專利名稱：制備3-甲基吡啶的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備3-甲基吡啶的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
作為一種重要的精細(xì)化工原料，3-甲基吡啶不僅在醫(yī)藥領(lǐng)域和農(nóng)藥領(lǐng)域有廣泛應(yīng)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(jìn)劑等的中間體，用途非常廣泛。工業(yè)上曾經(jīng)采用過的3-甲基吡啶的生產(chǎn)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(chǎn)方法。但是，3-甲基吡啶僅是該法的副產(chǎn)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(yè)上的應(yīng)用。另一方面，在反應(yīng)產(chǎn)物的分離方面也存在著一些問題。例如，，雖然副產(chǎn)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(zhì)相似，在對產(chǎn)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。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明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。本發(fā)明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(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明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(fā)生反應(yīng)，得到反應(yīng)產(chǎn)物，所述反應(yīng)產(chǎn)物中含有3-甲基吡唆、H2、NH3以及副產(chǎn)物；對所述反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行第一冷凝分離，得到氣態(tài)的H2與NH3的混合物和液態(tài)的3-甲基吡啶與所述副產(chǎn)物的混合物；以及對所述液態(tài)的3-甲基吡啶與所述副產(chǎn)物的混合物進(jìn)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(chǎn)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(jù)本發(fā)明的實施例的制備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(chǎn)成本。根據(jù)本發(fā)明的實施例，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(chǎn)物2-甲基戊二腈經(jīng)過加氫得到。通過對己二腈工藝的副產(chǎn)物的進(jìn)一步利用，可以提高整個工藝的經(jīng)濟(jì)價值。根據(jù)本發(fā)明的實施例，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(jù)本發(fā)明的一些實施例，對所述液態(tài)的3 -甲基吡啶與所述副產(chǎn)物的混合物進(jìn)行分離具體包括對所述液態(tài)的3-甲基吡啶與所述副產(chǎn)物的混合物進(jìn)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(jìn)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(chǎn)品的質(zhì)量，也會增加分離的成本。而根據(jù)本發(fā)明的上述實施例，通過對所述液態(tài)的3-甲基吡啶與所述副產(chǎn)物的混合物進(jìn)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(jìn)一步提高3-甲基吡啶的品質(zhì)。此外，根據(jù)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(jìn)行有效地分離，從而有助于進(jìn)一步提聞3-甲基卩比唳的廣品品質(zhì)。在進(jìn)一步的示例中，對所述液態(tài)的3-甲基吡啶與所述副產(chǎn)物的混合物進(jìn)行分離還包括對所述第二重組分進(jìn)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(tài)的H2與NH3的混合物進(jìn)行分離，分別得到H2和NH3 ;對所述第一輕組分進(jìn)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(jìn)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(jìn)行進(jìn)一步冷凝處理。