CN107501122A - 色谱纯n，n‑二甲基甲酰胺及其制备方法、生产*** - Google Patents

Abstract

一种色谱纯N，N‑二甲基甲酰胺及其制备方法、生产***，涉及化工产品纯化技术领域，色谱纯N，N‑二甲基甲酰胺的制备方法是首先在原料中加入氧化钡进行反应，其次分别通过活性炭、4A分子筛进行吸附，之后通过碱式氧化铝进行处理，接着进行精馏，该制备方法生产成本低，制得的色谱纯N，N‑二甲基甲酰胺品质好、产率高，满足色谱纯试剂要求。色谱纯N，N‑二甲基甲酰胺的生产***包括反应釜、活性炭柱、4A分子筛柱、碱式氧化铝柱、精馏塔、成品罐，其中，反应釜分别与活性炭柱、4A分子筛柱、碱式氧化铝柱连接，该生产***专门用于制备色谱纯N，N‑二甲基甲酰胺，实现色谱纯N，N‑二甲基甲酰胺的规模化工业生产。

Description

色谱纯N，N-二甲基甲酰胺及其制备方法、生产***

技术领域

本发明涉及化工产品纯化技术领域，且特别涉及一种色谱纯N，N-二甲基甲酰胺及其制备方法、生产***。

背景技术

色谱纯是指进行色谱分析时使用的标准试剂或者溶剂，其在低波长处的紫外吸光度比较低，在色谱条件下，只能出现指定化合物的峰，不能出现杂质峰，因此，色谱纯试剂的纯度要求很高，除对指定化合物含量的要求很高以外，还对其中的微尘、水分等杂质含量有很高的要求，属于高纯试剂的范畴。目前，国内的色谱纯市场多为国外试剂公司所垄断，如Merck、Sigma、Fisher、Tedia等，国外试剂公司价格高，对于国内的色谱纯用户来说，会导致成本过高过高。因此，打破国外技术壁障对我国的色谱纯技术领域的垄断，建立我国自有的色谱纯试剂的标准化产业具有极大的意义及作用。

色谱纯N，N-二甲基甲酰胺是常用的液相色谱流动相之一，国内外已经报道了多种N，N-二甲基甲酰胺的纯化工艺，纯化方法主要包括：包括：脱色、吸附、精馏，或者脱色、吸附、精馏相结合等步骤，这些纯化方法的缺点是产品纯度不高，不满足科研要求，或者收率不高、成本过高。

因此，需要一种生产成本低的N，N-二甲基甲酰胺制备方法，且采用该方法制得的色谱纯N，N-二甲基甲酰胺品质好、产率高，能满足色谱纯试剂要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种色谱纯N，N-二甲基甲酰胺的制备方法，此方法生产成本低，制得的色谱纯N，N-二甲基甲酰胺品质好、产率高。

本发明的另一目的在于提供一种色谱纯N，N-二甲基甲酰胺，其品质好、产率高，满足色谱纯试剂要求。

本发明的另一目的在于提供一种色谱纯N，N-二甲基甲酰胺的生产***，其专门用于制备色谱纯N，N-二甲基甲酰胺，实现色谱纯N，N-二甲基甲酰胺的规模化工业生产。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种色谱纯N，N-二甲基甲酰胺的制备方法，其包括以下步骤：

将工业级的N，N-二甲基甲酰胺作为原料，首先加入氧化钡进行反应，其次分别通过活性炭、4A分子筛进行吸附，之后通过碱式氧化铝进行处理，接着进行精馏。

进一步地，在本发明较佳实施例中，加入氧化钡进行反应的具体方法是：在N，N-二甲基甲酰胺中加入氧化钡，N，N-二甲基甲酰胺与氧化钡的用量比为5～3000L：15～2000g，循环反应2～5小时。

进一步地，在本发明较佳实施例中，通过活性炭进行吸附的具体方法是：将加入氧化钡反应后的溶液循环通过活性炭柱进行循环处理，控制溶液在活性炭柱中的流速为0.1～2m/s，循环时间5～8小时。

