专利名称：制备3-甲基吡啶的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及制备3-甲基吡啶的方法和系统。
背景技术：
作为一种重要的精细化工原料，3-甲基吡啶不仅在医药领域和农药领域有广泛应用，还能够用作合成香料、染料、溶剂、酒精变性剂和橡胶硫化促进剂等的中间体，用途非常广泛。工业上曾经采用过的3-甲基吡啶的生产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、铵)为原料)，其中醛氨法是目前3-甲基吡啶的主要生产方法。但是，3-甲基吡啶仅是该法的副产物，催化剂的低选择性是一个很突出的问题。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剂价格昂贵，容易失活，这限制了其在工业上的应用。另一方面，在反应产物的分离方面也存在着一些问题。例如，，虽然副产物3-甲基哌啶与3-甲基吡啶的沸点相差十几度，但是因为性质相似，在对产品的纯度有一定的要求时，需要较高的回流比才能满足分离要求，从而能耗较高。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种能够有效制备3-甲基吡啶的方法。本发明的另一个目的在于提出一种能够有效制备3-甲基吡啶的系统。根据本发明第一方面实施例的制备3-甲基吡啶的方法，制备3-甲基吡啶的方法，包括以下步骤使2-甲基-1，5-戊二胺在催化剂的作用下发生反应，得到反应产物，所述反应产物中含有3-甲基吡唆、H2、NH3以及副产物；对所述反应产物进行第一冷凝分离，得到气态的H2与NH3的混合物和液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物；以及对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行分离，得到3-甲基吡啶，其中，所述催化剂中含有Y-Al2O3，所述副产物包括吡啶、3-甲基哌啶、3，5- 二甲基吡唆、3-甲基-5-乙基吡啶。根据本发明的实施例的制备3-甲基吡啶的方法，采用了催化剂中富含Y-Al2O3,而Y -Al2O3是一种活性很强的催化剂，能够有效地以2-甲基-1，5-戊二胺为原料制备3-甲基吡啶，且安全可靠，催化剂耐失活能力大大提高，并且可以显著降低生产成本。根据本发明的实施例，作为原料的2-甲基-1，5-戊二胺的来源并不受特别限制，例如，可以来源于己二腈工艺的副产物2-甲基戊二腈经过加氢得到。通过对己二腈工艺的副产物的进一步利用，可以提高整个工艺的经济价值。根据本发明的实施例，所述催化剂中还含有选自α-Α1203、δ -Al2O3^ Π_Α1203、κ -Al2O3-, Y _Α1203、θ _Α1203、X —Al2O3 和 P —Al2O3 中的任一种。根据本发明的一些实施例，对所述液态的3 -甲基吡啶与所述副产物的混合物进行分离具体包括对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行第一精馏，分别得到第一轻组分和第一重组分，所述第一轻组分含有吡啶与3-甲基哌啶，所述第一重组分含有3-甲基吡唆、3，5- 二甲基吡啶与3-甲基-5-乙基吡啶；和对所述第一重组分进行第二精馏，分别得到第二轻组分和第二重组分，所述第二轻组分为3-甲基吡啶，所述第二重组分含有3，5- 二甲基吡啶与3-甲基-5-乙基吡啶。由于相似相容原理，NH3在含3-甲基吡啶的液体混合物中具有一定的溶解性，存在难以一次性彻底分离的问题(即难以通过第一冷凝分离而将NH3从含3-甲基吡啶的液体混合物中彻底分离出来)，这除了会影响产品的质量，也会增加分离的成本。而根据本发明的上述实施例，通过对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行第一精馏，残留的极少量的NH3可以作为第一轻组分中的成分而被分离(作为一例，例如可以如后述混杂在第四精馏的吡啶中)，从而可以进一步提高3-甲基吡啶的品质。此外，根据上述实施例，通过第一精馏可以成功地将3-甲基哌啶与3-甲基吡啶进行有效地分离，从而有助于进一步提闻3-甲基卩比唳的广品品质。在进一步的示例中，对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行分离还包括对所述第二重组分进行第三精馏，分别得到3，5- 二甲基吡啶和3-甲基-5-乙基吡啶；对所述气态的H2与NH3的混合物进行分离，分别得到H2和NH3 ;对所述第一轻组分进行第四精馏，以分别得到吡啶和3-甲基哌啶；和对所述第四精馏得到的所述吡啶通过第二冷凝进行提纯，以得到提纯后的吡啶。