此外，需要說明的是，氣態(tài)的H2與NH3的混合物進(jìn)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(yīng)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(nèi)應(yīng)用較廣的冷凝分離法或水吸收法進(jìn)行H2與NH3的分離。 根據(jù)本發(fā)明的另一些實施例，對所述液態(tài)的3-甲基吡啶與所述副產(chǎn)物的混合物進(jìn)行分離包括對所述液態(tài)的3-甲基吡啶與所述副產(chǎn)物的混合物進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)一步的示例中，對所述液態(tài)的3-甲基吡啶與所述副產(chǎn)物的混合物進(jìn)行分離還包括對所述第五重組分進(jìn)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(tài)的H2與NH3的混合物進(jìn)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(jìn)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(jìn)行進(jìn)一步冷凝處理。
根據(jù)本發(fā)明第二方面實施例的用于制備3-甲基吡啶的系統(tǒng)，包括反應(yīng)裝置，所述反應(yīng)裝置設(shè)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(yīng)裝置中發(fā)生反應(yīng)而得到含有3-甲基吡啶的反應(yīng)產(chǎn)物；第一冷凝分離裝置，所述第一冷凝分離裝置與所述反應(yīng)裝置相連以便對所述反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行冷凝分離得到氣態(tài)的H2與NH3的混合物和液態(tài)的3-甲基吡啶與副產(chǎn)物的混合物，其中所述副產(chǎn)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(tài)的3-甲基吡啶與副產(chǎn)物的混合物中分離3-甲基吡啶。根據(jù)本發(fā)明的用于制備3-甲基吡啶的系統(tǒng)，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(chǎn)成本。根據(jù)本發(fā)明的實施例，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。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，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。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述3-甲基吡啶分離裝置包括第一精餾塔，所述第一精餾塔與所述第一冷凝分離裝置相連，所述第一精餾塔用于對所述液態(tài)的3-甲基吡啶與副產(chǎn)物的混合物進(jìn)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；以及第二精餾塔，所述第二精餾塔與所述第一精餾塔相連，所述第二精餾塔用于對所述第一重組分進(jìn)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。在本發(fā)明的一些示例中，所述第一精餾塔的塔板數(shù)為47，塔頂壓力為O. 02MPa，塔釜壓力為O. 03MPa, 塔頂溫度為54°C，塔釜溫度為105°C ;所述第二精餾塔的塔板數(shù)為30，塔頂壓力為O. 02MPa，塔釜壓力為O. 03MPa,塔頂溫度為92°C，塔釜溫度為134°C。在本發(fā)明的一些示例中，所述3-甲基吡啶分離裝置還包括第三精餾塔，所述第三精餾塔與所述第二精餾塔相連，所述第三精餾塔用于對所述第二重組分進(jìn)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；第四精餾塔，所述第四精餾塔與所述第一精餾塔相連，所述第四精餾塔用于對所述第一輕組分進(jìn)行第四精餾，以分別得到吡啶和3-甲基哌啶；以及第二冷凝分離裝置，所述第二冷凝分離裝置與所述第四精餾塔相連，所述第二冷凝分離裝置用于對來自第四精餾塔的所述吡啶通過第二冷凝進(jìn)行提純，以得到提純后的批唳。需要說明的是，還可以利用現(xiàn)有的分離裝置對于第一冷凝裝置處理得到的氣態(tài)的H2與NH3的混合物進(jìn)行分離來分別獲得H2與NH3。在本發(fā)明的進(jìn)一步的示例中，所述第三精餾塔的塔板數(shù)為35，塔頂壓力為0.02MPa，塔釜壓力為0.03MPa，塔頂溫度為104°C，塔釜溫度為141°C ;所述第二精餾塔的塔板數(shù)為41，塔頂壓力為O. 014MPa，塔釜壓力為O. 024MPa,塔頂溫度為26°C，塔釜溫度為850C ;所述第二冷凝分離裝置為溫度0°C、壓力為O. 018MPa的氣液分離罐。