进一步地，在本发明较佳实施例中，通过4A分子筛进行吸附的具体方法是：将通过活性炭吸附后的溶液循环通入4A分子筛柱中进行循环处理，控制溶液在4A分子筛柱中的流速为0.1～2m/s，循环时间16～36小时。

进一步地，在本发明较佳实施例中，通过碱式氧化铝进行处理的具体方法是：将通过4A分子筛吸附后的溶液循环通入碱式氧化铝柱中进行循环处理，控制溶液在碱式氧化铝柱中的流速为0.1～2m/s，升温至145～153℃，循环时间15～20小时。

进一步地，在本发明较佳实施例中，精馏的具体方法是：将通过碱式氧化铝处理后的溶液进行加热精馏，产生的气体经过精馏塔，建立全回流，全回流1～3小时，开始采出，采出的合格品即成品。

进一步地，在本发明较佳实施例中，制备方法还包括在精馏后进行的离子交换、过滤步骤。

一种色谱纯N，N-二甲基甲酰胺，其采用上述的色谱纯N，N-二甲基甲酰胺的制备方法制得。

一种色谱纯N，N-二甲基甲酰胺的生产***，其包括：

反应釜，用于作为加入氧化钡进行反应的容器；

活性炭柱，用于进行活性炭吸附；

4A分子筛柱，用于进行4A分子筛吸附；

碱式氧化铝柱，用于进行碱式氧化铝处理；

精馏塔，用于进行精馏；以及

成品罐，用于收集成品，

其中，反应釜分别与活性炭柱、4A分子筛柱和碱式氧化铝柱连接，反应釜、精馏塔和成品罐顺次连接。

进一步地，在本发明较佳实施例中，生产***还包括安装于反应釜和活性炭柱、4A分子筛柱、碱式氧化铝柱之间的循环泵，反应釜的底部、循环泵和反应釜的顶部之间形成用于进行循环反应的循环管路，反应釜、循环泵和活性炭柱之间形成用于进行循环吸附的循环管路，反应釜、循环泵和4A分子筛柱之间形成用于进行循环吸附的循环管路，反应釜、循环泵和碱式氧化铝柱之间进行循环处理的循环管路。

本发明实施例的色谱纯N，N-二甲基甲酰胺及其制备方法、生产***的有益效果是：本发明实施例的色谱纯N，N-二甲基甲酰胺的制备方法是将工业级的N，N-二甲基甲酰胺作为原料，首先加入氧化钡进行反应，其次分别通过活性炭、4A分子筛进行吸附，之后通过碱式氧化铝进行处理，接着进行精馏，该制备方法生产成本低，制得的色谱纯N，N-二甲基甲酰胺品质好、产率高，满足色谱纯试剂要求。本发明实施例的色谱纯N，N-二甲基甲酰胺的生产***包括反应釜、活性炭柱、4A分子筛柱、碱式氧化铝柱、精馏塔、成品罐，其中，反应釜分别与活性炭柱、4A分子筛柱和碱式氧化铝柱连接，反应釜、精馏塔和成品罐顺次连接，该生产***专门用于制备色谱纯N，N-二甲基甲酰胺，实现色谱纯N，N-二甲基甲酰胺的规模化工业生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的色谱纯N，N-二甲基甲酰胺的生产***的结构示意图。

图标：100-生产***；001-原料输送泵；002-反应釜；003-循环泵；004-混合器；005-活性炭柱；006-4A分子筛柱；007-碱式氧化铝柱；008-精馏塔；009-冷凝器；010-回流罐；011-成品罐；012-成品输送泵；013-阳离子交换柱；014-过滤器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的色谱纯N，N-二甲基甲酰胺及其制备方法、生产***进行具体说明。

本发明实施例提供一种色谱纯N，N-二甲基甲酰胺的制备方法，其包括以下步骤：将工业级的N，N-二甲基甲酰胺作为原料，首先加入氧化钡进行反应，其次分别通过活性炭、4A分子筛进行吸附，之后通过碱式氧化铝进行处理，接着进行精馏，优选还包括在精馏后进行的离子交换、过滤步骤。本实施例中，色谱纯N，N-二甲基甲酰胺的制备方法具体包括以下步骤：