需要说明的是，第四精馏得到的吡啶中可能含有少量的氨气，为了得到高纯的吡啶，可以对其进行进一步冷凝处理。此外，需要说明的是，气态的H2与NH3的混合物进行分离方法没有特殊的限制，例如可以采用冷凝法、吸收法和吸附法等。吸收法在气体分离方面应用较广，氨吸收剂主要有水、有机溶剂、无机盐等。吸附法因为吸附剂再生易于操作，能耗低，目前研究较多，氨吸附剂主要有活性炭、硅胶、氧化铝、沸石分子筛等目前国内应用较广的冷凝分离法或水吸收法进行H2与NH3的分离。 根据本发明的另一些实施例，对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行分离包括对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行第五精馏，分别得到第三轻组分和第三重组分，所述第三轻组分含有吡啶，所述第三重组分含有3-甲基哌啶、3-甲基吡啶、3，5- 二甲基吡啶与3-甲基-5-乙基吡啶；对所述第三重组分进行第六精馏，分别得到第四轻组分和第四重组分，所述第四轻组分为3-甲基哌啶，所述第四重组分含有3-甲基吡唆、3，5-二甲基吡啶与3-甲基-5-乙基吡啶；和对所述第四重组分进行第七精馏，分别得到第五轻组分和第五重组分，其中，所述第五轻组分为3-甲基吡啶，所述第五重组分含有3，5- 二甲基吡啶和3-甲基-5-乙基吡啶。在进一步的示例中，对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行分离还包括对所述第五重组分进行第八精馏，分别得到3，5- 二甲基吡啶和3-甲基-5-乙基吡啶；对所述气态的H2与NH3的混合物进行分离，分别得到H2和NH3 ;和对所述第三轻组分通过第三冷凝进行提纯，以得到提纯后的吡啶。同样地，需要说明的是，第三轻组分中可能含有少量的氨气，为了得到高纯的吡啶，可以对第三轻组分进行进一步冷凝处理。
根据本发明第二方面实施例的用于制备3-甲基吡啶的系统，包括反应装置，所述反应装置设置有催化剂，所述催化剂中含有Y-Al2O3，以便使2-甲基-1，5-戊二胺在所述反应装置中发生反应而得到含有3-甲基吡啶的反应产物；第一冷凝分离装置，所述第一冷凝分离装置与所述反应装置相连以便对所述反应产物进行冷凝分离得到气态的H2与NH3的混合物和液态的3-甲基吡啶与副产物的混合物，其中所述副产物包括吡唆、3-甲基哌啶、3，5-二甲基吡唆、3-甲基-5-乙基吡啶；以及3-甲基吡啶分离装置，所述3-甲基吡啶分离装置用于从所述态的3-甲基吡啶与副产物的混合物中分离3-甲基吡啶。根据本发明的用于制备3-甲基吡啶的系统，采用的催化剂中富含Y-Al2O3，而Y -Al2O3是一种活性很强的催化剂，能够有效地以2-甲基-1，5-戊二胺为原料制备3-甲基吡啶，且安全可靠，催化剂耐失活能力大大提高，并且可以显著降低生产成本。根据本发明的实施例，所述催化剂中还可以含有选自α-Α1203、δ _Α1203、Π_Α1203、κ -Al2O3-, Y-Al2O3、θ —Α1203、χ-Al2O3 和 P-Al2O3 中的任一种。根据本发明的一些实施例，所述第一冷凝分离装置为温度-15°C、压力为O.1MPa的气液分离罐。根据本发明的一些实施例，所述3-甲基吡啶分离装置包括第一精馏塔，所述第一精馏塔与所述第一冷凝分离装置相连，所述第一精馏塔用于对所述液态的3-甲基吡啶与副产物的混合物进行第一精馏，分别得到第一轻组分和第一重组分，所述第一轻组分含有吡啶与3-甲基哌啶，所述第一重组分含有3-甲基吡唆、3，5-二甲基吡啶与3-甲基-5-乙基吡啶；以及第二精馏塔，所述第二精馏塔与所述第一精馏塔相连，所述第二精馏塔用于对所述第一重组分进行第二精馏，分别得到第二轻组分和第二重组分，所述第二轻组分为3-甲基吡啶，所述第二重组分含有3，5- 二甲基吡啶与3-甲基-5-乙基吡啶。在本发明的一些示例中，所述第一精馏塔的塔板数为47，塔顶压力为O. 02MPa，塔釜压力为O. 03MPa, 塔顶温度为54°C，塔釜温度为105°C ;所述第二精馏塔的塔板数为30，塔顶压力为O. 02MPa，塔釜压力为O. 03MPa,塔顶温度为92°C，塔釜温度为134°C。