Monomeer

NMP kan worden gerecycled met behulp van een meertraps destillatieproces om oplosmiddelen te scheiden in componenten bij temperaturen lager dan het kookpunt. Afval wordt verwijderd en er blijft schoon oplosmiddel over. U kunt verwachten dat u tot 95% van de gebruikte NMP kunt terugwinnen. De batterijfabrikant kan meer dan 10,000 tot 20,000 NMP per maand gebruiken, wat in een jaar kan worden vertaald naar meer dan 240,000 NMP.
Recycling is een milieuvriendelijk en kostenbesparend alternatief voor het kopen van nieuwe NMP en het afvoeren van het gebruikte oplosmiddel na éénmalig gebruik.
Met oplosmiddelrecycling kan verspilde NMP worden teruggewonnen en hergebruikt, waardoor de kosten van de aanschaf en afvoer van oplosmiddel voor eenmalig gebruik worden verlaagd. De recyclebaarheid van NMP is een groot voordeel als oplosmiddel, omdat het geen gevaarlijke bedreiging voor het milieu vormt zoals andere oplosmiddelen wanneer ze zijn gebruikt.

N-methylpyrrolidon (NMP) is een polair aprotisch oplosmiddel. Het heeft de voordelen van een hoog kookpunt, sterke polariteit, lage viscositeit, sterke oplosbaarheid, niet-corrosie, lage toxiciteit, goede chemische en thermische stabiliteit, enz. Het wordt voornamelijk gebruikt Het wordt gebruikt op het gebied van aromatische extractie, zuivering en scheiding van acetyleen, olefinen en diolefinen, polymeeroplosmiddelen en polymerisatieoplosmiddelen. Met de snelle ontwikkeling van binnenlands polyamide, polyimide, polyfenyleensulfide en andere hoogwaardige technische kunststoffen en hoogwaardige vezels, zijn de kwaliteit en vraag naar N-methylpyrrolidon aan hogere eisen gesteld.

Momenteel zijn er drie belangrijke industriële productieprocessen voor N-methylpyrrolidon: a) -butyrolacton (GBL) en monomethylamine (MMA) worden omgezet om N-methylpyrrolidon te synthetiseren; b) -butyrolacton en gemengde aminen Synthese van N-methylpyrrolidon door reactie; c) 1,4-Butaandioldehydrogenering-aminering om N-methylpyrrolidon te bereiden. De productiecapaciteit van buitenlands N-methylpyrrolidon is voornamelijk geconcentreerd in de handen van een paar grote bedrijven. Er zijn meer dan 10 binnenlandse ondernemingen die zich bezighouden met de productie van N-methylpyrrolidon, maar de schaal van de apparatuur is relatief klein, de bron van grondstoffen is veel en de stabiliteit van de productkwaliteit is slecht. De productietechnologie moet worden verbeterd. Momenteel is de binnenlandse schijnbare jaarlijkse N-methylpyrrolidon-productie 53 kt/a en groeit deze met een jaarlijks tempo van 6% tot 8%. Het vooruitzicht van NMP is relatief breed.

NMP (C5H9NO, moleculair gewicht 99, kookpunt 203 graden) heeft een pH=7~9. Het is zwak alkalisch met een lichte ammoniakgeur. Het is een kleurloze tot lichtgele transparante olieachtige vloeistof die behoort tot stikstofheterocyclische verbindingen. Het heeft een goede chemische stabiliteit. Het is relatief stabiel in een neutrale omgeving. Vanwege de pyrroolring in zijn moleculaire structuur is NMP vatbaar voor hydrolyse in een alkalische omgeving. NMP kan worden geoxideerd door hydroxyl in de waterfase om 66 producten te genereren, waarvan er 24 kunnen worden geïdentificeerd. NMP ondergaat een hydrolysereactie in een zure omgeving met water om 4-methylaminoboterzuur te genereren, dat verder wordt ontleed tot barnsteenzuursemiamide.

En het heeft een hoge thermische stabiliteit. Bij afwezigheid van water en lucht is de ontledingstemperatuur ongeveer 350 graden. Hoewel de kleur van NMP geel wordt bij 200 graden, heeft dit geen invloed op het gebruik ervan. Wanneer NMP tijdens gebruik lucht en water tegenkomt, is het vatbaar voor een ontledingsreactie. In aanwezigheid van zuurstof en water tegelijkertijd kan NMP hydrolyse- en oxidatiereacties ondergaan bij een lage temperatuur van ongeveer 120-200 graden.

NMP, ook bekend als N-methyl- -pyrrolidinon; N-methyl- -pyrrolidon, N-methyl- -butyrolactam, N-methyl-2-pyrrolidinon, N-methyl-2-pyrrolidon, n-methylpyrrolidinon, 1-methyl-2-pyrrolidinon en 1-methyl-2-pyrrolidon, is een derivaat van -butyrolacton. Moleculaire formule: C5H9NO, moleculair gewicht: 99.1311. NMP is een kleurloze en transparante vloeistof met een lichte ammoniakgeur. Het is een hoogpolariteit, chemisch en thermisch stabiel hoogkokend oplosmiddel (kookpunt: 202 graden). Het is volledig mengbaar met water, alcohol, ether, keton, ethylacetaat, chloroform en benzeen. De oplosbaarheid van onverzadigde koolwaterstoffen zoals alkynen, olefinen en diolefinen in NMP is hoger dan die van verzadigde koolwaterstoffen. Daarnaast kunnen verschillende polymeren ook worden opgelost in NMP.