S1、加入氧化钡进行反应：在N，N-二甲基甲酰胺中加入氧化钡，N，N-二甲基甲酰胺与氧化钡的用量比为5～3000L：15～2000g，循环反应2～5小时。

S2、通过活性炭进行吸附：将加入氧化钡反应后的溶液循环通过活性炭柱进行循环处理，控制溶液在活性炭柱中的流速为0.1～2m/s，循环时间5～8小时。

S3、通过4A分子筛进行吸附：将通过活性炭吸附后的溶液循环通入4A分子筛柱中进行循环处理，控制溶液在4A分子筛柱中的流速为0.1～2m/s，循环时间16～36小时。

S4、通过碱式氧化铝进行处理：将通过4A分子筛吸附后的溶液循环通入碱式氧化铝柱中进行循环处理，控制溶液在碱式氧化铝柱中的流速为0.1～2m/s，升温至145～153℃，循环时间15～20小时。

S5、精馏：将通过碱式氧化铝处理后的溶液进行加热精馏，产生的气体经过精馏塔，建立全回流，全回流1～3小时，开始采出，采出的合格品即成品。

S6、离子交换：将精馏所得的溶液(即成品)通过阳离子交换柱进行离子交换。

S7、过滤：将离子交换所得的溶液通过过滤器进行过滤，装瓶，即得色谱纯环己烷。本实施例中，过滤器为200nm过滤器。

本发明实施例提供一种色谱纯N，N-二甲基甲酰胺，其采用上述的色谱纯N，N-二甲基甲酰胺的制备方法制得。

参见图1所示，本发明实施例提供一种色谱纯N，N-二甲基甲酰胺的生产***100，其包括：用于作为加入氧化钡进行反应的容器的反应釜002；用于进行活性炭吸附的活性炭柱005；用于进行4A分子筛吸附的4A分子筛柱006；用于进行碱式氧化铝处理的碱式氧化铝柱007；用于进行精馏的精馏塔008；以及用于收集成品的成品罐011；用于进行离子交换的阳离子交换柱013；以及用于进行过滤的过滤器014，其中，反应釜002分别与活性炭柱005、4A分子筛柱006和碱式氧化铝柱007连接，反应釜002、精馏塔008、成品罐011、阳离子交换柱013和过滤器014顺次连接。

其中，活性炭柱005中填充的是活化再生型活性炭；4A分子筛柱006中填充的是活化再生型4A分子筛；精馏塔008的高度为2m～30m，内径为4cm～220cm，塔内装填玻璃弹簧填料、不锈钢西塔环、不锈钢规整填料和陶瓷填料中的至少一种；阳离子交换柱013的型号为ABD1UPW3EH1+IDO10-PFA-3/4 300；过滤器014为200nm过滤器，其型号为FLHF20010M3F300+IDO10-PFA-3/4 300，过滤器014材质为纯聚丙烯或纯聚四氟乙烯。

本实施例中，生产***100还包括原料输送泵001和成品输送泵012，原料输送泵001与反应釜002连接，用于将原料自动输送进反应釜002中；成品输送泵012安装于成品罐011和阳离子交换柱013之间，用于将成品罐011中的成品自动输送至阳离子交换柱013。

本实施例中，生产***100还包括安装于反应釜002和活性炭柱005、4A分子筛柱006、碱式氧化铝柱007之间的循环泵003，反应釜002的底部、循环泵003和反应釜002的顶部之间形成用于进行循环反应的循环管路，反应釜002、循环泵003和活性炭柱005之间形成用于进行循环吸附的循环管路，反应釜002、循环泵003和4A分子筛柱006之间形成用于进行循环吸附的循环管路，反应釜002、循环泵003和碱式氧化铝柱007之间进行循环处理的循环管路。

