連續(xù)生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺的方法，反應原料為乙酸乙酯或乙酸甲酯、乙酸丙酯與正丙胺的混合溶液，無溶劑，無催化劑。

本發(fā)明采用如圖1所述的反應裝置，該方法具體包括以下步驟：

(1)在量筒1加入乙酸乙酯(乙酸甲酯，乙酸丙酯)，將體系內(nèi)閥門全開，采用大流速10ml/min使反應盤管內(nèi)充滿乙酸乙酯(乙酸甲酯，乙酸丙酯)；將量筒內(nèi)剩余乙酸乙酯(乙酸甲酯，乙酸丙酯)回收，加入作為反應原料的乙酸乙酯(乙酸甲酯，乙酸丙酯)和正丙胺，乙酸乙酯(乙酸甲酯，乙酸丙酯)和正丙胺的摩爾比為1:0.5-2。

(2)用氮氣將體系內(nèi)壓力充至3±0.2mpa，關閉高壓罐出口處的閥門。打開油浴鍋，設定溫度為170-200℃，打開攪拌槳，等待溫度上升至反應溫度。

(3)在柱塞泵處設定流量0.40-2.10ml/min，開始進料反應。注意觀察高壓罐處的壓力表的示數(shù)，當壓力高于5mpa時，打開高壓罐出口處的閥門，將反應液放入收集罐中，直至高壓罐中壓力下降至3±0.2mpa，關閉高壓罐出口處的閥門。

(4)待反應原料反應完畢后，在量筒中加入乙酸乙酯(乙酸甲酯，乙酸丙酯)，使反應盤管內(nèi)充滿乙酸乙酯(乙酸甲酯，乙酸丙酯)，再關閉泵，閥門，油浴鍋，攪拌槳等裝備。

(5)打開高壓罐出口處的閥門，收集高壓罐中的反應液。常壓下，蒸餾脫除少量未反應原料及清洗用乙酸乙酯(乙酸甲酯，乙酸丙酯)等，即可得到反應產(chǎn)物n-正丙基乙酰胺。

本發(fā)明的n-正丙基乙酰胺的合成反應方程式如下：

本發(fā)明是一種無溶劑、無催化劑、收率高、無副產(chǎn)物的管道化連續(xù)生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺的方法。采用管道化反應技術生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺，近似于平推流反應器，返混??；生產(chǎn)能力大；在線反應量小，生產(chǎn)安全；設備投資??；產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；適宜于規(guī)模生產(chǎn)。

綜上所述，本發(fā)明的管道化連續(xù)生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺的方法，具有如下優(yōu)勢：

1、反應在管道化反應器內(nèi)進行，具有管道化反應的所有優(yōu)勢如：返混?。簧a(chǎn)能力大；在線反應量小，生產(chǎn)安全；設備投資??；產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

2、反應無溶劑，無催化劑加入，且沒有副反應，反應轉(zhuǎn)化率高，綠色環(huán)保幾乎無三廢產(chǎn)生。

3、產(chǎn)品和原料沸點差距大，可通過簡單蒸餾等方式分離，后處理簡單。

附圖說明

下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細說明。

圖1是管道化反應器與其他設備連接的生產(chǎn)裝置示意圖。

1-量筒，2-柱塞泵，3-油浴鍋，4-反應盤管，5-攪拌槳，6-冷卻盤管，7-高壓罐，8-收集罐，9～11-壓力表，12～14-針型閥，15-閥門。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發(fā)明進行進一步描述，但本發(fā)明的保護范圍并不僅限于此：

一種連續(xù)生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺的管道化裝置，如圖1所示，包括量筒1，柱塞泵2，油浴鍋3，反應盤管4，攪拌槳5，冷卻盤管6，高壓罐7，收集罐8，壓力表9～11，針型閥12～14，閥門15，該閥門15也是針型閥。反應盤管4位于油浴鍋3內(nèi)，油浴鍋3內(nèi)設置有攪拌槳5；高壓罐7上設置有壓力表11。

