Monômero

O NMP pode ser reciclado usando um processo de destilação de vários estágios para separar solventes em seus componentes em temperaturas abaixo do ponto de ebulição. Os resíduos são removidos e o solvente limpo é deixado. Você pode esperar recuperar até 95% do NMP usado. O fabricante da bateria pode usar mais de 10.000 a 20.000 NMP por mês, o que em um ano pode se traduzir em mais de 240.000 NMP.
A reciclagem é uma alternativa ambiental e econômica à compra de um novo NMP e ao descarte do solvente usado após um único uso.
Com a reciclagem de solventes, o NMP desperdiçado pode ser recuperado e reutilizado, reduzindo o custo de compra e descarte de solvente de uso único. A reciclabilidade do NMP é um grande benefício como solvente, pois não representa uma ameaça ambiental perigosa como outros solventes quando são usados.

N-metilpirrolidona (NMP) é um solvente aprótico polar. Ele tem as vantagens de alto ponto de ebulição, forte polaridade, baixa viscosidade, forte solubilidade, não corrosão, baixa toxicidade, boa estabilidade química e térmica, etc. É usado principalmente nos campos de extração aromática, purificação e separação de acetileno, olefinas e diolefinas, solventes de polímero e solventes de polimerização. Com o rápido desenvolvimento de poliamida doméstica, poliimida, sulfeto de polifenileno e outros plásticos de engenharia de alta resistência e fibras de alta resistência, a qualidade e a demanda de N-metilpirrolidona foram apresentadas com requisitos mais elevados.

Atualmente, existem três principais processos de produção industrial para N-metilpirrolidona: a) -butirolactona (GBL) e monometilamina (MMA) são reagidas para sintetizar N-metilpirrolidona; b) -butirolactona e aminas mistas Síntese de N-metilpirrolidona por reação; c) 1,4-Desidrogenação-aminação de butanodiol para preparar N-metilpirrolidona. A capacidade de produção de N-metilpirrolidona estrangeira está concentrada principalmente nas mãos de algumas grandes empresas. Existem mais de 10 empresas nacionais envolvidas na produção de N-metilpirrolidona, mas a escala do equipamento é relativamente pequena, a fonte de matérias-primas é muitas e a estabilidade da qualidade do produto é ruim. A tecnologia de produção precisa ser melhorada. Atualmente, a produção anual aparente doméstica de N-metilpirrolidona é de 53 kt/a e está crescendo a uma taxa anual de 6% a 8%. A perspectiva de NMP é relativamente ampla.

NMP (C5H9NO, peso molecular 99, ponto de ebulição 203 graus) tem um pH=7~9. É fracamente alcalino com um leve cheiro de amônia. É um líquido oleoso transparente incolor a amarelo claro pertencente a compostos heterocíclicos de nitrogênio. Tem boa estabilidade química. É relativamente estável em um ambiente neutro. Devido ao anel pirrol em sua estrutura molecular, NMP é propenso à hidrólise em um ambiente alcalino. NMP pode ser oxidado por hidroxila na fase aquosa para gerar 66 produtos, dos quais 24 podem ser identificados. NMP sofre uma reação de hidrólise em um ambiente ácido com água para gerar 4-ácido metilaminobutírico, que é posteriormente decomposto em semiamida de ácido succínico.

E tem alta estabilidade térmica. Na ausência de água e ar, a temperatura de decomposição é de cerca de 350 graus. Embora a cor do NMP fique amarela a 200 graus, isso não afeta seu uso. Quando o NMP encontra ar e água durante o uso, ele é propenso à reação de decomposição. Na presença de oxigênio e água ao mesmo tempo, o NMP pode sofrer reações de hidrólise e oxidação a uma temperatura baixa de cerca de 120-200 graus.

NMP, também conhecido como N-metil- -pirrolidinona; N-metil- -pirrolidona, N-metil- - butirolactama, N-metil-2-pirrolidinona, N-metil-2-pirrolidona, n-metilpirrolidinona, 1-metil-2-pirrolidinona e 1-metil-2-pirrolidona, é um derivado da -butirolactona. Fórmula molecular: C5H9NO, peso molecular: 99,1311. NMP é um líquido incolor e transparente com um leve cheiro de amônia. É um solvente de alta polaridade, quimicamente e termicamente estável e de alto ponto de ebulição (ponto de ebulição: 202 graus). É completamente miscível com água, álcool, éter, cetona, acetato de etila, clorofórmio e benzeno. A solubilidade de hidrocarbonetos insaturados, como alcinos, olefinas e diolefinas em NMP é maior do que a de hidrocarbonetos saturados. Além disso, uma variedade de polímeros também pode ser dissolvida em NMP.

