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1、固定床一一步法连连续合成成N-甲基基四氢吡吡咯与工工艺改进进王一军（亚邦化化工集团团连云港港投资有有限公司司，连云云港，22225523）摘要：四四氢呋喃喃(THHF)与与一甲胺胺(MAA)经自自制负载-Al22O3床层的的固定床床反应器器，催化化脱水一一步法合成N-甲基四四氢吡咯咯，2000吨/年生产产装置工艺艺优化参参数为：床层温度度3300，n (THFF)/nn(MAA)=1.30，泵料速速度3330000ml/hr，床内径1000mm，净床高3000mm，催化剂装填量2500Kg，床层装填高1050mm，列管径76mm，温度梯度T1-4=240-345，压力梯度P1-3=0.2-0.
2、4-0.01Mpa，一次合成粗品含量即达97%，采用共沸精馏技术，产品纯度99.5%，水分0.1%，总收率97.5%，质量优于国外试剂的水平，催化剂长期使用无需再生，稳定性好。关键词：N-甲基基四氢吡吡咯；N-甲基基吡咯烷烷；生产产工艺改改进；-All2O3催化；自制固定定床反应应器；共沸精精馏；高温反反应；Proggresss oof PProdduciing N-mmethhylppyrrroliidinneinnFixxed-Bedd Reeacttor by Onee-sttepSSyntthessisWANGG Yii-juun (Yabbangg Chhemiicall Grrou
3、ppCo., LLtd(Liaangyyunggangg),LLianngyuungaang,22225233, Chhinaa)Absttracct:TThepprepparaatioon oof 11-meethyylpyyrrooliddinee unnderr thhe ccondditiion of efffecttivee caatallystt -AI22O3forr caatallytiic ssyntthessis by dehhydrratiion of tettrohhydrrofuurann wiith metthyllamiine.Yielld977.5%purity
4、y99.5% moiistuure 0.11%waas aachiieveed oon tthe opttimiizedd 2000t/y pprodduciing proocessscoondiitioons:Reacctioon ttempperaaturre 3330,metthyllamiine(MA)/teetroohyddroffuraan(TTHF) (mmolaarraatioo):1.30,speeed of injjecttingg raaw mmateeriaals:33000mll/hrr,sttop timme:115s. Purity oof ffirsst ccr
5、udde pprodductt frrom thee seelf-madde ffixeed-bbed reaactoor:97.5%, Temmperratuure graadieent:T1-44=2400-345,prresuure graadieent:P1-33=0.2-00.4-0.001Mppa, Thee caatallystt haas hhighh caatallytiic aactiivittiess annd rratee, goood cheemiccal staabillityy annd llitttle wasste disschaargee inn 100 y
6、eearss syynthhesiis。Keywwordds：11-meethyylpyyrrooliddinee;fiixedd-beed rreacctorr; iimprroveemennt pprodduciing proocesss;ttetrrohyydroofurran; azzeottroppic disstilllattionn; pyyrorreacctioon;-AAI2O3;dehyydraatioon;ccataalyssis引言:NN-甲基基四氢吡吡咯简称称NMPPD，亦称N-甲基吡咯咯烷、1-甲基基四氢吡吡咯。NMPPD是一种种重要的的有机化化工中间间体，广广泛应
7、用用于医药药、锂电电池、特特定溶剂剂、香料、日日用化学学品、电电子化学学品、涂涂料、油油墨、染染料、感光材材料、食食品、农农药、溴化物物翁盐离离子液体体、有机胺胺催化剂剂和导电电聚合物物等广泛的领域。其中，医医药上用用于头孢孢吡肟(Ceffepiime)和制备备痛灭定定中间体体。在我我国马斯斯平自20001年起开开始研制制开发，与与头孢噻噻利、头头孢匹罗罗、头孢孢唑喃钠钠、头孢孢唑兰等等并称第第四代头头孢菌素素。头孢孢吡肟主要生生产单位位有深圳信立立泰、济济南一通通锦泓、广东立国、珠海联邦、河北九派、华药、鲁抗、福抗、哈药、浙江康乐、浙江震元、上海施贵宝、海正、深圳制药、悦康、凯瑞特、广州天心
8、、海南斯达、北京太洋、宁波人健、江苏国恒、石药、苏州东瑞、山东罗欣、安徽丰原、齐鲁、新华、安替比奥、山东睿鹰、沈阳东瑞、永宁制药、石家庄中润、奥奇德、中联、桂林大华、白云山、万全、河南东方、苏州万庆等厂家。头孢吡肟目前在头孢菌素类药物中名列前10位。2006年国产原料药量已超过数十吨，仅此对NMPD的需求达30-40吨/年。目前，国内对该产品需求仍呈快速和不断增长的态势。全球N-甲基四氢吡咯供应商主要有：荷兰DSM、德国BASF、日本大赛璐、日本广荣化学等。-收稿日期期：20011年年3月29日; 作者简介介：王一一军(119699.5-)，男男，浙江江杭州，亚亚邦化工工集团连连云港投投资有限