根據(jù)本發(fā)明的另一些實施例，所述3-甲基吡啶分離裝置包括第五精餾塔，所述第五精餾塔與所述第一冷凝分離裝置相連，所述第五精餾塔用于對所述液態(tài)的3-甲基吡啶與所述副產(chǎn)物的混合物進(jìn)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；第六精餾塔，所述第六精餾塔與所述第五精餾塔相連，所述第六精餾塔用于對所述第三重組分進(jìn)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；以及第七精餾塔，所述第七精餾塔與所述第六精餾塔相連，所述第七精餾塔用于對所述第四重組分進(jìn)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。在本發(fā)明的一些示例中，所述第五精餾塔的塔板數(shù)為33，塔頂壓力為O. 024MPa，塔釜壓力為0.034MPa，塔頂溫度為36°C，塔釜溫度為108°C ;所述第六精餾塔的塔板數(shù)為57，塔頂壓力為O. 02MPa，塔釜壓力為O. 03MPa,塔頂溫度為80°C，塔釜溫度為105°C ;所述第七精餾塔的塔板數(shù)為30，塔頂壓力為O. OlMPa,塔釜壓力為O. 02MPa,塔頂溫度為75°C，塔釜溫度為122°C。在本發(fā)明的一些示例中，所述3-甲基吡啶分離裝置還包括第八精餾塔，所述第八精餾塔與所述第七精餾塔相連，所述第八精餾塔用于對所述第五重組分進(jìn)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；以及第三冷凝分離裝置，所述第三冷凝分離裝置與所述第五精餾塔相連，所述第三冷凝分離裝置用于對來自第五精餾塔的所述吡啶進(jìn)行提純，以得到提純后的吡啶。在進(jìn)一步的示例中，所述第八精餾塔的塔板數(shù)為29，塔頂壓力為O. OlMPa，塔釜壓力為O. 02MPa,塔頂溫度為98°C，塔釜溫度為137°C ;所述第三冷凝分離裝置為溫度10°C、壓力為O. 027MPa的氣液分離罐。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中，圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的制備3-甲基吡啶的方法的流程示意圖；圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的制備3-甲基吡啶的方法的流程示意圖；圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的制備3-甲基吡啶的方法的流程示意圖；圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的用于制備3-甲基吡啶的系統(tǒng)的示意圖；圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的3-甲基吡啶分離裝置的示意圖；圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的3-甲基吡啶分離裝置的示意圖。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行描述，需要說明的是，這些實施例僅僅是說明性的，不以任何方式限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。另外，在下列實施例中所采用的材料均為已知的并且可以通過商業(yè)手段獲得的，除非明確指出，所采用的裝置可以為本領(lǐng)域中常用的設(shè)備。
在本發(fā)明的描述中，除非另有規(guī)定和限定，需要說明的是，術(shù)語"連接"應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。此外，術(shù)語"第一"、"第二"等類似術(shù)語僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。首先，參考圖1 6描述根據(jù)本發(fā)明實施例的制備3-甲基吡啶的方法。制備3-甲基吡啶的工藝路線具體流程如下(I)首先，通過反應(yīng)裝置100使2-甲基-1，5-戊二胺在催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)，得到反應(yīng)產(chǎn)物。所述反應(yīng)產(chǎn)物中含有3-甲基吡唆、H2, NH3以及副產(chǎn)物。其中，所述催化劑中含有Y-Al2O3，所述副產(chǎn)物包括吡啶、3-甲基哌啶、3，5- 二甲基吡唆、3-甲基-5-乙基批啶。(2)接著，將所述反應(yīng)產(chǎn)物導(dǎo)入第一冷凝裝置200進(jìn)行第一冷凝分離，分別得到氣態(tài)的H2與NH3的混合物和液態(tài)的3-甲基吡啶與所述副產(chǎn)物的混合物。(3)最后，通過3-甲基吡啶分離裝置300對所述液態(tài)的3_甲基吡啶與所述副產(chǎn)物的混合物進(jìn)行分離，得到3-甲基吡啶。具體地，通過3-甲基吡啶分離裝置300對所述液態(tài)的3-甲基吡啶與所述副產(chǎn)物的混合物進(jìn)行分離包括2種優(yōu)選的實施方式，即圖2所示的實施方式和圖3所示的實施方式，其中所采用的3-甲基吡啶裝置分別對應(yīng)于圖5和圖6所示的兩種3-甲基吡啶分離裝置。下面，首先結(jié)合圖2 和圖5描述第一種實施方式。3-101)對所述液態(tài)的3-甲基吡啶與所述副產(chǎn)物的混合物通過與第一冷凝分離裝置200相連的第一精餾塔310進(jìn)行第一精餾，分別得到第一輕組分和第一重組分。