本实施例中，反应釜002的底部、循环泵003和反应釜002的顶部之间形成的循环管路上设置有混合器004，具体的，反应釜002的底部、循环泵003、混合器004和反应釜002的顶部形成循环管路。

本实施例中，生产***100还包括安装于精馏塔008顶部的冷凝器009、回流罐010，精馏塔008、冷凝器009和回流罐010形成用于进行全回流的循环管路，以便充分进行精馏。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供一种色谱纯N，N-二甲基甲酰胺，其是采用图1所示的生产***100，并按照下述的制备方法制得：

(1)将工业级的N，N-二甲基甲酰胺作为原料，通过原料输送泵001输送到反应釜002，关闭原料输送泵001，启动反应釜002搅拌，开启循环泵003，建立形成反应釜002的底部、循环泵003、混合器004和反应釜002的顶部之间的循环管路，向反应釜002内1500L的N，N-二甲基甲酰胺中加氧化钡1000g，反应釜002内的溶液在循环管路中循环反应3.5小时。

(2)建立形成反应釜002、循环泵003和活性炭柱005之间的循环管路，反应釜002内的溶液(即加入氧化钡反应后的溶液)循环通过活性炭柱005进行循环处理，控制溶液在活性炭柱005中的流速为1m/s，循环时间6小时。

(3)建立形成反应釜002、循环泵003、4A分子筛柱006之间的循环管路，反应釜002内的溶液(即通过活性炭吸附后的溶液)循环通过4A分子筛柱006进行循环处理，控制溶液在4A分子筛柱006中的流速为1m/s，循环时间24小时。

(4)建立形成反应釜002、循环泵003、碱式氧化铝之间的循环管路，反应釜002内的溶液(即通过4A分子筛吸附后的溶液)循环通过碱式氧化铝柱007进行循环处理，控制溶液在碱式氧化铝柱007中的流速为1m/s，将反应釜002升温至150℃，循环时间17小时，关闭循环泵003，停止循环。

(5)对反应釜002的溶液(即通过碱式氧化铝处理后的溶液)加热精馏，产生的气体经过精馏塔008，并在精馏塔008、冷凝器009和回流罐010之间建立全回流，全回流2小时，然后开始采出，除去前后不合格馏分，采出中间合格部分(即成品)输送至成品罐011。

(6)启动成品输送泵012，将成品罐011内的溶液(即精馏所得的成品)通过阳离子交换柱013进行离子交换。

(7)将离子交换所得的溶液通过过滤器014进行过滤，分装装瓶，即得到色谱纯N，N-二甲基甲酰胺，收率达到95％以上。

实施例2

本实施例提供一种色谱纯N，N-二甲基甲酰胺，其是采用图1所示的生产***100，并按照下述的制备方法制得：

(1)将工业级的N，N-二甲基甲酰胺作为原料，通过原料输送泵001输送到反应釜002，关闭原料输送泵001，启动反应釜002搅拌，开启循环泵003，建立形成反应釜002的底部、循环泵003、混合器004和反应釜002的顶部之间的循环管路，向反应釜002内500L的N，N-二甲基甲酰胺中加氧化钡150g，反应釜002内的溶液在循环管路中循环反应5小时。

(2)建立形成反应釜002、循环泵003和活性炭柱005之间的循环管路，反应釜002内的溶液(即加入氧化钡反应后的溶液)循环通过活性炭柱005进行循环处理，控制溶液在活性炭柱005中的流速为0.2m/s，循环时间8小时。

(3)建立形成反应釜002、循环泵003、4A分子筛柱006之间的循环管路，反应釜002内的溶液(即通过活性炭吸附后的溶液)循环通过4A分子筛柱006进行循环处理，控制溶液在4A分子筛柱006中的流速为0.2m/s，循环时间36小时。

(4)建立形成反应釜002、循环泵003、碱式氧化铝之间的循环管路，反应釜002内的溶液(即通过4A分子筛吸附后的溶液)循环通过碱式氧化铝柱007进行循环处理，控制溶液在碱式氧化铝柱007中的流速为0.2m/s，将反应釜002升温至153℃，循环时间20小时，关闭循环泵003，停止循环。