9、限公司，从从事氯碱碱氢产品品、农药药、染料料和医药药中间体体的生产产开发工工作。联联系方式式：133396671886911，15005099063388 zjhzzwanngyiijunn1663.ccom工业品NN-甲基基四氢吡吡咯为无无色、透明、有强烈吸吸水性和有刺激激性特殊殊氨味的液体，分分子式：C5H11N，分子量：85.15，密密度(225)：0.881900，沸点点80.880，密度度0.881000，CASS Noo：1220-994-55，溶于乙乙醇、乙乙醚、氯仿仿等，NNMPDD是一种种有机碱碱，为杂环二级级胺，具具有一般般胺的性性质，对人体体有一定定潜在毒毒性。N-甲基基
10、四氢吡吡咯的合合成路线线主要有有：(1)N-甲基基吡咯电解解还原法法2；(2)1，4-丁二胺胺催化加加氢脱氮氮法2,99、(3)1，4-丁二二腈加氢氢法2,100；(4)N-甲基基吡咯催化化加氢法法2,111；(5)N-甲基基吡咯烷烷酮高压压催化加加氢法1,112；以上5法需,临氢条条件，具有压力力大、装装置设备备要求高高、投资资大、反应条件件苛刻不不易操作作等缺点点，不利利于大规规模工业业化生产。(6)四四氢吡咯咯与甲醛醛在甲酸酸中甲基基化法4，该反应消消耗大量量甲酸、甲甲醛、盐盐酸、氢氢氧化钠钠，三废废多、收率低低仅54%-777%；(7)四四氢吡咯咯与硫酸酸二甲酯酯直接甲基基化法1，生产
11、过过程中需需用剧毒毒硫酸二二甲酯，且且原料成本本高；(8)四氢吡吡咯与甲甲醇3000用H-13XX分子筛筛催化脱脱水甲基基化法2,33；(9)氨基丁丁醇催化化环合法法2,99；(10)甲基丁丁基胺氯氯化环化化法6；(111)1，4-二氯丁丁烷和一一甲胺缩缩合法5，反应应压力00.4-4Mpaa；(122)1，4-二溴丁烷和和一甲胺胺缩合法法5；7-111法原原料来源源困难、价价格昂贵贵，工艺艺复杂、缺乏竞竞争力；(12)1，4-丁二二醇等开开链化合合物与氨气相催催化环合合甲基化化法7,88： 丁二二醇等开开链化合合物和氨氨Cu-ZSMM-5催催化合成成四氢吡吡咯，四氢吡吡咯和甲甲醇合成成NMP
12、PD，收率率83.8%；(113) 1，44-丁二二醇与一一甲胺(MMA)环环合法7,99：管式反反应器中中1，44-丁二二醇和MMA气固固相催化化反应，经冷却却碱析蒸馏馏得NMMPD，收率488，副副产四氢氢呋喃(THFF)、多氨醇醇等杂质；(14)四氢呋呋喃与MMA以负载-Al22O3为催化化剂在特特制固定定床中一一步催化化合成法法1,112等。其主要反反应方程程式如下下：综上，以以价廉的的四氢呋呋喃(THFF)在负载-Al22O3催化下与与一甲胺胺(MAA)脱水反反应合成成NMPPD，路线线生成产产品单一一、杂质质少，可能是是因为该该催化活活性高，其微微观结构构中的孔孔道尺寸寸略大于于四
13、氢呋呋喃，限限制了环环结构发发生二次次反应，从从而减少少了副产产物的生生成。同同时，该路线线具有原原子利用用率高、原料易易得、成成本低，反应安全可靠、稳定性好，一次合成粗品含量即达97%，过程环境友好、无污染的特点。但国内该该路线在在20001年开开始小试试时，其其单程转转化率较较低，仅655-811%平均均73%且不稳稳定。中中试固定定床反应应器选材和设计计不当、分体式式预热器器电加热热热媒和和设计不不合理、国内催化剂种类繁多，但大多性能水平与国外相比处于劣势；同时，装置连续性差，后处理气味大，反应器热媒难以传质传热，导致局部反应过热，副反应复杂副产物多；另外，国内共沸精馏技术和精制脱水技术
14、也遇到瓶颈，导致相关企业产品质量差、含量低、水分高，严重影响下游头孢吡肟的合成收率；更为关键的是该比大多数有机反应在相对极高温(400以上)条件下合成，国内较少碰到，一般难以达到，其催化剂因设计反应器不合理极易在数小时内即因结焦而失活。所以，虽然NMPD工艺在国外已实现了工业化，但国内迟迟无法得到发展，仅少数厂家能够生产。因而，急需改进国内生产技术、催化剂选型和反应器设计等难点以与国外先进工艺竞争。我们领先先克服了了生产工工艺技术术瓶颈难难题，采采用自制制高效的固定床床反应器器装置和和优化的的生产工工艺，采采用具有有高活性性和高稳稳定性的的催化剂剂，国内最最早实现现了THFF制NMPPD的工业
15、化化生产，为首个第第四代头头孢类吡吡肟的国国产化和和最快与与国际竞竞争中胜胜出做出出了奉献献。我们选择择一种新新型的负负载-氧化铝铝型负载载互相强强化的酸酸碱两性性中心催催化剂作作为活性性床层，在高温固定定床中高选择择性地使THFF与MA一步步催化脱脱水合成成N-甲基基四氢吡吡咯。发现了了与NMMPD相相适的共共沸精馏馏技术和和精制脱脱水技术术，解决决了产品品质量问问题。自20001年年开始小小试，当当年完成成中试并并最先为国国内头孢孢吡肟厂厂家供货货，经过过生产工工艺优化化，工业业化规模模生产的的一次产产出粗品品含量即即达977%，平平均比小小试提高高11%，采用用共沸精精馏装置置，精馏馏后产品品纯度99.5%，比小试试和进口口试剂还还高1.5%，解决了了影响头头孢吡肟肟生产收收率的产产品水分分指标，首创水分分0.11%，也也好于小小试的00.3-0.5%。工业生产产实践表表明，效