在本发明的一些示例中，所述3-甲基吡啶分离装置还包括第三精馏塔，所述第三精馏塔与所述第二精馏塔相连，所述第三精馏塔用于对所述第二重组分进行第三精馏，分别得到3，5- 二甲基吡啶和3-甲基-5-乙基吡啶；第四精馏塔，所述第四精馏塔与所述第一精馏塔相连，所述第四精馏塔用于对所述第一轻组分进行第四精馏，以分别得到吡啶和3-甲基哌啶；以及第二冷凝分离装置，所述第二冷凝分离装置与所述第四精馏塔相连，所述第二冷凝分离装置用于对来自第四精馏塔的所述吡啶通过第二冷凝进行提纯，以得到提纯后的批唳。需要说明的是，还可以利用现有的分离装置对于第一冷凝装置处理得到的气态的H2与NH3的混合物进行分离来分别获得H2与NH3。在本发明的进一步的示例中，所述第三精馏塔的塔板数为35，塔顶压力为0.02MPa，塔釜压力为0.03MPa，塔顶温度为104°C，塔釜温度为141°C ;所述第二精馏塔的塔板数为41，塔顶压力为O. 014MPa，塔釜压力为O. 024MPa,塔顶温度为26°C，塔釜温度为850C ;所述第二冷凝分离装置为温度0°C、压力为O. 018MPa的气液分离罐。根据本发明的另一些实施例，所述3-甲基吡啶分离装置包括第五精馏塔，所述第五精馏塔与所述第一冷凝分离装置相连，所述第五精馏塔用于对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行第五精馏，分别得到第三轻组分和第三重组分，所述第三轻组分含有吡啶，所述第三重组分含有3-甲基哌啶、3-甲基吡啶、3，5-二甲基吡啶与3-甲基-5-乙基吡啶；第六精馏塔，所述第六精馏塔与所述第五精馏塔相连，所述第六精馏塔用于对所述第三重组分进行第六精馏，分别得到第四轻组分和第四重组分，所述第四轻组分为3-甲基哌啶，所述第四重组分含有3-甲基吡啶、3，5-二甲基吡啶与3-甲基-5-乙基吡啶；以及第七精馏塔，所述第七精馏塔与所述第六精馏塔相连，所述第七精馏塔用于对所述第四重组分进行第七精馏，分别得到第五轻组分和第五重组分，其中，所述第五轻组分为3-甲基吡啶，所述第五重组分含有3，5- 二甲基吡啶和3-甲基-5-乙基吡啶。在本发明的一些示例中，所述第五精馏塔的塔板数为33，塔顶压力为O. 024MPa，塔釜压力为0.034MPa，塔顶温度为36°C，塔釜温度为108°C ;所述第六精馏塔的塔板数为57，塔顶压力为O. 02MPa，塔釜压力为O. 03MPa,塔顶温度为80°C，塔釜温度为105°C ;所述第七精馏塔的塔板数为30，塔顶压力为O. OlMPa,塔釜压力为O. 02MPa,塔顶温度为75°C，塔釜温度为122°C。在本发明的一些示例中，所述3-甲基吡啶分离装置还包括第八精馏塔，所述第八精馏塔与所述第七精馏塔相连，所述第八精馏塔用于对所述第五重组分进行第八精馏，分别得到3，5-二甲基吡啶和3-甲基-5-乙基吡啶；以及第三冷凝分离装置，所述第三冷凝分离装置与所述第五精馏塔相连，所述第三冷凝分离装置用于对来自第五精馏塔的所述吡啶进行提纯，以得到提纯后的吡啶。在进一步的示例中，所述第八精馏塔的塔板数为29，塔顶压力为O. OlMPa，塔釜压力为O. 02MPa,塔顶温度为98°C，塔釜温度为137°C ;所述第三冷凝分离装置为温度10°C、压力为O. 027MPa的气液分离罐。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中，图1显示了根据本发明的制备3-甲基吡啶的方法的流程示意图；图2显示了根据本发明一个实施例的制备3-甲基吡啶的方法的流程示意图；图3显示了根据本发明另一个实施例的制备3-甲基吡啶的方法的流程示意图；图4显示了根据本发明的用于制备3-甲基吡啶的系统的示意图；图5显示了根据本发明的一个实施例的3-甲基吡啶分离装置的示意图；图6显示了根据本发明的另一个实施例的3-甲基吡啶分离装置的示意图。
具体实施例方式下面通过具体实施例对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是说明性的，不以任何方式限制本发明的保护范围。另外，在下列实施例中所采用的材料均为已知的并且可以通过商业手段获得的，除非明确指出，所采用的装置可以为本领域中常用的设备。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语"连接"应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。此外，术语"第一"、"第二"等类似术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。