其中，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。其中，所述第一精餾塔310的塔板數(shù)為47，塔頂壓力為O. 02MPa,塔釜壓力為O. 03MPa,塔頂溫度為54°C，塔釜溫度為105°C。3-102)為了進(jìn)一步純化所得到的含有3-甲基吡啶的產(chǎn)物，對所述第一重組分通過與第一精餾塔310相連的第二精餾塔320進(jìn)行第二精餾，分別得到第二輕組分和第二重組分。其中，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。其中，所述第二精餾塔的塔板數(shù)為30，塔頂壓力為O. 02MPa，塔釜壓力為O. 03MPa,塔頂溫度為92°C，塔釜溫度為134°C。為了對副產(chǎn)物進(jìn)行進(jìn)一步提純并利用，優(yōu)選進(jìn)行如下處理。3-103)對所述第二重組分通過與第二精餾塔320相連進(jìn)行第三精餾塔330進(jìn)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。其中，所述第三精餾塔的塔板數(shù)為35，塔頂壓力為O. 02MPa，塔釜壓力為O. 03MPa,塔頂溫度為104°C，塔釜溫度為141°C3-104)對所述第一輕組分通過與第一精餾塔310相連的第四精餾塔340進(jìn)行第四精懼，以分別得到吡啶和3-甲基哌啶。其中，所述第四精餾塔的塔板數(shù)為41，塔頂壓力為O. 014MPa，塔釜壓力為O. 024MPa,塔頂溫度為26°C，塔釜溫度為85°C。3-105)對第四精餾塔340處理得到的所述吡啶通過與所述第四精餾塔340相連的第二冷凝分離裝置350進(jìn)行提純，以得到提純后的吡啶。其中，所述第二冷凝分離裝置為溫度O°C、壓力為O. 018MPa的氣液分離罐。另外，還可以通過常規(guī)的氫氣和氨氣分離裝置對第一冷凝分離裝置200分離得到的所述氣態(tài)的H2與NH3的混合物進(jìn)行分離，分別得到H2和NH3。接下來，結(jié)合圖3和圖6描述第二種實施方式。3-201)對所述液態(tài)的3-甲基吡啶與所述副產(chǎn)物的混合物通過與第一冷凝分離裝置200相連的第五精餾塔301進(jìn)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。其中，所述第五精餾塔的塔板數(shù)為33，塔頂壓力為O. 024MPa，塔釜壓力為O. 034MPa,塔頂溫度為36°C，塔釜溫度為108°C。3-202)接著，對所述第三重組分通過與所述第五精餾塔301相連的第六精餾塔302進(jìn)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-乙基吡唆。其中，所述第六精餾塔302的塔板數(shù)為57，塔頂壓力為O. 02MPa,塔釜壓力為O. 03MPa,塔頂溫度為80°C，塔釜溫度為105 °C3-203)接下來，對所述第四重組分通過與所述第六精餾塔302相連的第七精餾塔303進(jìn)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。其中，所述第七精餾塔的塔板數(shù)為30，塔頂壓力為O. OlMPa，塔釜壓力為O. 02MPa,塔頂溫度為75°C，塔釜溫度為122。。。為了對副產(chǎn)物進(jìn)行進(jìn)一步提純并利用，優(yōu)選進(jìn)行如下處理。3-204)對所 述第五重組分通過與所述第七精餾塔303相連的第八精餾塔304進(jìn)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。其中，所述第八精餾塔的塔板數(shù)為29，塔頂壓力為O. OlMPa，塔釜壓力為O. 02MPa,塔頂溫度為98°C，塔釜溫度為137 0C ；3-305)對所述第三輕組分通過與所述第五精餾塔301相連的第三冷凝分離裝置305進(jìn)行第三冷凝進(jìn)行提純，以得到提純后的吡啶。同樣地，還可以通過常規(guī)的氫氣和氨氣分離裝置對第一冷凝分離裝置200分離得到的所述氣態(tài)的H2與NH3的混合物進(jìn)行分離，分別得到H2和NH3。下面結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例。實施例1本實施例采用上述的第一種實施方式對液態(tài)的3-甲基吡啶與所述副產(chǎn)物的混合物進(jìn)行分離。換句話說，本實施例采用圖2所示的制備3-甲基吡啶的方法，并利用圖5所示的3-甲基吡啶分離裝置來制備3-甲基吡啶。首先，以2-甲基-1，5-戊二胺為原料，通入裝填好催化劑的固定床反應(yīng)器100(催化劑為Y-Al2O3,反應(yīng)溫度500°C，常壓，2-甲基-1,5-戊二胺質(zhì)量空速0.04351^)中進(jìn)行反應(yīng)，從反應(yīng)器出來的反應(yīng)產(chǎn)物的氣體混合物含有3-甲基吡啶、氨和氫氣，以及副產(chǎn)物，所述副產(chǎn)物含有吡啶、3-甲基哌啶、3，5- 二甲基吡啶、3-甲基-5-乙基吡啶。接著，將反應(yīng)產(chǎn)物的氣體混合物引入到第一冷凝分離裝置200中(氣液分離罐溫度-15攝氏度，壓力O.1MPa)。通過第一冷凝分離裝置200，將氫氣和大部分氨分離出去，得到氣態(tài)的氫氣和氨的混合物和液態(tài)的3-甲基吡啶與所述副產(chǎn)物的混合物。