Com base nas matérias-primas utilizadas, vários processos, como rota de succinonitrila, condensação de -butirolactona e metilamina, método de 4-butirato de metila oxidado e rota de ácido 1,4-succínico para fabricação de NMP foram desenvolvidos. No entanto, o único processo atualmente empregado na indústria é a condensação de -butirolactona e metilamina. As tecnologias de processo são semelhantes em todos os produtores de NMP, mas a principal diferença é o método de produção do intermediário -butirolactona. desenvolveu um processo que incluía a desidrogenação de BDO para -butirolactona e, em seguida, a condensação com metilamina para produzir NMP. A Mitsubishi Chemical Corporation do Japão desenvolveu um processo que incluía a hidrogenação de anidrido maleico para -butirolactona e condensação com metilamina para produzir NMP. A síntese de NMP pela condensação de -butirolactona e metilamina na ausência de um catalisador foi desenvolvida. -Butirolactona e metilamina reagem a uma temperatura de 240–285 graus e uma pressão de 5.0–8,0 MPa por 2–3 h, e o NMP resultante é purificado por destilação fracionada para obter um produto de alta pureza. Sua equação de reação é a seguinte:

A reação é realizada em duas etapas. A primeira etapa é a reação de -butirolactona com metilamina para formar N-metil- -hidroxibutanamida, que é uma reação reversível e pode ser realizada em temperaturas e pressões mais baixas. A segunda etapa é desidratar e ciclizar N-metil- -hidroxibutanamida para NMP sob temperaturas e pressões mais altas. As reações de duas etapas podem ser realizadas em lotes em uma autoclave ou continuamente em um reator tubular.

Como o ponto de ebulição do NMP (204 graus) é muito próximo ao da matéria-prima -butirolactona (206 graus), separá-los por destilação fracionada é difícil. Portanto, um grande excesso de metilamina é aplicado na reação (razão molar de metilamina para -butirolactona de 1,5 a 1,8) para conversão completa de -butirolactona, simplificando o processo de separação do produto. A metilamina anidra pode ser usada como matéria-prima, mas adicionar um pouco de água ao sistema de reação pode aumentar a seletividade do NMP. A solução de reação é submetida à destilação fracionada na torre de remoção de amina, na qual a metilamina não reagida é destilada do topo e reciclada para o reator. O produto inferior da torre é introduzido na torre de remoção de fração leve, e toda a água restante é destilada do topo da torre. A fração leve é ​​coletada da linha lateral na seção superior da torre. O produto inferior da torre de remoção de fração leve é ​​introduzido na torre de remoção de fração pesada. A fração pesada é removida do fundo da torre, e NMP de alta pureza é obtido do topo. O rendimento de NMP é de até 99% com base em -butirolactona.

A N-metil-2-pirrolidona é facilmente absorvida pela pele humana, tratos gastrointestinal e respiratório. A permeabilidade de solventes comerciais através da pele humana foi investigada em um estudo, e a taxa de permeabilidade da N-metil-2-pirrolidona foi considerada maior do que a de outros solventes. Ela é rapidamente distribuída na maioria dos órgãos, com uma concentração relativamente alta nos órgãos sexuais. Exposições repetidas podem ser uma das razões para a infertilidade. O volume de distribuição (Vd) da N-metil-2-pirrolidona é de 0,7 L/kg, e a meia-vida da N-metil-2-pirrolidona inalterada no plasma após administração oral ou dérmica e exposição por inalação são de 9–12 h e 4 h, respectivamente. N-metil-2-pirrolidona é hidroxilada para 5-hidroxi-N-metil-2-pirrolidona (5-HNMP) pela isoforma 1E do citocromo P450 (CYP1E) e oxidada para N-metilsuccinimida (MSI); MSI é então hidroxilada para 2-hidroxi-N-metilsuccinimida (2-HMSI). 2-Pirrolidona é relatada como outro metabólito de N-metil-2-pirrolidona.
Em ratos, é absorvido rapidamente após inalação, administração oral e dérmica, distribuído por todo o organismo e eliminado principalmente por hidroxilação em compostos polares, que são excretados pela urina. Cerca de 80% da dose administrada é excretada como ele e seus metabólitos dentro de 24 horas. Uma coloração amarela provavelmente dependente da dose da urina em roedores é observada. O principal metabólito é 5-hidroxi-N-metil-2-pirrolidona.