단위체

NMP는 다단계 증류 공정을 사용하여 용매를 끓는점보다 낮은 온도에서 구성 요소로 분리하여 재활용할 수 있습니다. 폐기물은 제거되고 깨끗한 용매가 남습니다. 사용된 NMP의 최대 95%를 회수할 수 있습니다. 배터리 제조업체는 한 달에 10,000~20,000개 이상의 NMP를 사용할 수 있으며, 이는 1년 동안 240,000개 이상의 NMP로 환산될 수 있습니다.
재활용은 새로운 NMP를 구매하고 한 번 사용 후 사용된 용매를 폐기하는 것보다 환경 친화적이며 비용 효율적인 대안입니다.
용매 재활용을 통해 낭비된 NMP를 회수하여 재사용할 수 있어 일회용 용매를 구매하고 폐기하는 비용을 줄일 수 있습니다. NMP의 재활용성은 용매로서 큰 이점인데, 사용되었을 때 다른 용매처럼 위험한 환경적 위협이 되지 않기 때문입니다.

N-메틸피롤리돈(NMP)은 극성 비프로틱 용매입니다. 높은 비등점, 강한 극성, 낮은 점도, 강한 용해성, 비부식성, 낮은 독성, 우수한 화학 및 열 안정성 등의 장점이 있습니다. 주로 방향족 추출, 아세틸렌, 올레핀 및 디올레핀의 정제 및 분리, 폴리머 용매 및 중합 용매 분야에서 사용됩니다. 국내 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리페닐렌 설파이드 및 기타 고강도 엔지니어링 플라스틱 및 고강도 섬유의 급속한 발전으로 N-메틸피롤리돈의 품질과 수요가 더 높은 요구 사항으로 제시되었습니다.

현재 N-메틸피롤리돈의 주요 산업 생산 공정은 세 가지입니다. a) -부티로락톤(GBL)과 모노메틸아민(MMA)을 반응시켜 N-메틸피롤리돈을 합성합니다. b) -부티로락톤과 혼합아민을 반응시켜 N-메틸피롤리돈을 합성합니다. c) 1,4-부탄디올 탈수소화 아민화를 통해 N-메틸피롤리돈을 제조합니다. 외국 N-메틸피롤리돈의 생산 능력은 주로 몇몇 대기업에 집중되어 있습니다. N-메틸피롤리돈 생산에 종사하는 국내 기업은 10개가 넘지만 장비 규모가 비교적 작고 원료 공급원이 많으며 제품 품질 안정성이 좋지 않습니다. 생산 기술을 개선해야 합니다. 현재 국내의 겉보기 N-메틸피롤리돈 연간 생산량은 53kt/a이며 연간 6%~8%의 비율로 증가하고 있습니다. NMP의 전망은 비교적 넓습니다.

NMP(C5H9NO, 분자량 99, 비등점 203도)의 pH는 =7~9입니다. 약알칼리성이며 약간의 암모니아 냄새가 납니다. 질소 헤테로고리 화합물에 속하는 무색에서 밝은 노란색의 투명한 유성 액체입니다. 화학적 안정성이 좋습니다. 중성 환경에서 비교적 안정합니다. 분자 구조에 피롤 고리가 있기 때문에 NMP는 알칼리성 환경에서 가수분해되기 쉽습니다. NMP는 수상의 히드록실기에 의해 산화되어 66가지 생성물을 생성할 수 있으며, 그 중 24가지를 식별할 수 있습니다. NMP는 산성 환경에서 물과 가수분해 반응을 거쳐 4-메틸아미노부티르산을 생성하고, 이는 추가로 석신산 세미아미드로 분해됩니다.

그리고 높은 열 안정성을 가지고 있습니다. 물과 공기가 없는 경우 분해 온도는 약 350도입니다. NMP의 색상은 200도에서 노란색으로 변하지만 사용에는 영향을 미치지 않습니다. NMP는 사용 중에 공기와 물에 부딪히면 분해 반응이 일어나기 쉽습니다. 산소와 물이 동시에 존재할 경우 NMP는 약 120-200도의 낮은 온도에서 가수분해 및 산화 반응을 겪을 수 있습니다.

NMP는 N-메틸- -피롤리디논; N-메틸- -피롤리돈, N-메틸- -부티로락탐, N-메틸-2-피롤리디논, N-메틸-2-피롤리돈, n-메틸피롤리디논, 1-메틸-2-피롤리디논 및 1-메틸-2-피롤리돈으로도 알려져 있으며, -부티로락톤의 유도체입니다. 분자식: C5H9NO, 분자량: 99.1311. NMP는 약간의 암모니아 냄새가 나는 무색 투명한 액체입니다. 극성이 높고 화학적, 열적으로 안정한 고비점 용매(비등점: 202도)입니다. 물, 알코올, 에테르, 케톤, 에틸 아세테이트, 클로로포름 및 벤젠과 완전히 혼합됩니다. 알킨, 올레핀, 디올레핀과 같은 불포화 탄화수소의 NMP에서의 용해도는 포화 탄화수소의 용해도보다 높습니다. 또한, 다양한 폴리머도 NMP에 용해될 수 있습니다.