量筒1通過柱塞泵2與反應盤管4的進口相連，在柱塞泵2與反應盤管4進口之間的連接管路上沿著物料流向依次設置有壓力表9、針型閥12；柱塞泵2用于輸送反應原料以及控制物料的流速。

反應盤管4的出口與冷卻盤管6的進口相連，冷卻盤管6的出口與高壓罐7的進口相連，高壓罐7的出口與收集罐8相連；在反應盤管4的出口與冷卻盤管6的進口之間的連接管路上設有壓力表10；冷卻盤管6的出口與高壓罐7的進口之間的連接管路上沿著物料流向依次設置有針型閥13、針型閥14，在高壓罐7的出口與收集罐8之間的連接管路上設置有閥門15。

該管道化反應生產(chǎn)裝置中管路均為ф3不銹鋼管(內(nèi)徑2mm)，反應盤管4長80m，反應盤管4總容積為251ml。冷卻盤管6長1m。

在該管道化反應生產(chǎn)裝置中，壓力的穩(wěn)定是維持反應穩(wěn)定的重要因素；設置高壓罐7的目的是能夠?qū)⒎磻簳簳r存儲在高壓罐7中，并使體系維持一定的壓力以上。如去除該高壓罐7，僅通過閥門的開度來維持體系壓力，如閥門開度太小，則體系內(nèi)壓力過高，甚至發(fā)生安全事故；如開度太大，則體系內(nèi)壓力低，原料在高溫汽化，其飽和蒸汽壓較大，會將反應液沖出反應盤管4，導致流動不穩(wěn)定。而且，如沒有該高壓罐7，則體系穩(wěn)定性很差，環(huán)境溫度、油浴溫度等的波動都會對體系造成巨大影響。

冷卻盤管6的作用是使反應液溫度將至室溫，在開釜等過程中能夠減少有機蒸汽的產(chǎn)生。

針型閥12-14的作用為在管路拆卸或需要泵排氣等過程中，能夠?qū)Ⅲw系各部分斷開進行處理所用。在正常操作過程中閥門12-14均處于打開狀態(tài)。

壓力表10測定的是反應盤管4的末端壓力(近似認為是反應壓力)，壓力表11測定的是高壓罐6的壓力。

壓力表9測定的是反應盤管4的進口端壓力，測定該壓力的目的是能夠監(jiān)測反應盤管4前端壓力，防止壓力過高對泵造成損害；能夠得到反應盤管4內(nèi)壓力降的數(shù)據(jù)。

實施例1、一種管道化連續(xù)生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺的方法，采用圖1中所示裝置，以乙酸乙酯和正丙胺為原料，依次進行以下步驟：

(1)在量筒1加入乙酸乙酯300ml，將體系內(nèi)閥門(包括針型閥12-14、閥門15)全開，采用大流速10ml/min使反應盤管4內(nèi)充滿乙酸乙酯；將量筒1內(nèi)剩余的乙酸乙酯回收，加入乙酸乙酯和正丙胺的混合液450ml作為反應原料液，乙酸乙酯和正丙胺的摩爾比為1:1。

(2)用氮氣將體系內(nèi)壓力(即，反應盤管4內(nèi)的壓力)充至3mpa(此時，壓力表9、壓力表10的讀數(shù)均為3mpa)，關閉閥門15。打開油浴鍋3，設定溫度為170℃，打開攪拌槳5，等待溫度上升至反應溫度。

備注說明：氮氣的充入方式例如可為：拆卸閥門15后的管線，并在此閥門15處接入氮氣鋼瓶，充至設定壓力后再拆除氮氣鋼瓶，裝回原來管線。

(3)在柱塞泵2處設定流量0.40-0.90ml/min，開始進料反應。注意觀察壓力表11的示數(shù)，當壓力高于5mpa時，打開閥門15，將反應液放入收集罐8中，直至高壓罐中壓力下降至3mpa，關閉閥門15。

