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化工原料常见问题

N-甲基吡咯烷酮(NMP)、α-吡咯烷酮(α-P)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)简述

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一、N-甲基吡咯烷酮,英文:N-Methylpyrrolidone,缩写NMP  

1.1结构式

N-甲基吡咯烷酮 结构式.png  

1.2合成反应机理  

N-甲基吡咯烷酮(NMP)生产采用γ-丁内酯与甲胺为原料反应合成产品,生产过程中甲胺是过量的,r-丁内酯完全反应,甲胺和γ-丁内酯第一步反应生成N-甲基-4-羟基-丁酰胺,第二步N-甲基-4-羟基-丁酰胺缩合脱水生成产品N-甲基吡咯烷酮,以γ-丁内酯计,第一步反应转化率为100%,反应方程式如下: 

反应式.png 

N-甲基-4-羟基-丁酰胺计,缩合反应的转化率为91%。  

反应式.png

1.3工艺说明  

N-甲基吡咯烷酮采用γ-丁内酯(GBL)作原料,与一甲胺反应生成N-甲基吡咯烷酮(得率96%)。γ-丁内酯与一甲胺经泵打入混合器混合,经预热器预热后进入反应器,在260-300℃、10-15MPa条件下,y-丁内酯和一甲胺发生缩合反应。反应器为高压管式反应器,用电加热导热油来控制反应温度。  

反应生成物进入精馏系统,在真空条件下进行蒸馏,先经脱轻塔脱出一甲胺,脱轻塔温度控制在150℃左右,压力-0.09-0.098MPa,脱出的一甲胺两级蒸汽喷射吸收和冷凝处理系统,处理后的一甲胺溶液去合成使用。脱轻塔出来的液相进入脱重塔,馏出份经冷凝后即得产品,脱重塔温度控制在200-250℃,压力-0.09~-0.098MPa。得到的产品进入贮槽进行灌装,釜残作为危险废物处理。脱轻塔二级冷凝介质为水,冷凝效率90%,脱重塔二级冷凝介质为水,产品冷凝效率99%。  

二、α-吡咯烷酮,英文:2-Pyrrolidinone,缩写α-P  

2.1结构式  

α-吡咯烷酮.png

2.2合成反应机理  

α-吡咯烷酮(α-P)生产采用y-丁内酯(GBL)与氨为原料反应合成,生产过程中氨是过量的,y-丁内酯完全反应,第一步氨和y-丁内酯反应生成羟基丁酰胺,第二步羟基丁酰胺缩合脱水生成产品a-吡咯烷酮,以y-丁内酯计,第一步反应转化率为100%,反应方程式如下:  

α-吡咯烷酮反应方程式.png

以羟基丁酰胺计,缩合反应的转化率为92.5%。  

缩合反应.png

2.3工艺说明  

α-吡咯烷酮采用y-丁内酯(GBL)作原料,与液氨反应生成a-吡咯烷酮(得率96%)。γ-丁内酯与氨经泵打入混合器混合,经预热器预热后进入反应器,在260-300℃、10-15MPa条件下,y丁内酯和氨发生缩合反应。反应器为高压管式反应器,用电加热导热油来控制反应温度。  

反应生成物进入精馏系统,在真空条件下进行蒸馏,先经脱轻塔脱出氨,脱轻塔温度控制在150℃左右,压力-0.09~-0.098MPa,脱出的氨采用两级蒸汽喷射吸收和冷凝处理系统,处理后的氨水去合成氨脱硝装置使用。脱轻塔出来的液相进入脱重塔,馏出份经冷凝(二级冷凝,冷凝介质为水,冷凝效率99%)后即得产品,脱重塔温度控制在200-250℃,压力-0.09-0.098MPa。得到的产品进入贮槽进行灌装,釜残作为危险废物处理。脱轻塔二级冷凝介质为水,冷凝效率90%  

三、N-乙烯基吡咯烷酮,英文:N-Vinyl-2-Pyrrolidinone,缩写NVP  

3.1结构式  

N-乙烯基吡咯烷酮结构式.png

3.2合成反应机理  

N-乙烯基吡咯烷酮的生产,是采用α-吡咯烷酮与乙炔合成反应生成N-乙烯基吡咯烷酮NVP反应机理如下。  

上述化学反应式可看出,反应的二、三两步是一个循环的过程,吡咯烷酮钾盐在其中充当了催化剂的作用。  

NVP反应机理.png

3.3工艺说明  

α-吡咯烷酮和氢氧化钾制备吡咯烷酮钾盐,吡咯烷酮钾盐作为α-吡咯烷酮与乙炔合成的催化剂,该反应过程中有生成水,通过真空脱水脱去,以避免影响后续反应。合成反应器温度控制在150-200℃左右,压力1.0-1.6MPa,生成N-乙烯基吡咯烷酮粗品。粗品进入精馏系统,经脱轻塔脱出NVP产品,经冷凝后进入聚合釜进行聚合反应。脱轻塔液相进入脱重塔,脱出a-吡咯烷酮,经冷凝后回用于制备反应器,脱重塔釜残收集后作为危险废物处理。脱轻塔温度控制在110-150℃,压力-0.09-0.098MPa,脱重塔温度控制在200℃,压力-0.09-0.098MPa。  

四、聚乙烯基吡咯烷酮,英文名:Polyvinylpyrrolidone,缩写PVP  

4.1结构式  

聚乙烯基吡咯烷酮结构式.png

4.2合成反应机理  

N-乙烯基吡咯烷酮在不同引发剂存在及不同温度、压力条件下,聚合成不同规格的聚乙烯基吡咯烷酮产品:引发剂为双氧水时生成PVPa17、PVPso,引发剂为引发剂C(有机物)时生成PVPoo,引发剂为NaOH时生成PVPP,PVPso再与碘发生络合反应生成PVP-I。各聚合反应的聚合率为99.99%。


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