(5)对反应釜002的溶液(即通过碱式氧化铝处理后的溶液)加热精馏，产生的气体经过精馏塔008，并在精馏塔008、冷凝器009和回流罐010之间建立全回流，全回流1小时，然后开始采出，除去前后不合格馏分，采出中间合格部分(即成品)输送至成品罐011。

(6)启动成品输送泵012，将成品罐011内的溶液(即精馏所得的成品)通过阳离子交换柱013进行离子交换。

(7)将离子交换所得的溶液通过过滤器014进行过滤，分装装瓶，即得到色谱纯N，N-二甲基甲酰胺，收率达到95％以上。

实施例3

本实施例提供一种色谱纯N，N-二甲基甲酰胺，其是采用图1所示的生产***100，并按照下述的制备方法制得：

(1)将工业级的N，N-二甲基甲酰胺作为原料，通过原料输送泵001输送到反应釜002，关闭原料输送泵001，启动反应釜002搅拌，开启循环泵003，建立形成反应釜002的底部、循环泵003、混合器004和反应釜002的顶部之间的循环管路，向反应釜002内3000L的N，N-二甲基甲酰胺中加氧化钡2000g，反应釜002内的溶液在循环管路中循环反应2小时。

(2)建立形成反应釜002、循环泵003和活性炭柱005之间的循环管路，反应釜002内的溶液(即加入氧化钡反应后的溶液)循环通过活性炭柱005进行循环处理，控制溶液在活性炭柱005中的流速为2m/s，循环时间5小时。

(3)建立形成反应釜002、循环泵003、4A分子筛柱006之间的循环管路，反应釜002内的溶液(即通过活性炭吸附后的溶液)循环通过4A分子筛柱006进行循环处理，控制溶液在4A分子筛柱006中的流速为2m/s，循环时间16小时。

(4)建立形成反应釜002、循环泵003、碱式氧化铝之间的循环管路，反应釜002内的溶液(即通过4A分子筛吸附后的溶液)循环通过碱式氧化铝柱007进行循环处理，控制溶液在碱式氧化铝柱007中的流速为2m/s，将反应釜002升温至145℃，循环时间15小时，关闭循环泵003，停止循环。

(5)对反应釜002的溶液(即通过碱式氧化铝处理后的溶液)加热精馏，产生的气体经过精馏塔008，并在精馏塔008、冷凝器009和回流罐010之间建立全回流，全回流3小时，然后开始采出，除去前后不合格馏分，采出中间合格部分(即成品)输送至成品罐011。

(6)启动成品输送泵012，将成品罐011内的溶液(即精馏所得的成品)通过阳离子交换柱013进行离子交换。

(7)将离子交换所得的溶液通过过滤器014进行过滤，分装装瓶，即得到色谱纯N，N-二甲基甲酰胺，收率达到95％以上。

以下结合试验对本发明实施例中的色谱纯N，N-二甲基甲酰胺进行检测。

表1色谱纯N，N-二甲基甲酰胺的各项指标要求

一、对实施例1～3中的色谱纯N，N-二甲基甲酰胺进行紫外吸光度检测，结果如下：

表2色谱纯N，N-二甲基甲酰胺的紫外吸光度检测结果

二、对实施例1～3中的色谱纯N，N-二甲基甲酰胺进行水含量指标检测、蒸发残渣指标检测和纯度指标检测：水含量指标检测所用仪器型号：瑞士万通Metrohm 831KF；蒸发残渣指标检测所用仪器：分析天平、蒸发皿、恒温水浴蒸发、烘箱；纯度指标检测所用仪器：Agilent 6890气相色谱的氢火焰离子化检测器(GC-FID)。检测结果如下所示：

