CN101157626A - N，n-二甲基甲酰胺的纯化方法 - Google Patents

Abstract

N，N－二甲基甲酰胺的纯化方法，其特征是在缺氧的条件下，含甲酸的DMF溶液与负载型金属催化剂相接触，进行催化反应，DMF溶液中的甲酸在经过催化反应后转化生成二氧化碳和氢气，完成DMF溶液的纯化处理。本发明方法将甲酸催化分解成CO₂和H₂，反应条件温和、设备投资小、生产成本低，行之有效，整个***中不会引入新的杂质。

Description

N，N-二甲基甲酰胺的纯化方法

技术领域：

本发明涉及含有甲酸杂质的N，N-二甲基甲酰胺溶液的纯化方法。更具体地说，是一种通过贵金属催化法促使N，N-二甲基甲酰胺溶液中所含甲酸遭到分解破坏的纯化处理法。

背景技术：

N，N-二甲基甲酰胺(N，N-dimethylformamide，简称DMF)，结构式为：HCON(CH₃)₂。常温下它是一种无色、透明的粘性液体，熔点：-61℃，沸点153℃，相对密度0.9487，它极性强，并有一定毒性。DMF具有很强的溶解能力，曾被誉为“万能溶剂”，作为重要的化工原料以及性能优良的溶剂，主要应用于聚氨酯、腈纶、医药、农药、染料、电子等行业。在聚氨酯行业中作为洗涤固化剂，主要用于湿法合成革生产；在农药行业中用于合成高效低毒农药杀虫剂；在染料行业作为染料溶剂；在电子行业作为镀锡零部件的淬火剂及电路板的清洗剂等。

在无酸、碱、水存在下，DMF即使加热到沸点也是比较稳定的，但是DMF在水存在的条件下会发生水解，酸、碱以及有氧的条件都会对水解起催化作用，这对DMF的纯度及使用会产生很大的影响。DMF水解生成甲酸和二甲胺，甲酸的生成将进一步促进水解的进行：

HCON(CH₃)₂+H₂O→HCOOH+(CH₃)₂ NH

HCON(CH₃)₂+H₂O+H⁺→ HCOOH+NH₂(CH₃)₂ ⁺同时甲酸还能与DMF形成具有高沸点共沸物，使的DMF的精制更加困难。因此，寻找适当的方法对DMF溶液中甲酸进行脱除具有一定的实际意义。

目前，国际上在DMF生产过程中，通常用于去除DMF溶液中甲酸的方法有蒸馏、中和以及吸附等。但是这些方法都有可能导致DMF发生部分分解或引入新的杂质，不利于提高DMF产品的品质，或由于使用高温高压，需要大量的能源和相关的设备，工业化生产投资大，导致生产成本增加。

发明内容：

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种反应条件温和、设备投资小、生产成本低，行之有效的N，N-二甲基甲酰胺的纯化方法，本发明方法将甲酸催化分解成CO₂和H₂，使整个***中不会引入新的杂质。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

本发明N，N-二甲基甲酰胺的纯化方法的特点是在缺氧的条件下，含甲酸的DMF溶液与负载型金属催化剂相接触，进行催化反应，DMF溶液中的甲酸在经过催化反应后转化生成二氧化碳和氢气，完成DMF溶液的纯化处理。

本发明纯化方法的特点也在于：

所述方法的工艺过程为：

a、首先用氢气还原法对所述负载型金属催化剂进行活化处理，然后将活化的负载型金属催化剂放置于固定床反应器内，并保证催化剂不会流失，通入惰性气体以排除反应器中可能存在的氧气，控制反应器的温度为80-150℃，压力为常压；

b、在保持通入惰性气体的条件下，通入待处理的含甲酸的DMF溶液，使DMF溶液与催化剂之间充分接触，经过10-60分钟的催化反应，获得纯化的DMF溶剂。

本发明纯化方法的特点还在于：

所述负载型金属催化剂的催化剂载体为活性炭、Al₂O₃或MgO。

所述负载型金属催化剂的负载活性金属为钯(Pd)、铑(Rh)或铂(Pt)，所述负载活性金属在催化剂中的质量百分比为0.1～10％；

所述的惰性气体为氮气或氩气。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、本发明方法中所包含的主要的化学反应为：