其中，所述副產(chǎn)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。此外，還可能含有少量的氨。接下來，將從第一冷凝分離裝置得到的液態(tài)的3-甲基吡啶與所述副產(chǎn)物的混合物，通入第一精餾塔310中(第一精餾塔310的塔板數(shù)為47，塔頂壓力為O. 02MPa，塔釜壓力為O. 03MPa,塔頂溫度為54攝氏度，塔釜溫度為105攝氏度)，從第一精餾塔310的塔頂?shù)玫胶邪薄⑦拎ず?-甲基哌啶的第一輕組分，塔釜得到含有3-甲基吡啶、3，5- 二甲基吡啶和3-甲基-5-乙基吡啶的第一重組分。接下來，將從第一精餾塔310的塔釜得到的第一重組分通入第二精餾塔320 (第二精餾塔320的塔板數(shù)為30，塔頂壓力為O. 02MPa,塔釜壓力為O. 03MPa,塔頂溫度為92攝氏度，塔釜溫度為134攝氏度)。從第二精餾塔320的塔頂?shù)玫捷^高純度的3-甲基吡啶(99. 9wt%)，塔釜得到含有3，5- 二甲基吡啶和3-甲基-5-乙基吡啶的第二重組分。接著，將從第二精餾塔320的塔釜得到的第二重組分通入第三精餾塔330 (第三精餾塔330的塔板數(shù)為35，塔頂壓力為O. OlMPa，塔釜壓力為O. 02MPa，塔頂溫度為104攝氏度，塔釜溫度為141攝氏度)，從第三精餾塔330的塔頂?shù)玫捷^高純度的3，5-二甲基吡啶(99. 0wt%)，塔釜得到較高純度的3-甲基-5-乙基吡啶(99. 5wt%)。并且，將從第一精餾塔310塔頂?shù)玫降牡谝惠p組分通入第四精餾塔340(第四精餾塔340的塔板數(shù)為41，塔頂壓力為O. 014MPa，塔釜壓力為O. 024MPa，塔頂溫度為26攝氏度，塔釜溫度為85攝氏度)，從第四精餾塔340的塔頂?shù)玫胶羞拎?其中可能含有少量的氨)，塔釜得到3-甲基哌啶(99. 5wt%)。接下來，將從第四精餾塔340塔頂?shù)玫降暮猩倭堪钡倪拎ねㄈ氲诙淠蛛x裝置350 (氣液分離罐溫度O攝氏度，壓力O. 018MPa)，分別得到氣相產(chǎn)物氨和液相產(chǎn)物吡啶(99.0wt%)o最終，經(jīng)過檢測，在該實施例中，經(jīng)過該反應(yīng)工藝所得3-甲基吡啶的總收率大于80%,純度可以到達(dá)99. 9% O 99. 0%)。實施例2本實施例采用上述的第二種實施方式對液態(tài)的3-甲基吡啶與所述副產(chǎn)物的混合物進(jìn)行分離。換句話說，本實施例采用圖3所示的制備3-甲基吡啶的方法，并利用圖6所示的3-甲基吡啶分離裝置來制備3-甲基吡啶。關(guān)于2-甲基-1，5-戊二胺的反應(yīng)的反應(yīng)以及反應(yīng)產(chǎn)物的第一冷凝分離與上述實施例I相同，在此省略其說明。與實施例1不同的是，接下來，將從第一冷凝分離裝置200得到的液態(tài)的3-甲基吡啶與所述副產(chǎn)物的混合物通入與第一冷凝分離裝置200相連的第五精餾塔301 (第五精餾塔的塔板數(shù)為33，塔頂壓力為O. 024MPa，塔釜壓力為O. 034MPa，塔頂溫度為36攝氏度，塔釜溫度為108攝氏度)，從第五精餾塔的塔頂?shù)玫胶猩倭堪焙瓦拎さ牡谌p組分，塔釜得到含有3-甲基哌啶、3-甲基吡唆、3，5-二甲基吡啶和3-甲基-5-乙基吡啶的第三重組分。接下來，將從第五精餾塔301的塔釜得 到的第三重組分通入與所述第五精餾塔301相連的第六精餾塔302 (第六精餾塔302的塔板數(shù)為57，塔頂壓力為O. 02MPa，塔釜壓力為O. 03MPa，塔頂溫度為80攝氏度，塔釜溫度為105攝氏度)，從第六精餾塔的塔頂?shù)玫捷^高純度的3-甲基哌啶(99. Owt%)，塔釜得到含有3-甲基吡啶、3，5- 二甲基吡啶和3-甲基-5-乙基吡啶的第四重組分。接下來，將從第六精餾塔302的塔釜得到的第四重組分通入與所述第六精餾塔302相連的第七精餾塔303 (第七精餾塔303的塔板數(shù)為30，塔頂壓力為O. OlMPa,塔釜壓力為O. 02MPa，塔頂溫度為75攝氏度，塔釜溫度為122攝氏度)，從第七精餾塔的塔頂?shù)玫捷^高純度的3-甲基吡啶(99. 9wt%)，塔釜得到含有3，5- 二甲基吡啶和3-甲基-5-乙基吡啶的混合物。接下來，將從第七精餾塔303塔釜得到的含有3，5-二甲基吡啶和3-甲基_5_乙基吡啶的混合物通入與所述第七精餾塔303相連的第八精餾塔304 (第八精餾塔304的塔板數(shù)為29，塔頂壓力為O. OlMPa，塔釜壓力為O. 02MPa，塔頂溫度為98攝氏度，塔釜溫度為137攝氏度)，從第八精餾塔的塔頂?shù)玫捷^高純度的3，5-二甲基吡啶(99. 0wt%)，塔釜得到較高純度的3-甲基-5-乙基吡啶(99. 2wt%)。此外，將從第五精餾塔301塔頂?shù)玫降牡谌p組分與所述第五精餾塔301相連的第三冷凝分離裝置305 (氣液分離罐溫度10攝氏度，壓力O. 027MPa)，分別得到氣相產(chǎn)物氨和液相產(chǎn)物吡啶(99. 0wt%)。最終，經(jīng)過檢測，在該實施例中，經(jīng)過該反應(yīng)工藝所得3-甲基吡啶的總收率大于80%,純度可以到達(dá)99. 9% O 99. 0%)。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和 描述了本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