首先，参考图1 6描述根据本发明实施例的制备3-甲基吡啶的方法。制备3-甲基吡啶的工艺路线具体流程如下(I)首先，通过反应装置100使2-甲基-1，5-戊二胺在催化剂的作用下发生反应，得到反应产物。所述反应产物中含有3-甲基吡唆、H2, NH3以及副产物。其中，所述催化剂中含有Y-Al2O3，所述副产物包括吡啶、3-甲基哌啶、3，5- 二甲基吡唆、3-甲基-5-乙基批啶。(2)接着，将所述反应产物导入第一冷凝装置200进行第一冷凝分离，分别得到气态的H2与NH3的混合物和液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物。(3)最后，通过3-甲基吡啶分离装置300对所述液态的3_甲基吡啶与所述副产物的混合物进行分离，得到3-甲基吡啶。具体地，通过3-甲基吡啶分离装置300对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行分离包括2种优选的实施方式，即图2所示的实施方式和图3所示的实施方式，其中所采用的3-甲基吡啶装置分别对应于图5和图6所示的两种3-甲基吡啶分离装置。下面，首先结合图2 和图5描述第一种实施方式。3-101)对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物通过与第一冷凝分离装置200相连的第一精馏塔310进行第一精馏，分别得到第一轻组分和第一重组分。其中，所述第一轻组分含有吡啶与3-甲基哌啶，所述第一重组分含有3-甲基吡啶、3，5-二甲基吡啶与3-甲基-5-乙基吡啶。其中，所述第一精馏塔310的塔板数为47，塔顶压力为O. 02MPa,塔釜压力为O. 03MPa,塔顶温度为54°C，塔釜温度为105°C。3-102)为了进一步纯化所得到的含有3-甲基吡啶的产物，对所述第一重组分通过与第一精馏塔310相连的第二精馏塔320进行第二精馏，分别得到第二轻组分和第二重组分。其中，所述第二轻组分为3-甲基吡啶，所述第二重组分含有3，5-二甲基吡啶与3-甲基-5-乙基吡啶。其中，所述第二精馏塔的塔板数为30，塔顶压力为O. 02MPa，塔釜压力为O. 03MPa,塔顶温度为92°C，塔釜温度为134°C。为了对副产物进行进一步提纯并利用，优选进行如下处理。3-103)对所述第二重组分通过与第二精馏塔320相连进行第三精馏塔330进行第三精馏，分别得到3，5-二甲基吡啶和3-甲基-5-乙基吡啶。其中，所述第三精馏塔的塔板数为35，塔顶压力为O. 02MPa，塔釜压力为O. 03MPa,塔顶温度为104°C，塔釜温度为141°C3-104)对所述第一轻组分通过与第一精馏塔310相连的第四精馏塔340进行第四精懼，以分别得到吡啶和3-甲基哌啶。其中，所述第四精馏塔的塔板数为41，塔顶压力为O. 014MPa，塔釜压力为O. 024MPa,塔顶温度为26°C，塔釜温度为85°C。3-105)对第四精馏塔340处理得到的所述吡啶通过与所述第四精馏塔340相连的第二冷凝分离装置350进行提纯，以得到提纯后的吡啶。其中，所述第二冷凝分离装置为温度O°C、压力为O. 018MPa的气液分离罐。另外，还可以通过常规的氢气和氨气分离装置对第一冷凝分离装置200分离得到的所述气态的H2与NH3的混合物进行分离，分别得到H2和NH3。接下来，结合图3和图6描述第二种实施方式。3-201)对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物通过与第一冷凝分离装置200相连的第五精馏塔301进行第五精馏，分别得到第三轻组分和第三重组分，所述第三轻组分含有吡啶，所述第三重组分含有3-甲基哌啶、3-甲基吡啶、3，5-二甲基吡啶与3-甲基-5-乙基吡啶。其中，所述第五精馏塔的塔板数为33，塔顶压力为O. 024MPa，塔釜压力为O. 034MPa,塔顶温度为36°C，塔釜温度为108°C。3-202)接着，对所述第三重组分通过与所述第五精馏塔301相连的第六精馏塔302进行第六精馏，分别得到第四轻组分和第四重组分，所述第四轻组分为3-甲基哌啶，所述第四重组分含有3-甲基吡啶、3，5- 二甲基吡啶与3-甲基-5-乙基吡唆。其中，所述第六精馏塔302的塔板数为57，塔顶压力为O. 02MPa,塔釜压力为O. 03MPa,塔顶温度为80°C，塔釜温度为105 °C3-203)接下来，对所述第四重组分通过与所述第六精馏塔302相连的第七精馏塔303进行第七精馏，分别得到第五轻组分和第五重组分，其中，所述第五轻组分为3-甲基吡啶，所述第五重组分含有3，5-二甲基吡啶和3-甲基-5-乙基吡啶。