制備3-甲基吡啶的方法和系統技術方案

本發明專利技術提供了一種制備3-甲基吡啶的方法及系統。根據本發明專利技術實施例的制備3-甲基吡啶的方法包括以下步驟：使2-甲基-1,5-戊二胺在催化劑的作用下發生反應，得到反應產物,所述反應產物中含有3-甲基吡啶、H2、NH3以及副產物；對所述反應產物進行第一冷凝分離，得到氣態的H2與NH3的混合物和液態的3-甲基吡啶與所述副產物的混合物；以及對所述液態的3-甲基吡啶與所述副產物的混合物進行分離，得到3-甲基吡啶，其中，所述催化劑中含有γ-Al2O3，所述副產物包括吡啶、3-甲基哌啶、3,5-二甲基吡啶、3-甲基-5-乙基吡啶。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及制備3-甲基吡啶的方法和系統。
技術介紹
作為一種重要的精細化工原料，3-甲基吡啶不僅在醫藥領域和農藥領域有廣泛應用，還能夠用作合成香料、染料、溶劑、酒精變性劑和橡膠硫化促進劑等的中間體，用途非常廣泛。工業上曾經采用過的3-甲基吡啶的生產方法主要有煤焦油提取法、丙烯醛氨法以及醛氨法(即以乙醛及其衍生物、甲醛和氨(胺、銨)為原料)，其中醛氨法是目前3-甲基吡啶的主要生產方法。但是，3-甲基吡啶僅是該法的副產物，催化劑的低選擇性是一個很突出的問題。此外，提出了使用2-甲基-1，5-戊二胺合成3-甲基吡啶，然而目前使用的催化劑價格昂貴，容易失活，這限制了其在工業上的應用。另一方面，在反應產物的分離方面也存在著一些問題。例如，，雖然副產物3-甲基哌啶與3-甲基吡啶的沸點相差十幾度，但是因為性質相似，在對產品的純度有一定的要求時，需要較高的回流比才能滿足分離要求，從而能耗較高。
技術實現思路
本專利技術旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本專利技術的一個目的在于提出一種能夠有效制備3-甲基吡啶的方法。本專利技術的另一個目的在于提出一種能夠有效制備3-甲基吡啶的系統。根據本專利技術第一方面實施例的制備3-甲基吡啶的方法，制備3-甲基吡啶的方法，包括以下步驟使2-甲基-1，5-戊二胺在催化劑的作用下發生反應，得到反應產物，所述反應產物中含有3-甲基吡唆、H2、NH3以及副產物；對所述反應產物進行第一冷凝分離，得到氣態的H2與NH3的混合物和液態的3-甲基吡啶與所述副產物的混合物；以及對所述液態的3-甲基吡啶與所述副產物的混合物進行分離，得到3-甲基吡啶，其中，所述催化劑中含有Y-Al2O3，所述副產物包括吡啶、3-甲基哌啶、3，5- 二甲基吡唆、3-甲基-5-乙基吡啶。根據本專利技術的實施例的制備3-甲基吡啶的方法，采用了催化劑中富含Y-Al2O3,而Y -Al2O3是一種活性很強的催化劑，能夠有效地以2-甲基-1，5-戊二胺為原料制備3-甲基吡啶，且安全可靠，催化劑耐失活能力大大提高，并且可以顯著降低生產成本。根據本專利技術的實施例，作為原料的2-甲基-1，5-戊二胺的來源并不受特別限制，例如，可以來源于己二腈工藝的副產物2-甲基戊二腈經過加氫得到。通過對己二腈工藝的副產物的進一步利用，可以提高整個工藝的經濟價值。根據本專利技術的實施例，所述催化劑中還含有選自α-Α1203、δ -Al2O3^ Π_Α1203、κ -Al2O3-, Y _Α1203、θ _Α1203、X —Al2O3 和 P —Al2O3 中的任一種。根據本專利技術的一些實施例，對所述液態的3 -甲基吡啶與所述副產物的混合物進行分離具體包括對所述液態的3-甲基吡啶與所述副產物的混合物進行第一精餾，分別得到第一輕組分和第一重組分，所述第一輕組分含有吡啶與3-甲基哌啶，所述第一重組分含有3-甲基吡唆、3，5- 二甲基吡啶與3-甲基-5-乙基吡啶；和對所述第一重組分進行第二精餾，分別得到第二輕組分和第二重組分，所述第二輕組分為3-甲基吡啶，所述第二重組分含有3，5- 二甲基吡啶與3-甲基-5-乙基吡啶。由于相似相容原理，NH3在含3-甲基吡啶的液體混合物中具有一定的溶解性，存在難以一次性徹底分離的問題(即難以通過第一冷凝分離而將NH3從含3-甲基吡啶的液體混合物中徹底分離出來)，這除了會影響產品的質量，也會增加分離的成本。而根據本專利技術的上述實施例，通過對所述液態的3-甲基吡啶與所述副產物的混合物進行第一精餾，殘留的極少量的NH3可以作為第一輕組分中的成分而被分離(作為一例，例如可以如后述混雜在第四精餾的吡啶中)，從而可以進一步提高3-甲基吡啶的品質。此外，根據上述實施例，通過第一精餾可以成功地將3-甲基哌啶與3-甲基吡啶進行有效地分離，從而有助于進一步提聞3-甲基卩比唳的廣品品質。