表3色谱纯N，N-二甲基甲酰胺的水分含量、蒸发残渣、纯度检测结果

由上述检测结果可以看出：本发明实施例的色谱纯N，N-二甲基甲酰胺的各项性能指标明显优于色谱纯N，N-二甲基甲酰胺标准。

综上所述，本发明实施例的色谱纯N，N-二甲基甲酰胺的制备方法的生产成本低，制得的色谱纯N，N-二甲基甲酰胺品质好、产率高，满足色谱纯试剂要求；本发明实施例的色谱纯N，N-二甲基甲酰胺的生产***专门用于制备色谱纯N，N-二甲基甲酰胺，实现色谱纯N，N-二甲基甲酰胺的规模化工业生产。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种色谱纯N，N-二甲基甲酰胺的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：

将工业级的N，N-二甲基甲酰胺作为原料，首先加入氧化钡进行反应，其次分别通过活性炭、4A分子筛进行吸附，之后通过碱式氧化铝进行处理，接着进行精馏。

2.根据权利要求1所述的色谱纯N，N-二甲基甲酰胺的制备方法，其特征在于，加入氧化钡进行反应的具体方法是：在N，N-二甲基甲酰胺中加入氧化钡，所述N，N-二甲基甲酰胺与所述氧化钡的用量比为5～3000L：15～2000g，循环反应2～5小时。

3.根据权利要求1所述的色谱纯N，N-二甲基甲酰胺的制备方法，其特征在于，通过活性炭进行吸附的具体方法是：将加入氧化钡反应后的溶液循环通过活性炭柱进行循环处理，控制溶液在所述活性炭柱中的流速为0.1～2m/s，循环时间5～8小时。

4.根据权利要求1所述的色谱纯N，N-二甲基甲酰胺的制备方法，其特征在于，通过4A分子筛进行吸附的具体方法是：将通过活性炭吸附后的溶液循环通入4A分子筛柱中进行循环处理，控制溶液在所述4A分子筛柱中的流速为0.1～2m/s，循环时间16～36小时。

5.根据权利要求1所述的色谱纯N，N-二甲基甲酰胺的制备方法，其特征在于，通过碱式氧化铝进行处理的具体方法是：将通过4A分子筛吸附后的溶液循环通入碱式氧化铝柱中进行循环处理，控制溶液在所述碱式氧化铝柱中的流速为0.1～2m/s，升温至145～153℃，循环时间15～20小时。

6.根据权利要求1所述的色谱纯N，N-二甲基甲酰胺的制备方法，其特征在于，精馏的具体方法是：将通过碱式氧化铝处理后的溶液进行加热精馏，产生的气体经过精馏塔，建立全回流，全回流1～3小时，开始采出，采出的合格品即成品。

7.根据权利要求1所述的色谱纯N，N-二甲基甲酰胺的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括在精馏后进行的离子交换、过滤步骤。

8.一种色谱纯N，N-二甲基甲酰胺，其特征在于，其采用如权利要求1至7中任一项所述的色谱纯N，N-二甲基甲酰胺的制备方法制得。

9.一种色谱纯N，N-二甲基甲酰胺的生产***，其特征在于，其包括：

反应釜，用于作为加入氧化钡进行反应的容器；

活性炭柱，用于进行活性炭吸附；

4A分子筛柱，用于进行4A分子筛吸附；

碱式氧化铝柱，用于进行碱式氧化铝处理；

精馏塔，用于进行精馏；以及

成品罐，用于收集成品，

其中，所述反应釜分别与所述活性炭柱、所述4A分子筛柱和所述碱式氧化铝柱连接，所述反应釜、所述精馏塔和所述成品罐顺次连接。

10.根据权利要求9所述的色谱纯N，N-二甲基甲酰胺的生产***，其特征在于，所述生产***还包括安装于所述反应釜和所述活性炭柱、所述4A分子筛柱、所述碱式氧化铝柱之间的循环泵，所述反应釜的底部、所述循环泵和所述反应釜的顶部之间形成用于进行循环反应的循环管路，所述反应釜、所述循环泵和所述活性炭柱之间形成用于进行循环吸附的循环管路，所述反应釜、所述循环泵和所述4A分子筛柱之间形成用于进行循环吸附的循环管路，所述反应釜、所述循环泵和碱式氧化铝柱之间进行循环处理的循环管路。