其中，所述第七精馏塔的塔板数为30，塔顶压力为O. OlMPa，塔釜压力为O. 02MPa,塔顶温度为75°C，塔釜温度为122。。。为了对副产物进行进一步提纯并利用，优选进行如下处理。3-204)对所 述第五重组分通过与所述第七精馏塔303相连的第八精馏塔304进行第八精馏，分别得到3，5- 二甲基吡啶和3-甲基-5-乙基吡啶。其中，所述第八精馏塔的塔板数为29，塔顶压力为O. OlMPa，塔釜压力为O. 02MPa,塔顶温度为98°C，塔釜温度为137 0C ；3-305)对所述第三轻组分通过与所述第五精馏塔301相连的第三冷凝分离装置305进行第三冷凝进行提纯，以得到提纯后的吡啶。同样地，还可以通过常规的氢气和氨气分离装置对第一冷凝分离装置200分离得到的所述气态的H2与NH3的混合物进行分离，分别得到H2和NH3。下面结合附图描述根据本发明的优选实施例。实施例1本实施例采用上述的第一种实施方式对液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行分离。换句话说，本实施例采用图2所示的制备3-甲基吡啶的方法，并利用图5所示的3-甲基吡啶分离装置来制备3-甲基吡啶。首先，以2-甲基-1，5-戊二胺为原料，通入装填好催化剂的固定床反应器100(催化剂为Y-Al2O3,反应温度500°C，常压，2-甲基-1,5-戊二胺质量空速0.04351^)中进行反应，从反应器出来的反应产物的气体混合物含有3-甲基吡啶、氨和氢气，以及副产物，所述副产物含有吡啶、3-甲基哌啶、3，5- 二甲基吡啶、3-甲基-5-乙基吡啶。接着，将反应产物的气体混合物引入到第一冷凝分离装置200中(气液分离罐温度-15摄氏度，压力O.1MPa)。通过第一冷凝分离装置200，将氢气和大部分氨分离出去，得到气态的氢气和氨的混合物和液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物。其中，所述副产物包括吡啶、3-甲基哌啶、3，5- 二甲基吡唆、3-甲基-5-乙基吡啶。此外，还可能含有少量的氨。接下来，将从第一冷凝分离装置得到的液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物，通入第一精馏塔310中(第一精馏塔310的塔板数为47，塔顶压力为O. 02MPa，塔釜压力为O. 03MPa,塔顶温度为54摄氏度，塔釜温度为105摄氏度)，从第一精馏塔310的塔顶得到含有氨、吡啶和3-甲基哌啶的第一轻组分，塔釜得到含有3-甲基吡啶、3，5- 二甲基吡啶和3-甲基-5-乙基吡啶的第一重组分。接下来，将从第一精馏塔310的塔釜得到的第一重组分通入第二精馏塔320 (第二精馏塔320的塔板数为30，塔顶压力为O. 02MPa,塔釜压力为O. 03MPa,塔顶温度为92摄氏度，塔釜温度为134摄氏度)。从第二精馏塔320的塔顶得到较高纯度的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-乙基吡啶的第二重组分。接着，将从第二精馏塔320的塔釜得到的第二重组分通入第三精馏塔330 (第三精馏塔330的塔板数为35，塔顶压力为O. OlMPa，塔釜压力为O. 02MPa，塔顶温度为104摄氏度，塔釜温度为141摄氏度)，从第三精馏塔330的塔顶得到较高纯度的3，5-二甲基吡啶(99. 0wt%)，塔釜得到较高纯度的3-甲基-5-乙基吡啶(99. 5wt%)。并且，将从第一精馏塔310塔顶得到的第一轻组分通入第四精馏塔340(第四精馏塔340的塔板数为41，塔顶压力为O. 014MPa，塔釜压力为O. 024MPa，塔顶温度为26摄氏度，塔釜温度为85摄氏度)，从第四精馏塔340的塔顶得到含有吡啶(其中可能含有少量的氨)，塔釜得到3-甲基哌啶(99. 5wt%)。接下来，将从第四精馏塔340塔顶得到的含有少量氨的吡啶通入第二冷凝分离装置350 (气液分离罐温度O摄氏度，压力O. 018MPa)，分别得到气相产物氨和液相产物吡啶(99.0wt%)o最终，经过检测，在该实施例中，经过该反应工艺所得3-甲基吡啶的总收率大于80%,纯度可以到达99. 9% O 99. 0%)。实施例2本实施例采用上述的第二种实施方式对液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行分离。