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(fā)生反應(yīng)，得到反應(yīng)產(chǎn)物，所述反應(yīng)產(chǎn)物中含有3-甲基吡唆、H2、NH3以及副產(chǎn)物； 對所述反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行第一冷凝分離，分別得到氣態(tài)的H2與NH3的混合物和液態(tài)的3-甲基吡啶與所述副產(chǎn)物的混合物；以及 對所述液態(tài)的3-甲基吡啶與所述副產(chǎn)物的混合物進(jìn)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(chǎn)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對所述液態(tài)的3-甲基吡啶與所述副產(chǎn)物的混合物進(jìn)行分離具體包括 對所述液態(tài)的3-甲基吡啶與所述副產(chǎn)物的混合物進(jìn)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(jìn)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(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，對所述液態(tài)的3-甲基吡啶與所述副產(chǎn)物的混合物進(jìn)行分離還包括 對所述第二重組分進(jìn)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(tài)的H2與NH3的混合物進(jìn)行分離，分別得到H2和NH3 ； 對所述第一輕組分進(jìn)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(jìn)行提純，以得到提純后的吡啶。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對所述液態(tài)的3-甲基吡啶與所述副產(chǎn)物的混合物進(jìn)行分離包括 對所述液態(tài)的3-甲基吡啶與所述副產(chǎn)物的混合物進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，對所述液態(tài)的3-甲基吡啶與所述副產(chǎn)物的混合物進(jìn)行分離還包括 對所述第五重組分進(jìn)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(tài)的H2與NH3的混合物進(jìn)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(jìn)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(tǒng)，其特征在于，包括反應(yīng)裝置，所述反應(yīng)裝置設(shè)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(yīng)裝置中發(fā)生反應(yīng)而得到含有3-甲基吡啶的反應(yīng)產(chǎn)物； 第一冷凝分離裝置，所述第一冷凝分離裝置與所述反應(yīng)裝置相連以便對所述反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行冷凝分離得到氣態(tài)的H2與NH3的混合物和液態(tài)的3-甲基吡啶與副產(chǎn)物的混合物，其中所述副產(chǎn)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(tài)的3-甲基吡啶與副產(chǎn)物的混合物中分離3-甲基吡啶。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，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(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述反應(yīng)裝置是固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器或移動床反應(yīng)器。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，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(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述3-甲基吡啶分離裝置包括 第一精餾塔，所述第一精餾塔與所述第一冷凝分離裝置相連，所述第一精餾塔用于對所述液態(tài)的3-甲基吡啶與副產(chǎn)物的混合物進(jìn)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；以及 第二精餾塔，所述第二精餾塔與所述第一精餾塔相連，所述第二精餾塔用于對所述第一重組分進(jìn)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。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述第一精餾塔的塔板數(shù)為47，塔頂壓力為O. 