1. 研究目的与意义

n-甲基吡咯烷酮(简称 nmp),属于氮杂环化合物,分子式为c₅h₉no,沸点 204℃,闪点95℃,为稍有氨味的液体,与水以任何比例混溶,几乎与所有溶剂(乙醇、乙醛、酮、芳香烃等)完全混合。nmp是一种极性的非质子传递溶剂, 沸点高、极性强、粘度低、溶解能力强、无腐蚀、毒性小、生物降解能力强、挥发度低、化学稳定性、热稳定性优良, 主要应用于石油化工、塑料工业、药品、农药、染料以及锂离子电池制造业等许多行业 ,广泛用于芳烃萃取,乙炔、烯烃、二烯烃的纯化,也用于聚合物的溶剂及聚合反应的介质,如聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯硫醚等工程塑料及芳纶纤维,另外还用于绝缘材料、农药、颜料、电子产品生产及清洁剂等方面 。

nmp的合成路线较多，但工业化的合成路线主要有3条: γ-丁内酯（gbl）与单甲基胺(mma)无催化连续生产nmp工艺、gbl与混合甲基胺，无催化连续生产nmp工艺和l,4-丁二醇脱氢-胺化制备nmp工艺。γ-丁内酯与甲胺无催化剂合成 nmp 的工艺是 e. spath 等人在1936年开发的,德国basf公司、美国 gaf 公司及日本三菱化成公司等相继建成的 nmp 生产装置都是采用此工艺,所不同的是原料γ-丁内酯生产路线不同。德国 basf公司 、美国gaf 公司采用1,4 -丁二醇为原料生产γ-丁内酯;而日本三菱化成公司则采用顺酐高压加氢工艺路线生产γ-丁内酯。这些公司的生产工艺基本相同，先将γ-丁内酯( gbl)和甲胺混合，混合后的原料进入高压反应器，反应一段时间后得到粗产品，粗产品经过分离最终得到产品n-甲基吡咯烷酮。目前, 我国生产 nmp 的企业也是采用γ-丁内酯与甲胺无催化剂合成nmp 的工艺。

nmp产品的应用市场随着新能源和新材料领域的发展不断拓宽 ,消费量也将大大增加。加之其在传统溶剂使用领域等持续增长,乐观估计 ,到2020年,国内nmp市场消费总量将达到 40万at/的水平 , 届时将存在较大的市场供应缺口。

2. 研究内容和预期目标

本课题主要研究内容是对年产5000吨的n-甲基吡咯烷酮的生产工艺过程中的合成工段进行工艺设计其中包括:

（1）对年产5000吨的n-甲基吡咯烷酮的合成工段进行工艺路线的选择和确定。

（2）进行合成工段物料衡算和热量衡算，得到各设备的进出物料流量,组成以及所需要的热量。

3. 研究的方法与步骤

1.通过查阅相关文献资料，进行项目调研，全面了解n-甲基吡咯烷酮生产方法，最终选择了γ-丁内酯和甲胺反应合成n-甲基吡咯烷酮的生产方法。

图1.1n-甲基吡咯烷酮合成方程式

4. 参考文献

[1]李仲县, 董文江, 封聚刚.n-甲基吡咯烷酮(nmp)最新生产技术和市场研究[j]. 甘肃科技, 2007(01):145-147.

[2]欧玉静,王晓梅,李春雷,朱亚龙.n-甲基吡咯烷酮的应用进展[j].化工新型材料,2017,45(08):270-272.

[3]贾太轩,姜雄华,冯世宏.n-甲基吡咯烷酮的最新研究进展[j].辽宁化工,2004(11):642-644.

5. 计划与进度安排

2022-3-02～2022-3-15 查阅文献，熟悉相关的专业知识及技能，完成文献翻译工作。并与指导教师进行学习和探讨，确定设计的初步方案，完成开题报告；

2022-3-16～2022-5-10 查找资料翻阅相关文献，设计工艺流程，选择最佳反应条件，进行系统的物料衡算及热量衡算，对主体及附属设备进行设计选型，确定设备类型及尺寸等；

2022-5-11～2022-5-25 利用cad软件绘图，手绘完成工艺流程图、设备图、布置图等，完成设计说明书；提交设计说明书查重；