换句话说，本实施例采用图3所示的制备3-甲基吡啶的方法，并利用图6所示的3-甲基吡啶分离装置来制备3-甲基吡啶。关于2-甲基-1，5-戊二胺的反应的反应以及反应产物的第一冷凝分离与上述实施例I相同，在此省略其说明。与实施例1不同的是，接下来，将从第一冷凝分离装置200得到的液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物通入与第一冷凝分离装置200相连的第五精馏塔301 (第五精馏塔的塔板数为33，塔顶压力为O. 024MPa，塔釜压力为O. 034MPa，塔顶温度为36摄氏度，塔釜温度为108摄氏度)，从第五精馏塔的塔顶得到含有少量氨和吡啶的第三轻组分，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-乙基吡啶的第三重组分。接下来，将从第五精馏塔301的塔釜得 到的第三重组分通入与所述第五精馏塔301相连的第六精馏塔302 (第六精馏塔302的塔板数为57，塔顶压力为O. 02MPa，塔釜压力为O. 03MPa，塔顶温度为80摄氏度，塔釜温度为105摄氏度)，从第六精馏塔的塔顶得到较高纯度的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-乙基吡啶的第四重组分。接下来，将从第六精馏塔302的塔釜得到的第四重组分通入与所述第六精馏塔302相连的第七精馏塔303 (第七精馏塔303的塔板数为30，塔顶压力为O. OlMPa,塔釜压力为O. 02MPa，塔顶温度为75摄氏度，塔釜温度为122摄氏度)，从第七精馏塔的塔顶得到较高纯度的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。接下来，将从第七精馏塔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与所述第七精馏塔303相连的第八精馏塔304 (第八精馏塔304的塔板数为29，塔顶压力为O. OlMPa，塔釜压力为O. 02MPa，塔顶温度为98摄氏度，塔釜温度为137摄氏度)，从第八精馏塔的塔顶得到较高纯度的3，5-二甲基吡啶(99. 0wt%)，塔釜得到较高纯度的3-甲基-5-乙基吡啶(99. 2wt%)。此外，将从第五精馏塔301塔顶得到的第三轻组分与所述第五精馏塔301相连的第三冷凝分离装置305 (气液分离罐温度10摄氏度，压力O. 027MPa)，分别得到气相产物氨和液相产物吡啶(99. 0wt%)。最终，经过检测，在该实施例中，经过该反应工艺所得3-甲基吡啶的总收率大于80%,纯度可以到达99. 9% O 99. 0%)。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管已经示出和 描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
权利要求
1.一种制备3-甲基吡啶的方法，其特征在于，包括以下步骤 使2-甲基-1，5-戊二胺在催化剂的作用下发生反应，得到反应产物，所述反应产物中含有3-甲基吡唆、H2、NH3以及副产物； 对所述反应产物进行第一冷凝分离，分别得到气态的H2与NH3的混合物和液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物；以及 对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行分离，得到3-甲基吡啶， 其中，所述催化剂中含有Y-Al2O3, 所述副产物包括吡啶、3-甲基哌啶、3，5- 二甲基吡唆、3-甲基-5-乙基吡啶。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化剂中还含有选自α-Α1203、δ -Al2O3、π_Α1203、κ -Al2O3、θ _Α1203、χ —Al2O3 和 P —Al2O3 中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行分离具体包括 对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行第一精馏，分别得到第一轻组分和第一重组分，所述第一轻组分含有吡啶与3-甲基哌啶，所述第一重组分含有3-甲基吡啶、3，5- 二甲基吡啶与3-甲基-5-乙基吡啶；和 对所述第一重组分进行第二精馏，分别得到第二轻组分和第二重组分，所述第二轻组分为3-甲基吡啶，所述第二重组分含有3，5- 二甲基吡啶与3-甲基-5-乙基吡啶。