(4)待反應原料反應完畢(即，量筒1內(nèi)的反應原料液排放完畢)后，在量筒1中加入乙酸乙酯，乙酸乙酯以同樣的設定流量進入反應盤管4，使反應盤管4內(nèi)充滿乙酸乙酯，從而使所有的反應液均能排入至高壓罐7內(nèi)。

再關閉柱塞泵2以及體系內(nèi)所有閥門(針型閥12～14、閥門15)，使油浴鍋3、攪拌槳5等裝備停止工作。

(5)打開閥門15，收集高壓罐7中的反應液。

將高壓罐7和收集罐8中的反應液匯總后，減壓蒸餾脫除(15torr，50℃)少量未反應原料(乙酸乙酯、正丙胺)及清洗用乙酸乙酯、以及生成的乙醇；即可得到反應產(chǎn)物n-正丙基乙酰胺。

不同的流速條件下，反應產(chǎn)率如下表1所示：

表1、170℃，原料比1:1反應結果

實施例2、一種管道化連續(xù)生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺的方法，

乙酸乙酯和正丙胺的摩爾比為1:0.5；

在柱塞泵2處設定流量0.40-1.00ml/min，

其余等同于實施例1。

不同的流速條件下，反應產(chǎn)率如下表2所示：

表2、170℃，原料比1:0.5反應結果

實施例3、一種管道化連續(xù)生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺的方法，

乙酸乙酯和正丙胺的摩爾比為1:2；

在柱塞泵2處設定流量0.40-1.00ml/min；

其余等同于實施例1。

不同的流速條件下，反應產(chǎn)率如下表3所示：

表3、170℃，原料比1:2反應結果

實施例4、一種管道化連續(xù)生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺的方法；

設定溫度為200℃；

柱塞泵2處設定流量0.60-2.10ml/min；

其余等同于實施例1。

不同的流速條件下，反應產(chǎn)率如下表4所示：

表4、200℃，原料比1:1反應結果

實施例5、一種管道化連續(xù)生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺的方法，

設定溫度為185℃；

柱塞泵2處設定流量0.40-1.40ml/min；

其余等同于實施例1。

不同的流速條件下，反應產(chǎn)率如下表4所示：

表5、185℃，原料比1:1反應結果

實施例6、一種管道化連續(xù)生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺的方法，以乙酸甲酯和正丙胺為原料，

乙酸甲酯和正丙胺的摩爾比為1:1；

相應的，將實施例1中所用的乙酸乙酯均相應的改成乙酸甲酯；

其余等同于實施例1。

不同的流速條件下，反應產(chǎn)率如下表6所示：

表6、170℃，原料比1:1反應結果

實施例7、一種管道化連續(xù)生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺的方法，以乙酸丙酯和正丙胺為原料，

乙酸丙酯和正丙胺的摩爾比為1:1；

相應的，將實施例1中所用的乙酸乙酯均相應的改成乙酸丙酯；

其余等同于實施例1。

不同的流速條件下，反應產(chǎn)率如下表7所示：

表7、170℃，原料比1:1反應結果

對比例1、

步驟1)中，乙酸乙酯和正丙胺的混合溶液中，乙酸乙酯和正丙胺的摩爾比為2.8:1；

步驟2)中，打開油浴鍋3，設定溫度為60℃；

步驟3)中的流速如表8所述。

其余等同于實施例1。

所得結果如表8所示。

表8、對比例1(60℃，原料比2.8:1)反應結果

最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的若干個具體實施例。然而本發(fā)明不限于以上實施例，還可以有許多其他等同的實施例。本領域的普通技術人員從本發(fā)明公開的呢絨直接推導或聯(lián)想到的其他等同的實施方式，均應認為是本發(fā)明的保護范圍。