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        2,3-二甲基吡啶的精餾研究

        2019-11-13 06:29:56黃齊華張財(cái)華張令偉
        安徽化工 2019年5期
        關(guān)鍵詞:二甲基塔頂吡啶

        黃齊華,張財(cái)華,張令偉,吳 超

        (安徽國星生物化學(xué)有限公司,安徽省雜環(huán)化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,安徽馬鞍山243100)

        2,3-二甲基吡啶是一種常溫下無色至微黃色液體,其熔點(diǎn)-15℃,沸點(diǎn)162℃,可用于合成醫(yī)藥、表面活性劑、反應(yīng)溶劑等具有高附加值的烷基吡啶。目前我公司主要通過醛-氨法合成吡啶及2,3-二甲基吡啶化合物,主要制備路線如下:

        當(dāng)前醛-氨法是生產(chǎn)吡啶及2,3-二甲基吡啶最普及的一種工藝。該方法是在高溫條件下,由甲醛、乙醛與液氨在催化劑表面發(fā)生取代反應(yīng)生成亞胺,再由亞胺分子之間反應(yīng)生成吡啶及2,3-二甲基吡啶[1]。由于當(dāng)前2,3-二甲基吡啶分離技術(shù)較為復(fù)雜,嚴(yán)重制約著以吡啶堿為原料的生物醫(yī)藥中間體的發(fā)展。

        本文利用甲醛、乙醛、液氨為原料,通過優(yōu)化填料塔的填料高度、填料類型、塔頂回流比等因素,探究2,3-二甲基吡啶精餾的最佳條件。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 試劑與儀器

        甲醛(自制,規(guī)格37%),乙醛(自制,純度52%),液氨(安徽曙光化工集團(tuán),純度>98%);檢測(cè)試劑均為國藥分析純等級(jí);反應(yīng)器為流化床反應(yīng)器(企業(yè)與學(xué)校共同制造)。

        1.2 檢測(cè)方法

        氣相色譜:島津2014C;色譜柱:10%SE-30 非極性填充柱;柱長60 m[2];程序升溫:從80℃以15℃/min升至230℃后停留2 min;保留時(shí)間:2,3-二甲基吡啶約5.4 min,吡啶約2.4 min。

        1.3 分離物料制備

        將流化床反應(yīng)器點(diǎn)爐升溫至560℃,向反應(yīng)器中通入850 kg/h 的37%甲醛溶液、1 700 kg/h 的52%乙醛溶液、150 kg/h 的98%液氨溶液,在催化劑表面發(fā)生多相反應(yīng),生產(chǎn)吡啶及2,3-二甲基吡啶,保溫約2.0 h 至反應(yīng)結(jié)束。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 填料高度對(duì)2,3-二甲基吡啶含量的影響

        將反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行減壓真空精餾[3],填料類型為鮑爾環(huán),塔頂壓力為6 kPa,回流比為1.5,精餾塔底溫度180℃,塔頂溫度120℃??疾椴煌叨忍盍纤鶎?duì)2,3-二甲基吡啶含量的影響,結(jié)果如表1 所示。

        表1 填料高度對(duì)2,3-二甲基吡啶含量的影響

        由表1 可看出:在填料高度為0.5~1.5 m 時(shí),填料塔塔底采出的2,3-二甲基吡啶含量隨填料高度不斷增高而增大,當(dāng)填料高度為1.5~2.0 m 時(shí),2,3-二甲基吡啶含量增加不明顯,因此綜合填料塔的分離效果和經(jīng)濟(jì)成本,選用填料高度為1.5 m 時(shí),填料塔的精餾綜合效果最好。

        2.2 填料類型對(duì)2,3-二甲基吡啶含量的影響

        使用1.5 m 高度的填料柱進(jìn)行減壓真空精餾,真空度為6 kPa,回流比為1.5,精餾塔底溫度為180℃,塔頂溫度為120℃??疾樘盍项愋蛯?duì)2,3-二甲基吡啶含量的影響,結(jié)果如表2 所示。

        表2 填料類型對(duì)2,3-二甲基吡啶含量的影響

        拉西環(huán)和鮑爾環(huán)是散裝填料,BX500 和CY700 是規(guī)整填料。由表2 可以看出:散裝填料的分離能力優(yōu)于規(guī)整填料,使用鮑爾環(huán)類型填料,能使填料塔具有更好的精餾能力,產(chǎn)品含量達(dá)24.8%。

        2.3 塔頂回流比對(duì)2,3-二甲基吡啶含量的影響

        填料塔使用1.5 m 高度的填料柱,填料類型選用鮑爾環(huán),真空度為6 kPa,精餾塔底溫度為180℃,塔頂溫度為120℃??疾樗敾亓鞅葘?duì)2,3-二甲基吡啶含量的影響,結(jié)果如表3 所示。

        表3 塔頂回流比對(duì)2,3-二甲基吡啶含量的影響

        由表3 數(shù)據(jù)可知:塔頂回流比的增大能夠有效提高2,3-二甲基吡啶含量,當(dāng)回流比達(dá)到2.5 時(shí),2,3-二甲基吡啶含量明顯提高,但過大的回流比會(huì)導(dǎo)致填料塔負(fù)荷增大,經(jīng)濟(jì)效益下降。綜合分析,取回流比為2.0。

        2.4 進(jìn)料溫度對(duì)2,3-二甲基吡啶含量和分離時(shí)間的影響

        設(shè)置填料塔的填料柱高度1.5 m,填料類型鮑爾環(huán),塔頂回流比為2.0,真空度為6 kPa,塔頂溫度為120℃,研究物料溫度對(duì)2,3-二甲基吡啶含量和分離時(shí)間的影響,結(jié)果如表4 所示。

        表4 進(jìn)料溫度對(duì)2,3-二甲基吡啶含量和分離時(shí)間的影響

        由表4 可知:進(jìn)料溫度升高能夠減少精餾時(shí)間,隨著進(jìn)料溫度的進(jìn)一步升高,2,3-二甲基吡啶含量變化緩慢。在綜合考慮產(chǎn)品含量和精餾時(shí)間等因素下,確定物料的溫度為60℃。

        3 結(jié)論

        通過對(duì)填料塔不同條件的篩選,得到了分離2,3-二甲基吡啶的最優(yōu)條件:使用1.5 m 高度的填料柱,鮑爾環(huán)為填料,回流比為2.0,進(jìn)料溫度60℃,真空度為6 kPa,塔底溫度為180℃,塔頂溫度為120℃,精餾得到的產(chǎn)物純度達(dá)28.6%。

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