聚氧化烯類助催化劑主催化劑仍為堿金屬氫氧化物如KOH或者是2-吡咯烷酮的堿金屬鹽(占總物料量重量的0.5%~5%).后者實際上是堿金屬氫氧化物與原料2-吡咯烷酮加熱反應的產(chǎn)物,它可以預先制備好后再加入到反應物系中,也可以進行原位生產(chǎn).具體方式如下:在反應器中先加入反應物2-吡咯烷酮,接著加入0.5%~5%的KOH,升溫到75~130℃攪拌反應一定時間,然后經(jīng)減壓脫水即得到2-吡咯烷酮的鉀鹽.
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然而,從.工業(yè)化生產(chǎn)的角度,如經(jīng)濟上技術上的可行性、產(chǎn)品的分離和提純難易程度等來看,目前還沒有十分理想的脫水催化劑.大多數(shù)催化劑存在活性、選擇性低的問題，使得產(chǎn)物分離和提純較為困難.例如采用活性三氧化二鋁為羥乙基吡咯烷酮的脫水催化劑時,大轉(zhuǎn)化率僅為31.7%,產(chǎn)物NVP選擇性為62.8%,而聚合副產(chǎn)物的選擇性高達22.8%.在其他金屬氧化物類催化劑中,效果好的是ZrO。
了解詳情Reppe法和吡咯烷酮法實質(zhì)上都經(jīng)歷了Y-丁內(nèi)酯和NH,的胺化、2-吡咯烷酮的乙烯化兩步反應.區(qū)別在于Reppe工藝中乙烯化反應采用了單一的堿金屬鹽類化合物,而吡咯烷酮法則添加了各種助催化劑,或采用羧酸乙烯酯代替乙炔與2-吡咯烷酮進行乙烯化反應.兩種方法都存在不足之處:(1）在高壓條件下乙炔易分解甚至爆炸,具有操作上的不安全因素.(2)胺化、乙烯化反應需在較高壓力下進行,需高壓設備及裝置.
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吡咯烷酮法中的原料吡咯烷酮是由y-丁內(nèi)酯與無水氨反應制得,而直接脫水法和間接脫水法都是以Y-丁內(nèi)酯為起始原料的.由此可見，在NVP的合成中,順酐和十-丁內(nèi)酯作為合成反應的原料占據(jù)著不可替代的地位.NVP與N-甲基吡咯烷酮的結(jié)構有相似的地方,都屬于吡咯烷酮類物質(zhì),其制備方法也有相通之處,由此可以預見，-步法制NVP不僅是合成PVP的單體,而且是一種具有重要用途的化合物.
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所以迄今為止乙炔法雖然有著不可克服的缺點,但仍然是世界上PVP單體NVP的主要生產(chǎn)方法.目前研究得比較活躍的NVP合成方法是Y-丁內(nèi)酯法,主要是直接脫水法脫水催化劑的開發(fā).另--方面,-些研究者致力于尋找更簡便、切實可行.更經(jīng)濟、成本更低的PVP單體合成方法.美國專利5478950[33報道用銅的亞鉻酸鹽和陽離子交換分子篩作催化劑,使順酐先進行部分催化加氫,然后接著與甲胺反應得到甲基吡咯烷酮,
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極化態(tài)的y丁內(nèi)酯(l)被氨分子攻擊后形成酰胺(),()迅速脫水及閉環(huán)后生成2-吡咯烷酮.分子篩骨架陽離子周圍靜電場越強,y-丁內(nèi)酯環(huán)上炭基的極化程度就越大,也就越容易被NH,攻擊.2．順酐、加氫胺化法[3由于y丁內(nèi)酯價格較高,因此由順酐直接合成2-吡咯烷酮具有重要意義.將順酐與氨水按一定配比混合后進行催化加氫,即可生成2-吡咯烷酮.順酐與氨水的混合實質(zhì)上是一個快速進行的酸堿中和過程,中和的產(chǎn)物再進行催化加氫,這種方法比起順酐先加氦成y丁內(nèi)酯,
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而在傳統(tǒng)的Reppe工藝或采用聚氧化烯類助催化劑時,都必須采用減壓蒸餾法移去生成的水,否則將導致NVP收率低于50%.③此類助催化劑不僅能加快反應速度,提高轉(zhuǎn)化率,而且能抑制聚合副反應的發(fā)生,增大選擇性.產(chǎn)物分析表明NVP是僅有的產(chǎn)物,沒有聚合副產(chǎn)物生成.助催化劑能夠?qū)︹淃}主催化劑提供立體保護,使水分子難以靠近鉀鹽催化劑,因而不會引起2-吡咯烷酮的開環(huán)副反應發(fā)生.由于無聚合副產(chǎn)物生成,故只需要一個蒸餾塔將產(chǎn)物NVP與未反應的2-吡咯烷酮加以分離,這有利于簡化生產(chǎn)工藝、降低設備投資.
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該方法雖然工藝并不復雜,但需高壓設備,不適于大規(guī)模及連續(xù)生產(chǎn),因此人們又將研究目標轉(zhuǎn)移到氣相法連續(xù)催化反應合成2-吡咯烷酮上.y-Al,O作為y-丁內(nèi)酯與NH氣相法胺化反應催化劑,在350℃反應條件下得到的2-吡咯烷酮收率較低,僅15%.后來有專利報道采用硅鋁化合物,如蒙脫石、NaX分子篩為催化劑,效果良好.其中以人工合成的Y型沸石具應用前景.y-丁內(nèi)酯分子中的券基被沸石分子篩中骨架陽離子周圍的強靜電場極化成(Ⅰ),
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在制備2-吡咯烷酮的鉀鹽時,必須將生成的水連續(xù)排出,水的存在對鉀鹽催化劑的活性有較大的負面影響,導致轉(zhuǎn)化率降低.(2）羥端基聚醚和線性二元醇類助催化劑l5]在采用2-吡咯烷酮的堿金屬鹽催化2-吡咯烷酮乙烯化合成NVP時,分子量低于1000的羥端基聚醚和C以上的線性二元醇具有良好的助催化作用,采用這種助催化劑在100~200℃,7.5~30atm條件下反應3~20h,NVP收率可高達90%以上,并且沒有聚合副產(chǎn)物生成.
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元素X(鋁、硼或磷元素)可在干燥之前的任何--步加入,也就是說,含元素×的化合物既可與堿金屬或堿土金屬化合物混合后加入,也可以與硅源混合后加入,還可單獨加入到混合物系中.制備此類催化劑所需原料如下:(1）堿(堿土)金屬元素可來自其氧化物、氫氧化物、鹵化物、碳酸鹽﹑硝酸鹽﹑羧酸鹽﹑磷酸鹽﹑硫酸鹽等,但要求所選金屬化合物必需是易溶于水的化合物.(2〉硅源可采用氧化硅、硅酸或硅酸鹽、含硅分子篩、有機硅酸酯等.
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烏蘭察布市珂瑪新材料有限公司專注于N-乙烯基吡咯烷酮，聚維酮K30，2-吡咯烷酮
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