第一節(jié) 甲氧胺鹽酸鹽生產(chǎn)工藝流程 分析
文獻(xiàn)報(bào)道的甲氧胺鹽酸鹽合成方法較多,按原料分有亞硫酸氫鈉法、氨法及羥胺法等。
一、亞硫酸氫鈉法
季永新以亞硝酸鈉為原料,與亞硫酸氫鈉和二氧化硫反應(yīng)制得羥胺亞硫酸鈉,經(jīng)硫酸二甲酯甲基化后,再水解、中和及蒸餾制得甲氧胺,所制得的甲氧胺經(jīng)鹽酸酸化、濃縮及真空干燥得甲氧胺鹽酸鹽,其化學(xué)反應(yīng)式如下:
亞硫酸氫鈉法的化學(xué)反應(yīng)式
具體操作為:在帶回流攪拌的四口燒瓶中,于40℃以下,將173g 40%的亞硝酸鈉溶液滴入327g35%的亞硫酸氫鈉溶液中,保持半小時(shí)后,控制溫度不超過(guò)40℃,快速攪拌下通入SO2氣體,保持pH>5以上,當(dāng)溶液的顏色由紅色變?yōu)闊o(wú)色時(shí),停止通SO2。
向上述羥胺亞硫酸鈉鹽溶液中加入部分48%的NaOH溶液,使體系的pH>l1。在15℃以下,同時(shí)滴入(CH3)2SO4 1l0g及48%的NaOH 溶液200g進(jìn)行甲基化反應(yīng),滴加時(shí)間約2h。待甲基化終了后,用80%的H2SO 約50g調(diào)整pH值到1以下,在80℃以上加熱3h,待其冷卻至20℃以下,調(diào)pH值到8,保持半小時(shí),升溫蒸餾,用冰鹽水冷卻冷凝器,收集約150ml有氨味的透明液體即為甲氧胺水溶液。將上述甲氧胺水溶液加入帶冰鹽水回流冷凝的三口瓶中,滴加32%的鹽酸至微酸性,保持半小時(shí)后,加熱蒸去水分,再真空干燥,所得固體即為甲氧胺鹽酸鹽。
二、氨法
高棟華等利用亞硝酸鈉、氨水和二氧化硫?yàn)樵辖?jīng)拉???Raschig)反應(yīng)先合成一定濃度的羥胺二磺酸鹽,再在一定的溫度和pH條件下,與硫酸二甲酯進(jìn)行甲基化反應(yīng),然后水解得甲氧胺,將所制得的甲氧胺經(jīng)鹽酸酸化、濃縮及干燥后即得甲氧胺鹽酸鹽,其化學(xué)反應(yīng)式如下:
氨法的化學(xué)反應(yīng)式
通過(guò)探討各種因素對(duì)產(chǎn)品收率的影響,確定甲氧胺鹽酸鹽最優(yōu)化的工藝條件是:氨水與亞硝酸鈉以1.15:1投入反應(yīng)釜中,通入經(jīng)氮?dú)庀♂屵^(guò)的SO2[N2:SO2=6.3:1(w )],直至pH=3.8—2.5;用8%氫氧化鈉與8%氫氧化鉀(摩爾比為1:0.8)的混合溶液調(diào)。
整并控制pH=8,用硫酸二甲酯為甲基化劑,在催化劑聚乙二醇單醚單酯存在下,控制溫度15-20℃,進(jìn)行甲基化反應(yīng);調(diào)整pH≥12,將甲氧胺蒸出,用濃鹽酸吸收甲氧胺,生成甲氧胺鹽酸鹽溶液,加定量丁醇脫水,制得濃縮結(jié)晶液,冷卻至≤一5℃ 結(jié)晶,離心脫去母液,得高純度甲氧胺鹽酸鹽結(jié)晶。
三、羥胺法
高棟華等利用鹽酸羥胺為原料制成了甲氧胺鹽酸鹽嘲,據(jù) 分析 ,采用這種合成方法,原料成本可下降35%一40%,且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,其化學(xué)反應(yīng)式如下:
羥胺法的化學(xué)反應(yīng)式
其合成方法是將鹽酸羥胺溶于混合有機(jī)溶劑內(nèi),嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度和通氣速率,反應(yīng)結(jié)束后,蒸去有機(jī)溶劑得羥胺氧磺酸。將所制得的羥胺氧磺酸在乙腈或二甲基甲酰胺(DMF)溶劑中,在相轉(zhuǎn)移催化劑存在下,與過(guò)量的甲醇鈉反應(yīng),然后調(diào)整pH≥10,蒸餾即得甲氧胺溶液,然后與鹽酸反應(yīng),濃縮干燥即得甲氧胺鹽酸鹽。
四、硫酸羥胺法
另外,還可以以硫酸羥胺為原料,經(jīng)中和、甲基化、水解、成鹽及重結(jié)晶等工序而制得。
還可以以硫酸羥胺為原料,經(jīng)中和、甲基化、水解、成鹽及重結(jié)晶等工序而制得。
1、原理
NaHSO3 +NaNO2 +SO2→HO—N(SO3Na)2
HO—N(SO3Na)2+(CH3)2SO4→CH3ON(SO3Na)2+CH3OH+Na2SO4
CH3ON(SO3Na)2+ H2O+H2SO4→CH3ONH1/2 H2SO4 +1/2 H2SO4+ Na2SO4
CH3ONH1/2 H2SO4+NaOH→CH3ONH2+Na2SO4+ H2O
CH3ONH2+HCl→CH3ONH2•HCl
2、工藝
1)羥胺亞硫酸鈉鹽的臺(tái)成