在進一步的示例中，對所述液態的3-甲基吡啶與所述副產物的混合物進行分離還包括對所述第二重組分進行第三精餾，分別得到3，5- 二甲基吡啶和3-甲基-5-乙基吡啶；對所述氣態的H2與NH3的混合物進行分離，分別得到H2和NH3 ;對所述第一輕組分進行第四精餾，以分別得到吡啶和3-甲基哌啶；和對所述第四精餾得到的所述吡啶通過第二冷凝進行提純，以得到提純后的吡啶。需要說明的是，第四精餾得到的吡啶中可能含有少量的氨氣，為了得到高純的吡啶，可以對其進行進一步冷凝處理。此外，需要說明的是，氣態的H2與NH3的混合物進行分離方法沒有特殊的限制，例如可以采用冷凝法、吸收法和吸附法等。吸收法在氣體分離方面應用較廣，氨吸收劑主要有水、有機溶劑、無機鹽等。吸附法因為吸附劑再生易于操作，能耗低，目前研究較多，氨吸附劑主要有活性炭、硅膠、氧化鋁、沸石分子篩等目前國內應用較廣的冷凝分離法或水吸收法進行H2與NH3的分離。 根據本專利技術的另一些實施例，對所述液態的3-甲基吡啶與所述副產物的混合物進行分離包括對所述液態的3-甲基吡啶與所述副產物的混合物進行第五精餾，分別得到第三輕組分和第三重組分，所述第三輕組分含有吡啶，所述第三重組分含有3-甲基哌啶、3-甲基吡啶、3，5- 二甲基吡啶與3-甲基-5-乙基吡啶；對所述第三重組分進行第六精餾，分別得到第四輕組分和第四重組分，所述第四輕組分為3-甲基哌啶，所述第四重組分含有3-甲基吡唆、3，5-二甲基吡啶與3-甲基-5-乙基吡啶；和對所述第四重組分進行第七精餾，分別得到第五輕組分和第五重組分，其中，所述第五輕組分為3-甲基吡啶，所述第五重組分含有3，5- 二甲基吡啶和3-甲基-5-乙基吡啶。在進一步的示例中，對所述液態的3-甲基吡啶與所述副產物的混合物進行分離還包括對所述第五重組分進行第八精餾，分別得到3，5- 二甲基吡啶和3-甲基-5-乙基吡啶；對所述氣態的H2與NH3的混合物進行分離，分別得到H2和NH3 ;和對所述第三輕組分通過第三冷凝進行提純，以得到提純后的吡啶。同樣地，需要說明的是，第三輕組分中可能含有少量的氨氣，為了得到高純的吡啶，可以對第三輕組分進行進一步冷凝處理。根據本專利技術第二方面實施例的用于制備3-甲基吡啶的系統，包括反應裝置，所述反應裝置設置有催化劑，所述催化劑中含有Y-Al2O3，以便使2-甲基-1，5-戊二胺在所述反應裝置中發生反應而得到含有3-甲基吡啶的反應產物；第一冷凝分離裝置，所述第一冷凝分離裝置與所述反應裝置相連以便對所述反應產物進行冷凝分離得到氣態的H2與NH3的混合物和液態的3-甲基吡啶與副產物的混合物，其中所述副產物包括吡唆、3-甲基哌啶、3，5-二甲基吡唆、3-甲基-5-乙基吡啶；以及3-甲基吡啶分離裝置，所述3-甲基吡啶分離裝置用于從所述態的3-甲基吡啶與副產物的混合物中分離3-甲基吡啶。根據本專利技術的用于制備3-甲基吡啶的系統，采用的催化劑中富含Y-Al2O3，而Y -Al2O3是一種活性很強的催化劑，能夠有效地以2-甲基-1，5-戊二胺為原料制備3-甲基吡啶，且安全可靠，催化劑耐失活能力大大提高，并且可以顯著降低生產成本。根據本專利技術的實施例，所述催化劑中還可以含有選自α-Α1203、δ _Α1203、Π_Α1203、κ -Al2O3-, Y-Al2O3、θ —Α1203、χ-Al2O3 和 P-Al2O3 中的任一種。根本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種制備3?甲基吡啶的方法，其特征在于，包括以下步驟：使2?甲基?1,5?戊二胺在催化劑的作用下發生反應，得到反應產物,所述反應產物中含有3?甲基吡啶、H2、NH3以及副產物；對所述反應產物進行第一冷凝分離，分別得到氣態的H2與NH3的混合物和液態的3?甲基吡啶與所述副產物的混合物；以及對所述液態的3?甲基吡啶與所述副產物的混合物進行分離，得到3?甲基吡啶，其中，所述催化劑中含有γ?Al2O3，所述副產物包括吡啶、3?甲基哌啶、3,5?二甲基吡啶、3?甲基?5?乙基吡啶。

【技術特征摘要】