사용된 원료에 따라 석시노니트릴 경로, -부티로락톤과 메틸아민의 축합, 4-산화된 메틸 부티레이트 방법, 1,4-석신산 경로와 같은 여러 가지 공정을 통한 NMP 제조가 개발되었습니다. 그러나 현재 업계에서 사용되는 유일한 공정은 -부티로락톤과 메틸아민의 축합입니다. 공정 기술은 모든 NMP 생산업체에서 유사하지만 주요 차이점은 -부티로락톤 중간체의 생산 방법입니다. BDO를 -부티로락톤으로 탈수소화한 다음 메틸아민과 축합하여 NMP를 생산하는 공정을 개발했습니다. 일본의 Mitsubishi Chemical Corporation은 말레산 무수물을 -부티로락톤으로 수소화하고 메틸아민과 축합하여 NMP를 생성하는 공정을 개발했습니다. 촉매 없이 -부티로락톤과 메틸아민을 축합하여 NMP를 합성하는 방법이 개발되었습니다. -부티로락톤과 메틸아민을 240–285도의 온도와 5.0–8.0 MPa의 압력에서 2–3시간 동안 반응시키고, 생성된 NMP를 분별 증류로 정제하여 고순도 생성물을 얻습니다. 반응식은 다음과 같습니다.

반응은 두 단계로 수행됩니다. 첫 번째 단계는 -부티로락톤과 메틸아민의 반응으로 N-메틸- -하이드록시부탄아마이드를 형성하는 것입니다. 이는 가역 반응이며 낮은 온도와 낮은 압력에서 수행할 수 있습니다. 두 번째 단계는 더 높은 온도와 압력에서 N-메틸- -하이드록시부탄아마이드를 탈수 및 고리화하여 NMP로 만드는 것입니다. 두 단계 반응은 오토클레이브에서 배치 방식으로 수행하거나 관형 반응기에서 연속적으로 수행할 수 있습니다.

NMP(204도)의 비등점은 원료인 -부티로락톤(206도)의 비등점과 매우 가깝기 때문에 분별 증류로 분리하기 어렵다. 따라서 -부티로락톤을 완전히 전환하기 위해 반응에 과량의 메틸아민을 적용하여(메틸아민 대 -부티로락톤의 몰비는 1.5~1.8) 제품 분리 공정을 간소화한다. 무수 메틸아민을 원료로 사용할 수 있지만 반응계에 약간의 물을 첨가하면 NMP의 선택성을 높일 수 있다. 반응 용액은 아민 제거탑에서 분별 증류를 거치는데, 이때 반응하지 않은 메틸아민은 상부에서 증류되어 반응기로 재순환된다. 탑의 하부 생성물은 가벼운 분획 제거탑에 도입되고, 나머지 물은 모두 탑 상부에서 증류된다. 가벼운 분획은 탑 상부 섹션의 사이드라인에서 수집된다. 가벼운 분획 제거탑의 하부 생성물을 무거운 분획 제거탑에 도입한다. 무거운 분획은 탑의 하부에서 제거되고, 고순도의 NMP는 상부에서 얻어진다. NMP의 수율은 -부티로락톤을 기준으로 최대 99%이다.

N-메틸-2-피롤리돈은 인체 피부, 위장관 및 호흡 기관에서 쉽게 흡수됩니다. 인체 피부를 통한 상업용 용매의 투과성은 연구에서 조사되었으며 N-메틸-2-피롤리돈의 투과율은 다른 용매보다 높은 것으로 나타났습니다. 대부분의 기관에 빠르게 분포되며 성기에는 비교적 높은 농도가 있습니다. 반복 노출은 불임의 원인 중 하나일 수 있습니다. N-메틸-2-피롤리돈의 분포 용적(Vd)은 0.7 L/kg이고 경구 또는 피부 투여 및 흡입 노출 후 혈장에서 변하지 않은 N-메틸-2-피롤리돈의 반감기는 각각 9~12시간 및 4시간입니다. N-메틸-2-피롤리돈은 시토크롬 P450(CYP1E)의 동형 1E에 의해 5-하이드록시-N-메틸-2-피롤리돈(5-HNMP)으로 수산화되고 N-메틸숙신이미드(MSI)로 산화됩니다. 그런 다음 MSI는 2-하이드록시-N-메틸숙신이미드(2-HMSI)로 수산화됩니다. 2-피롤리돈은 N-메틸-2-피롤리돈의 또 다른 대사 산물로 보고됩니다.
쥐의 경우 흡입, 경구, 피부 투여 후 빠르게 흡수되어 유기체 전체에 분포되고 주로 수산화되어 극성 화합물로 제거되며 이는 소변을 통해 배출됩니다. 투여량의 약 80%가 24시간 이내에 대사산물과 함께 배출됩니다. 설치류의 경우 소변이 용량에 따라 노란색으로 변하는 것이 관찰됩니다. 주요 대사산물은 5-hydroxy-N-methyl-2-pyrrolidone입니다.