N-Methyl-2-Pyrrolidone中科院872-50-4

γ-丁内酯与一甲胺的非催化反应合成n-甲基吡咯烷酮是最经典的合成方法。早在1936年，NMP就在甲胺大量过量的间歇反应器中合成，转化率超过90%。1946年，《美国化学学会学报》(Proceedings of American Chemical Society)介绍，在温度为280℃、甲胺超标1倍的间歇反应器中，NMP产率超过90%。20世纪90年代，比利时Pantohimi公司开发了γ-丁内酯与一甲胺反应连续非催化合成n-甲基吡咯烷酮的工艺，如图所示:

氨和甲醇在胺化催化剂的作用下发生反应，形成单甲胺、二甲胺(DMA)和三甲胺(TMA)的混合物。投资和运营成本增加。21世纪初，德国巴斯夫公司开发了用混合胺代替MMA制备n -甲基吡咯烷酮的新工艺。该工艺具有投资低、原材料价格低、公共工程能耗低等优点。含水率小于0.05%。

传统的非催化转化γ-丁内酯合成n-甲基吡咯烷酮的方法往往需要较高的温度和压力，设备要求高，能耗大，而使用催化剂可以减少反应条件，节约能源。韩国SK公司对分子筛的催化合成工艺进行了探索和研究，以缓解反应条件。濮阳迈奇科技有限公司介绍了一种新型ZSM分子筛-氧化铈复合催化剂。稀土铈是主要的活性催化组分，使γ-丁内酯的反应极为充分，转化率和选择性高。

该工艺以纯度大于99.0%的γ-丁内酯和40%的单甲胺溶液为原料，γ-丁内酯与甲胺的摩尔比为1:0 .0~1.4，采用新型ZSM分子筛复合稀土铈催化剂，添加量为单甲胺溶液的0.01%~0.5%，其中稀土铈的含量为1%~10%，用高压计量泵将γ-丁内酯和甲胺溶液按摩尔比连续泵入套管。反应在一种类型的反应器中进行。反应的压力首先由压力控制系统控制压力平衡罐的液位，使压力稳定在4.0~6.0 MPa。当液位达到总液位的60%~70%时，将氮气抽至总液位的3% ~ 10%的液位，并将整个过程的压力稳定在4.0 ~ 6.0 MPa。γ-丁内酯的转化率达到99.9%以上，NMP的选择性达到99%。

在现有的工艺中，以1,4-丁二醇为原料，经过脱氢反应和精馏，得到了一些商用γ-丁内酯。以氧化锌为催化剂，在200~250℃、0.1~0.5 MPa条件下，以液时空速(0.5 ~ 3.0 h - 1)脱氢1,4-丁二醇，结果为1,4-丁二醇的转化率为99%，γ-丁内酯的选择性为97%。这样，以1,4-丁二醇为原料，先通过脱氢精馏得到γ-丁内酯，再通过胺化反应得到n -甲基吡咯烷酮。产品成本增加。

因此，如果在1,4-丁二醇直接脱氢反应后进行胺化反应，可以省去中间步骤，减少工艺操作步骤和能耗，降低成本。中国石油化工集团公司在20世纪90年代开发了1,4-丁二醇脱氢-氨基化制备n-甲基吡咯烷酮的方法。在被惰性气体稀释的氢气氛中，在150~300℃和0.1~1.0 MPa下还原5~40 h，然后在稀释气体的存在下溶解1,4-丁二醇，然后连续进到预处理溶液中。脱氢反应在上述还原催化剂的反应器中进行。

1,4-丁二醇进料液每小时空速为0.5~7.0 h，反应过程中气醇摩尔比为1~50:1，温度为175~230℃，压力为0.1~- 1.0 MPa，反应后的出水进行冷凝，脱气后直接与甲胺、水按摩尔比1:1(1~4):(2~9)混合，送入胺化反应器，压力5~10 MPa，温度200~300℃，停留0.5~ 5.0 h，反应产物进行冷凝。气液分离精馏得到纯度大于99%的n -甲基吡咯烷酮。