1.一種制備3-甲基吡啶的方法，其特征在于，包括以下步驟 使2-甲基-1，5-戊二胺在催化劑的作用下發生反應，得到反應產物，所述反應產物中含有3-甲基吡唆、H2、NH3以及副產物； 對所述反應產物進行第一冷凝分離，分別得到氣態的H2與NH3的混合物和液態的3-甲基吡啶與所述副產物的混合物；以及 對所述液態的3-甲基吡啶與所述副產物的混合物進行分離，得到3-甲基吡啶， 其中，所述催化劑中含有Y-Al2O3, 所述副產物包括吡啶、3-甲基哌啶、3，5- 二甲基吡唆、3-甲基-5-乙基吡啶。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化劑中還含有選自α-Α1203、δ -Al2O3、π_Α1203、κ -Al2O3、θ _Α1203、χ —Al2O3 和 P —Al2O3 中的一種或多種。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對所述液態的3-甲基吡啶與所述副產物的混合物進行分離具體包括 對所述液態的3-甲基吡啶與所述副產物的混合物進行第一精餾，分別得到第一輕組分和第一重組分，所述第一輕組分含有吡啶與3-甲基哌啶，所述第一重組分含有3-甲基吡啶、3，5- 二甲基吡啶與3-甲基-5-乙基吡啶；和 對所述第一重組分進行第二精餾，分別得到第二輕組分和第二重組分，所述第二輕組分為3-甲基吡啶，所述第二重組分含有3，5- 二甲基吡啶與3-甲基-5-乙基吡啶。4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，對所述液態的3-甲基吡啶與所述副產物的混合物進行分離還包括 對所述第二重組分進行第三精餾，分別得到3，5-二甲基吡啶和3-甲基-5-乙基吡啶； 對所述氣態的H2與NH3的混合物進行分離，分別得到H2和NH3 ； 對所述第一輕組分進行第四精餾，以分別得到吡啶和3-甲基哌啶；和 對所述第四精餾得到的所述吡啶通過第二冷凝進行提純，以得到提純后的吡啶。5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對所述液態的3-甲基吡啶與所述副產物的混合物進行分離包括 對所述液態的3-甲基吡啶與所述副產物的混合物進行第五精餾，分別得到第三輕組分和第三重組分，所述第三輕組分含有吡啶，所述第三重組分含有3-甲基哌啶、3-甲基吡啶、3，5-二甲基吡啶與3-甲基-5-乙基吡啶； 對所述第三重組分進行第六精餾，分別得到第四輕組分和第四重組分，所述第四輕組分為3-甲基哌啶，所述第四重組分含有3-甲基吡啶、3，5- 二甲基吡啶與3-甲基-5-乙基吡啶；和 對所述第四重組分進行第七精餾，分別得到第五輕組分和第五重組分，其中，所述第五輕組分為3-甲基吡啶，所述第五重組分含有3，5- 二甲基吡啶和3-甲基-5-乙基吡啶。6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，對所述液態的3-甲基吡啶與所述副產物的混合物進行分離還包括 對所述第五重組分進行第八精餾，分別得到3，5-二甲基吡啶和3-甲基-5-乙基吡啶； 對所述氣態的H2與NH3的混合物進行分離，分別得到H2和NH3 ;和 對所述第三輕組分通過第三冷凝進行提純，以得到提純后的吡啶。7.一種用于制備3-甲基吡啶的系統，其特征在于，包括反應裝置，所述反應裝置設置有催化劑，所述催化劑中含有Y-Al2O3,以便使2-甲基-1，5-戊二胺在所述反應裝置中發生反應而得到含有3-甲基吡啶的反應產物； 第一冷凝分離裝置，所述第一冷凝分離裝置與所述反應裝置相連以便對所述反應產物進行冷凝分離得到氣態的H2與NH3的混合物和液態的3-甲基吡啶與副產物的混合物，其中所述副產物包括吡啶、3-甲基哌啶、3，5- 二甲基吡唆、3-甲基-5-乙基吡啶；以及 3-甲基吡啶分離裝置，所述3-甲基吡啶分離裝置用于從所述態的3-甲基吡啶與副產物的混合物中分離3-甲基吡啶。8.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，所述催化劑中還含有選自α_Α1203、δ -Al2O3、π_Α1203、κ -Al2O3、θ _Α1203、χ —Al2O3 和 P —Al2O3 中的一種或多種。9.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，所述反應裝置是固定床反應器、流化床反應器或移動床反應器。10.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，所述第一冷凝分離裝置為溫度_15°C、壓力為O.1MPa的氣液分離罐。11.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，所述3-甲基吡啶分離裝置包括 第一精餾塔，所述第一精...

【專利技術屬性】
技術研發人員：韓明漢，丁佐純，王金福，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：