N-甲酰吗啉(NFM)

1. 基本信息

• 化学名：4-甲酰基吗啉

• 英文名：N-Formylmorpholine, 4-Morpholinecarboxaldehyde

• 化学式：C₅H₉NO₂

• CAS号：4394-85-8

• 结构式：

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      O
      ||
      C
     /  \
  H-N    O
    |    |
  CH₂─CH₂
    |    |
  CH₂─CH₂

  （可以理解为吗啉环（-N(CH₂CH₂)₂O-）的氮原子上连接了一个甲酰基（-CHO））

2. 物理化学性质

• 外观：无色透明的液体，有轻微的胺类气味。

• 沸点：约 244°C，具有高沸点特性。

• 熔点：约 20-21°C，因此在常温下可能是液体或固体，取决于具体环境温度。

• 密度：约 1.15 g/cm³ (20°C)。

• 溶解性：

• 能与水、醇、醚、苯等多种有机溶剂混溶。

• 对许多有机和无机化合物，尤其是芳烃，具有良好的溶解能力。

• 化学稳定性：化学性质相对稳定，但在强酸或强碱条件下，其酰胺键可能发生水解。

3. 主要用途

N-甲酰吗啉最重要的应用是作为物理溶剂，在石油化工和天然气净化领域发挥着关键作用。

1. 芳烃抽提溶剂

这是NFM最大和最主要的用途，尤其是在 BTX（苯、甲苯、二甲苯） 的提取和精制过程中。

• 工作原理：在混合的烃类物料（如催化重整油、裂解汽油）中，NFM对芳烃（如苯、甲苯）有很高的选择性和溶解能力，而对非芳烃（如烷烃、烯烃）的溶解度很低。

• 工艺过程：通过液-液萃取，芳烃被富集到NFM溶剂相中，而非芳烃则从萃余相中分离。然后，通过蒸馏等方式将芳烃与高沸点的NFM溶剂分离，得到高纯度的芳烃产品，而NFM则可循环使用。

• 优势：相比于传统的磺化法、二甘醇等溶剂，NFM具有毒性低、沸点高、损耗小、选择性好、腐蚀性小等优点，是现代芳烃抽提装置的优选溶剂。

2. 天然气和炼厂气脱硫

NFM对硫化氢（H₂S）和二氧化碳（CO₂）等酸性气体有良好的吸收能力，因此可用于天然气、合成气以及炼油厂副产气体的净化，脱除其中的酸性组分。

• 代表性工艺：Formox 工艺，就是使用NFM或其水溶液作为脱硫脱碳溶剂。

3. 其他用途

• 有机合成：作为高沸点、极性非质子溶剂，用于某些有机合成反应。

• 化学反应中间体：其结构中的甲酰基和酰胺键可以参与进一步的化学反应。

4. 安全性与注意事项

• 毒性：属于低毒到中等毒性物质。对眼睛、皮肤和呼吸道有刺激性。反复或长期接触可能对健康造成损害。

• 可燃性：不易燃，但其高温下的蒸气与空气可形成爆炸性混合物。

• 操作与储存：

• 应在通风良好的地方操作，并佩戴适当的个人防护装备（如防护眼镜、手套）。

• 储存于阴凉、干燥、通风处，远离火种和热源。

• 泄漏处理：用砂土或其他不燃材料吸收，收集到容器中进行处理。

总结

N-甲酰吗啉（NFM）是一种高效、环保的工业溶剂，其核心价值在于作为芳烃抽提和气体净化的优良溶剂。由于其出色的性能和相对较低的环境影响，它在现代石化工业中占据着不可替代的地位。