显然，使用贵金属催化法可以将甲酸分解成CO₂和H₂，不引入新的杂质，并且不会对DMF产品产生任何影响。

2、虽然，催化反应本身可在任何传统的常温常压催化氧化反应器中实施，但由于DMF在有氧和较高的温度下易发生分解反应，本发明方法中设定反应温度在80-150℃，可以显著提高反应效率。

3、本发明方法操作简便，既可间歇式进行也可连续处理，具有高效和反应条件温和的特点，所需设备简单，消耗能量低，为处理含甲酸废水和脱除其他有机溶液中甲酸提供了一种新途径。

4、本发明方法合理使用惰性气体，可以有效地同时去除溶解在溶液中的CO₂、H₂和O₂。

附图说明

图1为实施本发明催化分解DMF溶液中的甲酸所使用的固定床反应器结构示意图。

图中标号：1气体入口、2产品出口、3气体出口、4物料进口。

以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步描述。

具体实施方式：

实施例1：

用铂碳催化剂用来脱除DMF溶液中的甲酸杂质，相应的反应步骤如下：

1、催化剂预处理

将50g铂碳催化剂，加入到固定床反应器内，铂在铂碳催化剂中的质量百分比为1％，如图1所示。图中气体入口1和产品出口2处在反应器的下部，气体出口3和物料进口4处在反应器的上部。在常压下，反应器加热到250℃并用氮气置换出反应器内的空气。然后用氢气置换出反应器内的氮气，将铂碳催化剂还原使催化剂处于活化状态，反应半小时后，用氮气赶走反应器内的氢气。

2、DMF溶液中的甲酸脱除

当反应器内保持温度为100℃时，从固定床顶部连续通入含甲酸杂质的DMF溶液，流量保持为0.2mL/s，甲酸浓度为0.2mol/L，保持在反应器内的催化反应时间为30分钟，从反应器底部可以得到纯化后的DMF产品，经分析甲酸的去除率达到了100％。

实施例2：

选用的催化剂为钯碳催化剂粉末，钯在钯碳催化剂中的质量百分比为1％，其他内容与实施例1相同，最后经过分析，甲酸的去除率达到了96％。

实施例3：

催化反应所用的温度为150℃，其他内容与实施例1相同，最后经过分析，甲酸的去除率达到了95％。

Claims (3)

1.N，N-二甲基甲酰胺的纯化方法，其特征是在缺氧的条件下，含甲酸的DMF溶液与负载型金属催化剂相接触，进行催化反应，DMF溶液中的甲酸在经过催化反应后转化生成二氧化碳和氢气，完成DMF溶液的纯化处理。

2.根据权利要求1所述的N，N-二甲基甲酰胺的纯化方法，其特征是所述方法的工艺过程为：

a、首先用氢气还原法对所述负载型金属催化剂进行活化处理，然后将活化的负载型金属催化剂放置于固定床反应器内，并保证催化剂不会流失，通入惰性气体以排除反应器中可能存在的氧气，控制反应器的温度为80-150℃，压力为常压；

b、在保持通入惰性气体的条件下，通入待处理的含甲酸的DMF溶液，使DMF溶液与催化剂之间充分接触，经过10-60分钟的催化反应，获得纯化的DMF溶剂。

3.根据权利要求1或2所述的N，N-二甲基甲酰胺的纯化方法，其特征是

所述负载型金属催化剂的催化剂载体为活性炭、Al₂O₃或MgO。

所述负载型金属催化剂的负载活性金属为钯(Pd)、铑(Rh)或铂(Pt)，所述负载活性金属在催化剂中的质量百分比为0.1～10％；

所述的惰性气体为氮气或氩气。

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