02MPa，塔釜壓力為O. 03MPa,塔頂溫度為54°C，塔釜溫度為105°C ; 所述第二精餾塔的塔板數(shù)為30，塔頂壓力為O. 02MPa，塔釜壓力為O. 03MPa,塔頂溫度為92°C，塔釜溫度為134°C。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述3-甲基吡啶分離裝置還包括 第三精餾塔，所述第三精餾塔與所述第二精餾塔相連，所述第三精餾塔用于對所述第二重組分進(jìn)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； 第四精餾塔，所述第四精餾塔與所述第一精餾塔相連，所述第四精餾塔用于對所述第一輕組分進(jìn)行第四精餾，以分別得到吡啶和3-甲基哌啶；以及 第二冷凝分離裝置，所述第二冷凝分離裝置與所述第四精餾塔相連，所述第二冷凝分離裝置用于對來自第四精餾塔的所述吡啶通過第二冷凝進(jìn)行提純，以得到提純后的吡啶。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述第三精餾塔的塔板數(shù)為35，塔頂壓力為O. 02MPa，塔釜壓力為O. 03MPa,塔頂溫度為104°C，塔釜溫度為141 °C ; 所述第四精餾塔的塔板數(shù)為41，塔頂壓力為O. 014MPa，塔釜壓力為O. 024MPa,塔頂溫度為26°C，塔釜溫度為85°C ；所述第二冷凝分離裝置為溫度0°c、壓力為O. OlSMPa的氣液分離罐。
15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述3-甲基吡啶分離裝置包括 第五精餾塔，所述第五精餾塔與所述第一冷凝分離裝置相連，所述第五精餾塔用于對所述液態(tài)的3-甲基吡啶與所述副產(chǎn)物的混合物進(jìn)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； 第六精餾塔，所述第六精餾塔與所述第五精餾塔相連，所述第六精餾塔用于對所述第三重組分進(jìn)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；以及第七精餾塔，所述第七精餾塔與所述第六精餾塔相連，所述第七精餾塔用于對所述第四重組分進(jìn)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。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述第五精餾塔的塔板數(shù)為33，塔頂壓力為O. 024MPa，塔釜壓力為O. 034MPa,塔頂溫度為36°C，塔釜溫度為108°C ; 所述第六精餾塔的塔板數(shù)為57，塔頂壓力為O. 02MPa，塔釜壓力為O. 03MPa,塔頂溫度為80°C，塔釜溫度為105°C ； 所述第七精餾塔的塔板數(shù)為30，塔頂壓力為O. OlMPa，塔釜壓力為O. 02MPa,塔頂溫度為75°C，塔釜溫度為122°C。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述3-甲基吡啶分離裝置還包括 第八精餾塔，所述第八精餾塔與所述第七精餾塔相連，所述第八精餾塔用于對所述第五重組分進(jìn)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；以及 第三冷凝分離裝置，所述第三冷凝分離裝置與所述第五精餾塔相連，所述第三冷凝分離裝置用于對來自第五精餾塔的所述吡啶進(jìn)行提純，以得到提純后的吡啶。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述第八精餾塔的塔板數(shù)為29，塔頂壓力為O. OlMPa，塔釜壓力為O. 02MPa,塔頂溫度為98°C，塔釜溫度為137°C ； 所述第三冷凝分離裝置為溫度10°C、壓力為O. 027MPa的氣液分離罐。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種制備3-甲基吡啶的方法及系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明實施例的制備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(fā)生反應(yīng)，得到反應(yīng)產(chǎn)物,所述反應(yīng)產(chǎn)物中含有3-甲基吡啶、H2、NH3以及副產(chǎn)物；對所述反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行第一冷凝分離，得到氣態(tài)的H2與NH3的混合物和液態(tài)的3-甲基吡啶與所述副產(chǎn)物的混合物；以及對所述液態(tài)的3-甲基吡啶與所述副產(chǎn)物的混合物進(jìn)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(chǎn)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。
文檔編號C01B3/50GK103044317SQ20131000513
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月7日
發(fā)明者韓明漢, 丁佐純, 王金福 申請人:清華大學(xué)