N,N'-二联烷基吡咯烷酮的制备及表征

摘要

目前，芳烃抽提剂以甘醇、环丁砜、N-甲基吡咯烷酮（NMP）应用最为广泛。但以上抽提剂沸点与重整汽油干点及重质芳烃沸点相近，无法完成较为经济的分离。本文创新性的提出了N,N＇-二联烷基吡咯烷酮的合成，既有优异的芳烃溶解性能，又具有较高的沸点。 本文进行了N,N＇-二联烷基吡咯烷酮的合成制备，分别制备了N,N＇-二联乙基吡咯烷酮、N,N＇-二联丙基吡咯烷酮、N,N＇-二联丁基吡咯烷酮、N,N＇-二联己基吡咯烷酮。研究发现在反应时间为3h、反应摩尔比γ-丁内酯/二胺为3∶1、反应温度为240℃及常压下，不同N,N＇-二联烷基吡咯烷酮的收率为：N,N＇-二联乙基吡咯烷酮69.76%、N,N＇-二联丙基吡咯烷酮64.59%、N,N＇-二联丁基吡咯烷酮59.90%、N,N＇-二联己基吡咯烷酮56.01%，分析表明此类物质合成难度依次增加。其次选择N,N＇-二联乙基吡咯烷酮、N,N＇-二联己基吡咯烷酮进行合成制备的工艺条件优化，考察了酯胺物质量比、反应时间、反应压力、反应温度等因素对合成反应结果的影响。确定了N,N＇-二联乙基吡咯烷酮的最佳合成条件为：酯胺物质量比2.2∶1，常压，反应温度200℃，反应时间3h。在此条件下，乙二胺转化率100%，产品收率70.11%。确定了N,N＇-二联己基吡咯烷酮的最佳合成条件为：酯胺物质量比2.5∶1，常压，反应温度280℃，反应时间2h。在此条件下，1,6-己二胺转化率100%，产品收率76.22%。并且对各产物进行了GC、MS、HNMR、IR进行了分析表征，分析表明各产物为预想合成的物质。 本文又考察了N,N＇-二联烷基吡咯烷酮的催化合成，并对催化剂及催化反应条件进行了优选。通过实验发现硅铝比为25的ZSM-5分子筛的催化效果最佳，确定最佳反应条件为反应时间1.5-2h、反应温度280℃、常压、酯胺物质量比2.2∶1及加入催化剂质量为原料的3%，与未加入催化剂的反应对比提升意义不大。 本文还对N,N＇-二联烷基吡咯烷酮的芳烃抽提性能进行初步研究，并作出了详细的液-液三元相图，与环丁砜进行了对比，实验表明N,N＇-二联烷基吡咯烷酮具有较好的芳烃选择性，而且发现温度越低对芳烃的选择性越佳。 本文最后，对N,N＇-二联烷基吡咯烷酮固定床连续合成进行了研究探索。研究发现，反应温度240℃左右、反应空速0.33g/min、常压、酯胺物质量比为3∶1，1,3-丙二胺与γ-丁内酯反应，1,3-丙二胺的转化率可达100%，N,N＇-二联丙基吡咯烷酮的收率为20%，副产物较多，有待进一步优化方案。

目录

声明

第一章 前言

1.1绪论

1.1.1液-液抽提技术进展

1.1.2蒸馏抽提技术进展

1.1.3液-液抽提与抽提蒸馏技术的比较

1.2芳烃抽提技术路线

1.2.1常规的5种溶剂芳烃抽提工艺技术特点比较

1.2.2常用溶剂比较

1.3 N-烷基吡咯烷酮的化学性质

1.4 N-烷基吡咯烷酮的合成方法

1.4.1吡咯烷酮法

1.4.2γ-丁内酯法

1.4.3其它合成方法

1.5课题意义

1.6课题工作

1.7课题创新之处

第二章 实验部分

2.1实验试剂

2.2实验仪器及设备

2.2.1实验仪器

2.2.2高压反应釜

2.2.3固定床装置

2.2.4分离装置

2.3 N,N＇-二联烷基吡咯烷酮的制备及分离

2.3.1产物的制备

2.3.2产物的分离

2.4产物的表征

（3）气相色谱分析

（4）红外吸收光谱分析

（5）相对密度计测定

（6）熔点测定

（7）沸点

2.5催化剂的制备及表征

2.5.1 N2的低温吸附/脱附（BET）

2.5.2晶体结构的测定（XRD）

2.5.3酸量的测定（NH3-TPD）

2.6溶剂芳烃抽提性能研究

第三章 N,N＇-二联烷基吡咯烷酮合成及物性表征

3.1引言

3.2合成机理

3.3 N,N＇-二联乙基吡咯烷酮合成研究

3.3.1合成工艺条件优化

3.3.2 N,N＇-二联乙基吡咯烷酮表征

3.3.3小结

3.4 N,N＇-二联己基吡咯烷酮合成研究

3.4.1合成工艺条件优化

3.4.2 N,N＇-二联己基吡咯烷酮表征

3.4.3小结

3.5 N,N＇-二联丙基吡咯烷酮、N,N＇-二联丁基吡咯烷酮合成研究

3.5.1 N,N＇-二联丙基吡咯烷酮合成及表征

3.5.2 N,N＇-二联丁基吡咯烷酮合成及表征

3.6 N,N＇-二联烷基吡咯烷酮催化合成研究

3.6.1催化剂的筛选

3.6.2合成工艺条件优化

3.6.3小结

3.7本章小结

第四章 N,N＇-二联烷基吡咯烷酮芳烃溶解性能研究

4.1不同萃取剂与甲苯、正辛烷液-液平衡研究

4.2不同温度下N,N＇-二联己基吡咯烷酮、甲苯和正辛烷液-液平衡

4.3萃取剂复配性能比较

4.4本章小结

第五章 N,N＇-二联烷基吡咯烷酮固定床连续合成工艺探索

5.1实验操作

5.2合成工艺优化

（1）反应温度的影响

（2）反应空速的影响

5.3本章小结

结论

参考文献

致谢