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行分离还包括 对所述第二重组分进行第三精馏，分别得到3，5-二甲基吡啶和3-甲基-5-乙基吡啶； 对所述气态的H2与NH3的混合物进行分离，分别得到H2和NH3 ； 对所述第一轻组分进行第四精馏，以分别得到吡啶和3-甲基哌啶；和 对所述第四精馏得到的所述吡啶通过第二冷凝进行提纯，以得到提纯后的吡啶。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行分离包括 对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行第五精馏，分别得到第三轻组分和第三重组分，所述第三轻组分含有吡啶，所述第三重组分含有3-甲基哌啶、3-甲基吡啶、3，5-二甲基吡啶与3-甲基-5-乙基吡啶； 对所述第三重组分进行第六精馏，分别得到第四轻组分和第四重组分，所述第四轻组分为3-甲基哌啶，所述第四重组分含有3-甲基吡啶、3，5- 二甲基吡啶与3-甲基-5-乙基吡啶；和 对所述第四重组分进行第七精馏，分别得到第五轻组分和第五重组分，其中，所述第五轻组分为3-甲基吡啶，所述第五重组分含有3，5- 二甲基吡啶和3-甲基-5-乙基吡啶。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行分离还包括 对所述第五重组分进行第八精馏，分别得到3，5-二甲基吡啶和3-甲基-5-乙基吡啶； 对所述气态的H2与NH3的混合物进行分离，分别得到H2和NH3 ;和 对所述第三轻组分通过第三冷凝进行提纯，以得到提纯后的吡啶。
7.一种用于制备3-甲基吡啶的系统，其特征在于，包括反应装置，所述反应装置设置有催化剂，所述催化剂中含有Y-Al2O3,以便使2-甲基-1，5-戊二胺在所述反应装置中发生反应而得到含有3-甲基吡啶的反应产物； 第一冷凝分离装置，所述第一冷凝分离装置与所述反应装置相连以便对所述反应产物进行冷凝分离得到气态的H2与NH3的混合物和液态的3-甲基吡啶与副产物的混合物，其中所述副产物包括吡啶、3-甲基哌啶、3，5- 二甲基吡唆、3-甲基-5-乙基吡啶；以及 3-甲基吡啶分离装置，所述3-甲基吡啶分离装置用于从所述态的3-甲基吡啶与副产物的混合物中分离3-甲基吡啶。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述催化剂中还含有选自α_Α1203、δ -Al2O3、π_Α1203、κ -Al2O3、θ _Α1203、χ —Al2O3 和 P —Al2O3 中的一种或多种。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述反应装置是固定床反应器、流化床反应器或移动床反应器。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一冷凝分离装置为温度_15°C、压力为O.1MPa的气液分离罐。
11.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述3-甲基吡啶分离装置包括 第一精馏塔，所述第一精馏塔与所述第一冷凝分离装置相连，所述第一精馏塔用于对所述液态的3-甲基吡啶与副产物的混合物进行第一精馏，分别得到第一轻组分和第一重组分，所述第一轻组分含有吡啶与3-甲基哌啶，所述第一重组分含有3-甲基吡啶、3，5- 二甲基吡啶与3-甲基-5-乙基吡啶；以及 第二精馏塔，所述第二精馏塔与所述第一精馏塔相连，所述第二精馏塔用于对所述第一重组分进行第二精馏，分别得到第二轻组分和第二重组分，所述第二轻组分为3-甲基吡啶，所述第二重组分含有3，5- 二甲基吡啶与3-甲基-5-乙基吡啶。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于， 所述第一精馏塔的塔板数为47，塔顶压力为O. 02MPa，塔釜压力为O. 03MPa,塔顶温度为54°C，塔釜温度为105°C ; 所述第二精馏塔的塔板数为30，塔顶压力为O. 02MPa，塔釜压力为O. 03MPa,塔顶温度为92°C，塔釜温度为134°C。