Op basis van de gebruikte grondstoffen werden verschillende processen ontwikkeld, zoals de succinonitrilroute, condensatie van -butyrolacton en methylamine, de 4-geoxideerde methylbutyraatmethode en de 1,4-barnsteenzuurroute voor de productie van NMP. Het enige proces dat momenteel in de industrie wordt gebruikt, is echter de condensatie van -butyrolacton en methylamine. De procestechnologieën zijn vergelijkbaar bij alle NMP-producenten, maar het belangrijkste verschil is de productiemethode voor het -butyrolacton-tussenproduct. ontwikkelde een proces dat de dehydrogenering van BDO tot -butyrolacton omvatte en vervolgens condenseerde met methylamine om NMP te produceren. Mitsubishi Chemical Corporation of Japan ontwikkelde een proces dat de hydrogenering van maleïnezuuranhydride tot -butyrolacton en condensatie met methylamine omvatte om NMP te produceren. Synthese van NMP door de condensatie van -butyrolacton en methylamine in afwezigheid van een katalysator werd ontwikkeld. -Butyrolacton en methylamine reageren bij een temperatuur van 240–285 graden en een druk van 50–8,0 MPa gedurende 2–3 uur, en de resulterende NMP wordt gezuiverd door fractionele destillatie om een ​​product met een hoge zuiverheid te verkrijgen. De reactievergelijking is als volgt:

De reactie wordt in twee stappen uitgevoerd. De eerste stap is de reactie van -butyrolacton met methylamine om N-methyl- -hydroxybutanamide te vormen, wat een omkeerbare reactie is en kan worden uitgevoerd bij lagere temperaturen en lagere druk. De tweede stap is het dehydrateren en cycliseren van N-methyl- -hydroxybutanamide tot NMP bij hogere temperaturen en druk. De tweestapsreacties kunnen batchgewijs worden uitgevoerd in een autoclaaf of continu in een buisreactor.

Omdat het kookpunt van NMP (204 graden) heel dicht bij dat van de grondstof -butyrolacton (206 graden) ligt, is het moeilijk om ze te scheiden door middel van fractionele destillatie. Daarom wordt een grote overmaat aan methylamine in de reactie toegepast (molaire verhouding van methylamine tot -butyrolacton van 1,5 tot 1,8) voor volledige omzetting van -butyrolacton, wat het productscheidingsproces vereenvoudigt. Watervrij methylamine kan als grondstof worden gebruikt, maar het toevoegen van wat water aan het reactiesysteem kan de selectiviteit van NMP verhogen. De reactieoplossing wordt onderworpen aan fractionele destillatie in de amineverwijderingstoren, waarin de niet-gereageerde methylamine van bovenaf wordt gedestilleerd en naar de reactor wordt gerecycled. Het onderste product van de toren wordt in de verwijderingstoren voor lichte fracties geïntroduceerd en al het resterende water wordt van bovenaf van de toren gedestilleerd. De lichte fractie wordt verzameld van de zijlijn op het bovenste gedeelte van de toren. Het onderste product van de verwijderingstoren voor lichte fracties wordt in de verwijderingstoren voor zware fracties geïntroduceerd. De zware fractie wordt van de bodem van de toren verwijderd en NMP van hoge zuiverheid wordt van bovenaf verkregen. De opbrengst van NMP is tot 99% op basis van -butyrolacton.

N-Methyl-2-pyrrolidon wordt gemakkelijk geabsorbeerd uit de menselijke huid, maag-darmkanaal en luchtwegen. De permeabiliteit van commerciële oplosmiddelen door de menselijke huid is onderzocht in een studie, en de permeabiliteitssnelheid van N-Methyl-2-pyrrolidon bleek hoger te zijn dan die van andere oplosmiddelen. Het wordt snel verdeeld in de meeste organen, met een relatief hoge concentratie in de geslachtsorganen. Herhaalde blootstelling kan een van de redenen zijn voor onvruchtbaarheid. Het distributievolume (Vd) van N-Methyl-2-pyrrolidon is 0.7 L/kg, en de halfwaardetijd van onveranderd N-Methyl-2-pyrrolidon in het plasma na orale of dermale toediening en inhalatieblootstelling zijn respectievelijk 9-12 uur en 4 uur. N-methylpyrrolidon wordt door de isovorm 1E van cytochroom P450 (CYP1E) gehyroxyleerd tot 5-hydroxy-N-methylpyrrolidon (5-HNMP) en geoxideerd tot N-methylsuccinimide (MSI); MSI wordt vervolgens gehyroxyleerd tot 2-hydroxy-N-methylsuccinimide (2-HMSI). 2-Pyrrolidon wordt gerapporteerd als een andere metaboliet van N-methylpyrrolidon.
Bij ratten wordt het snel opgenomen na inhalatie, orale en dermale toediening, verspreid door het organisme en voornamelijk geëlimineerd door hydroxylatie tot polaire verbindingen, die via de urine worden uitgescheiden. Ongeveer 80% van de toegediende dosis wordt binnen 24 uur uitgescheiden als metaboliet en zijn metabolieten. Een waarschijnlijk dosisafhankelijke gele verkleuring van de urine bij knaagdieren wordt waargenomen. De belangrijkste metaboliet is 5-hydroxy-N-methyl-2-pyrrolidon.