Промышленные способы получения винилпирролидона

В промышленном масштабе N-винилпирролидон получают путем винилирования пирролидона в соответствующих условиях, обеспечивающих гладкое течение процесса. Так, например, необходимо работать в абсолютно безводной среде, так как в присутствии воды и при повышенной температуре, при которой осуществляется винилирование, преимущественно происходит омыление пирролидона с образованием щелочной соли аминомасляной кислоты. Поскольку же вода выделяется при реакции едкого кали с пирролидоном, то оба эти вещества предварительно смешивают при температуре 30—40° в отдельном аппарате, снабженном мешалкой, и отгоняют реакционную воду в вакууме. Отгонку воды ведут до тех пор, пока вместе с ней в приемник не перейдет 15% пирролидона, взятого на реакцию. Остаток, представляющий собой безводную смесь пирролидона и его калиевой соли, подвергают винилированию. Вторым важным условием является исключение непосредственного контакта вводимого ацетилена с твердой щелочью, которая при повышенной температуре вызывает разложение ацетилена, сопровождающееся взрывом. Соблюдение этого условия является обязательным для успешного и главным образом безопасного процесса винилирования ацетиленом в щелочной среде при повышенной температуре. Поэтому, особенно в начале процесса, к смеси пирролидона со щелочным катализатором прибавляют чистый, свободный от щелочи пирролидон, предварительно насыщенный под давлением смесью ацетилена и азота (50—60% ацетилена), и только к концу процесса в реактор вводят смесь обоих газов под давлением 22—25 атм.

Реактор винилирования представляет собой длинную стальную трубу с внутренним диаметром 20 см, рассчитанную на резкое повышение давления до 200 атм. Нижняя треть реактора обогревается перегретым водяным паром (20 атм); верхние две трети в зависимости от необходимости либо нагреваются, либо охлаждаются циркулирующим маслом. У дна реактора имеется штуцер для ввода жидких и газообразных компонентов; в верхней части реактор снабжен выводом для прореагировавших продуктов. Процесс ведут при температуре 150—170° и давлении 20—25 атм. Перед пуском реактор продувают азотом, а затем нагревают до необходимой температуры и заполняют смесью пирролидона и катализатора. После этого вводят насыщенный ацетиленом пирролидон и, наконец, разбавленный азотом ацетилен. Процесс непрерывный и его проводят с такой скоростью, чтобы получаемый продукт содержал 50—60% винилпирролидона.

Продукт реакции поступает в два сепаратора, где он охлаждается и освобождается от непрореагировавшего ацетилена и азота, которые возвращаются в цикл, и затем перегоняется в вакууме (5 мм рт. ст.). Головную фракцию подают на повторную перегонку; основную фракцию, кипящую при 78—85° и представляющую собой в основном винилпирролидон, собирают отдельно; остаток, перегоняющийся при температуре свыше 85° и содержащий непрореагировавший пирролидон, возвращают на винилирование. Однократно перегнанный винилпирролидон недостаточно чист и не дает полностью растворимого в воде полимера. Поэтому мономер повторно перегоняют с добавкой 0,5—1% едкого кали. Выход абсолютно чистого мономера составляет 70% от теоретического в пересчете на безводный пирролидон (60%-в пересчете на ацетилен). Побочным продуктом винилирования является γ-аминомасляная кислота.

В случае хранения мономерный винилпирролидон стабилизируют присадкой небольшого количества порошкообразного едкого кали.

Исходные продукты для получения винилпирролидона должны быть как можно более чистыми и абсолютно сухими. Ацетилен, минимум 99%-ный, очищают на оросительных промывных установках хлорной водой, а затем раствором углекислого натрия и наконец сушат. Пирролидон, получаемый в соответствии с приведенной ниже схемой, очищают путем перегонки в вакууме при 5 мм рт. ст. Едкое кали с содержанием КОН минимум 90% берут в виде порошка или раствора в дигликоле.

При синтезе, собственно, пирролидона также исходят из ацетилена. Последний вначале превращают в бутиндиол путем реакции с формальдегидом под давлением и в присутствии ацетиленидов меди и висмута. Выход бутиндиола составляет 90—92%; наряду с ним образуется 5—6% пропаргилового спирта. Затем посредством гидрогенизации бутиндиола получают бутандиол-1,4, который подвергают сначала дегидратации с образованием тетрагидрофурана, а затем селективному каталитическому окислению с образованием γ-бутиролактона, который, наконец, путем нагревания под давлением с избытком сухого аммиака и в присутствии дегидратационного катализатора превращают в пирролидон.

Copyright © 2007-2013 Zomber.Ru

Использование материалов сайта возможно при условии указания активной ссылки
Решить контрольную по химии