在帶回流攪拌的四口燒瓶中,于40℃以下,將173 g 40%的亞硝酸鈉溶液滴人327 g 35%的亞硫酸氫鈉溶液中,保持半小時(shí)后,控制溫度不超過(guò)4℃ ,快速攪拌下通入SO2氣體.保持pH>5以上,當(dāng)溶液的顏色由紅色變?yōu)闊o(wú)色時(shí),停止通SO2。
2)甲基化
在上述羥胺亞硫酸鈉鹽溶液中加人部分48%的NaOH溶液,使體系的pH>11。在15℃以下,同時(shí)滴入(CH3)2SO4110 g及48%的NaOH溶液200 g,滴加時(shí)間約2 h。
3)水解、中和及蒸餾
在甲基化終了后,用80%的H2SO4 約50 g調(diào)整pH值到1以下,在80℃以上加熱3 h,待其冷卻至2o℃以下,調(diào)pH值到8,保持半小時(shí),升溫蒸餾,用過(guò)冰鹽水冷卻冷凝器,收集約150ml有氨味的透明液體。
4)鹽酸化、重結(jié)晶及干燥
將上述甲氧胺水溶液加入帶冰鹽水回流冷凝的三口瓶中,滴加32%的鹽酸至微酸性,保持半小時(shí)后。加熱蒸去水分,再真空干燥,所得固體即為甲氧胺鹽酸鹽。
第二節(jié) 國(guó)外甲氧胺鹽酸鹽生產(chǎn)工藝發(fā)展階段比較
中國(guó)和印度已逐步成為世界中間體的主要生產(chǎn)國(guó),其產(chǎn)量和貿(mào)易量正在不斷增長(zhǎng)。近幾年印度中間體工業(yè)發(fā)展很快,已形成苯系、萘系、蒽醌及雜環(huán)系產(chǎn)品,成為我國(guó)在國(guó)際市場(chǎng)上的主要對(duì)手。
我國(guó)中間體出口額目前在世界的貿(mào)易額中所占比例還很小,但我國(guó)勞動(dòng)力較便宜,中間體生產(chǎn)所需的原科和設(shè)備國(guó)內(nèi)大都能供應(yīng),化工企業(yè)又較多,便于組織生產(chǎn)。只要產(chǎn)品質(zhì)量和環(huán)保能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),我國(guó)中間體生產(chǎn)成本在國(guó)際上有一定的競(jìng)爭(zhēng)力。
第三節(jié) 我國(guó)甲氧胺鹽酸鹽生產(chǎn)工藝創(chuàng)新歷程與途徑
我國(guó)甲氧胺鹽酸鹽生產(chǎn)工藝創(chuàng)新主要通過(guò)國(guó)外引進(jìn)以及國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的途徑。
受到上游 市場(chǎng)發(fā)展 的限制,目前我國(guó)甲氧胺鹽酸鹽生產(chǎn)工藝創(chuàng)新成果較少。
第四節(jié) 國(guó)內(nèi)甲氧胺鹽酸鹽生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)介
常見(jiàn)的中間體制造設(shè)備包括:反應(yīng)釜、發(fā)酵罐、不銹鋼離心機(jī)、冷凝裝置、純水生產(chǎn)設(shè)備等。
第五節(jié) 國(guó)內(nèi)甲氧胺鹽酸鹽生產(chǎn)設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)甲氧胺鹽酸鹽的生產(chǎn)過(guò)程多半采用人工或半機(jī)械化操作,自動(dòng)化程度較低。
第六節(jié) 我國(guó)甲氧胺鹽酸鹽生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)研發(fā)動(dòng)態(tài)
巨化、浙江錦華積極響應(yīng)國(guó)家鼓勵(lì)高新技術(shù)及產(chǎn)品的商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化的號(hào)召,依循科技部、財(cái)政部、國(guó)家稅務(wù)總局發(fā)布的《中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)品目錄2006》和工信部發(fā)布的《國(guó)家產(chǎn)業(yè)技術(shù)政策》,歷經(jīng)5年,投入巨資開(kāi)發(fā)硫酸羥胺產(chǎn)品,并成功建成了國(guó)內(nèi)首套硫酸羥胺工業(yè)化裝置,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)的空白。該工藝技術(shù)為世界首創(chuàng),催化加氫制羥胺鹽溶液、兩段逆流生產(chǎn)丁酮肟技術(shù)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。
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