13.根据权利要求11或12所述的系统，其特征在于，所述3-甲基吡啶分离装置还包括 第三精馏塔，所述第三精馏塔与所述第二精馏塔相连，所述第三精馏塔用于对所述第二重组分进行第三精馏，分别得到3，5-二甲基吡啶和3-甲基-5-乙基吡啶； 第四精馏塔，所述第四精馏塔与所述第一精馏塔相连，所述第四精馏塔用于对所述第一轻组分进行第四精馏，以分别得到吡啶和3-甲基哌啶；以及 第二冷凝分离装置，所述第二冷凝分离装置与所述第四精馏塔相连，所述第二冷凝分离装置用于对来自第四精馏塔的所述吡啶通过第二冷凝进行提纯，以得到提纯后的吡啶。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于， 所述第三精馏塔的塔板数为35，塔顶压力为O. 02MPa，塔釜压力为O. 03MPa,塔顶温度为104°C，塔釜温度为141 °C ; 所述第四精馏塔的塔板数为41，塔顶压力为O. 014MPa，塔釜压力为O. 024MPa,塔顶温度为26°C，塔釜温度为85°C ；所述第二冷凝分离装置为温度0°c、压力为O. OlSMPa的气液分离罐。
15.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述3-甲基吡啶分离装置包括 第五精馏塔，所述第五精馏塔与所述第一冷凝分离装置相连，所述第五精馏塔用于对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行第五精馏，分别得到第三轻组分和第三重组分，所述第三轻组分含有吡啶，所述第三重组分含有3-甲基哌啶、3-甲基吡啶、3，5- 二甲基吡啶与3-甲基-5-乙基吡啶； 第六精馏塔，所述第六精馏塔与所述第五精馏塔相连，所述第六精馏塔用于对所述第三重组分进行第六精馏，分别得到第四轻组分和第四重组分，所述第四轻组分为3-甲基哌啶，所述第四重组分含有3-甲基吡啶、3，5-二甲基吡啶与3-甲基-5-乙基吡啶；以及第七精馏塔，所述第七精馏塔与所述第六精馏塔相连，所述第七精馏塔用于对所述第四重组分进行第七精馏，分别得到第五轻组分和第五重组分，其中，所述第五轻组分为3-甲基吡啶，所述第五重组分含有3，5- 二甲基吡啶和3-甲基-5-乙基吡啶。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于， 所述第五精馏塔的塔板数为33，塔顶压力为O. 024MPa，塔釜压力为O. 034MPa,塔顶温度为36°C，塔釜温度为108°C ; 所述第六精馏塔的塔板数为57，塔顶压力为O. 02MPa，塔釜压力为O. 03MPa,塔顶温度为80°C，塔釜温度为105°C ； 所述第七精馏塔的塔板数为30，塔顶压力为O. OlMPa，塔釜压力为O. 02MPa,塔顶温度为75°C，塔釜温度为122°C。
17.根据权利要求15或16所述的系统，其特征在于，所述3-甲基吡啶分离装置还包括 第八精馏塔，所述第八精馏塔与所述第七精馏塔相连，所述第八精馏塔用于对所述第五重组分进行第八精馏，分别得到3，5- 二甲基吡啶和3-甲基-5-乙基吡啶；以及 第三冷凝分离装置，所述第三冷凝分离装置与所述第五精馏塔相连，所述第三冷凝分离装置用于对来自第五精馏塔的所述吡啶进行提纯，以得到提纯后的吡啶。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于， 所述第八精馏塔的塔板数为29，塔顶压力为O. OlMPa，塔釜压力为O. 02MPa,塔顶温度为98°C，塔釜温度为137°C ； 所述第三冷凝分离装置为温度10°C、压力为O. 027MPa的气液分离罐。
全文摘要
本发明提供了一种制备3-甲基吡啶的方法及系统。根据本发明实施例的制备3-甲基吡啶的方法包括以下步骤使2-甲基-1,5-戊二胺在催化剂的作用下发生反应，得到反应产物,所述反应产物中含有3-甲基吡啶、H2、NH3以及副产物；对所述反应产物进行第一冷凝分离，得到气态的H2与NH3的混合物和液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物；以及对所述液态的3-甲基吡啶与所述副产物的混合物进行分离，得到3-甲基吡啶，其中，所述催化剂中含有γ-Al2O3，所述副产物包括吡啶、3-甲基哌啶、3,5-二甲基吡啶、3-甲基-5-乙基吡啶。
文档编号C01B3/50GK103044317SQ20131000513
公开日2013年4月17日 申请日期2013年1月7日 优先权日2013年1月7日
发明者韩明汉, 丁佐纯, 王金福 申请人:清华大学