一種提高碳醯肼收率的工藝方法與流程

2023-05-07 04:33:22 2

本發明涉及碳醯肼製備工藝領域，特別涉及一種提高碳醯肼收率的工藝方法。
背景技術：
：碳醯肼，白色細短柱狀結晶，在工業中有較廣泛的用途，在水處理領域可用作鍋爐水的除氧劑；還可用作火箭推進劑的組分；又由於與氮原子相連的氫原子易被其他基團取代，在紡織工業中，還可用作彈性纖維的交聯劑、甲醛的捕捉劑、胡蘿蔔素等色素的抗氧化劑。另外，在含酚殺菌劑的香皂中加入適量的碳醯肼可起到防止變色和酸敗的作用。本品無毒。可代替水合肼、肟類。可用作製造含能材料的中間體，也可直接用於火箭炸藥和推進劑的組分。碳醯肼還可以用作化纖行業作彈性纖維的交聯劑。作為化工原料和化工中間體，廣泛用於醫藥、除草劑、植物生長調節劑、染料等行業。用作鍋爐水的除氧劑，是當今世界上用作鍋爐水除氧的最先進材料，毒性小、熔點高、脫氧效率遠遠大於目前使用的材料，是安全環保理想的產品。其除氧機理與聯氨類似，但其除氧能力和對鐵、銅金屬表面鈍化能力都明顯優於聯氨。據國外文獻報導，美國中西部1臺450MW、16.5MPa的機組，用碳醯肼取代聯氨後，在凝結水泵出口處和省煤器入口處水中的鐵含量和銅含量都大幅度減少，其中鐵含量減少60％～65％，銅含量減少50％～70％。與其相關的衍生物在化工行業和醫藥方面也有比較重要的作用。碳醯肼的合成方法在國外研究應用較多，目前主要的合成路線有碳酸酯肼解法、蒸餾醇法、尿素肼解法、三聚氰酸肼解法、光氣肼解法和肼基甲酸水解法等。碳醯肼傳統工藝由於原料中使用劇毒品，汙染環境，安全操作的要求很高，工藝條件複雜，限制了該產品的生產和開發研究。近年來，碳酸二甲酯(DMC)因其無毒，環境相溶性好.引起了世界的廣泛關注，現在用其取代傳統使用的劇毒性碳醯氯、氯甲酸甲酯和硫酸二甲酯等。DMC在化工生產中對地球環境和人體健康沒有危害。隨著DMC的大規模生產和應用，其價格已經很低，應用於碳醯肼的合成具有經濟可行性。目前，工業上使用DMC和水合肼生產碳醯肼的技術已經非常成熟，在生產碳醯肼的生產過程後期中一般都需要採用結晶方式，得到白色細短柱狀結晶體。目前在工業生產中，有工藝是通過將溶液的溫度降低到0-10℃左右才將溶解在溶液中的碳醯肼結晶提取出來，但現有的結晶釜結構較為複雜，生產維護成本非常高。還有工藝是在工藝後期通過蒸餾，減少溶劑含量，使產品過飽和析出，但是，由於攪拌裝置大多轉速恆定，因此得到的產品收率低，雜質含量高。技術實現要素：本發明要解決的技術問題是提供一種能夠解決現有工藝生產結晶過程中轉速恆定問題的提高碳醯肼收率的工藝方法。為解決上述技術問題，本發明的技術方案為：一種提高碳醯肼收率的工藝方法，其創新點在於：以碳酸二甲酯和水合肼為原料，以甲醇為溶劑，製備碳醯肼溶液，再結晶，具體包括下述操作步驟：(1)保溫反應：原料投加結束後，在55～60℃進行保溫反應4～12小時，保溫反應期間，攪拌槳轉速控制在40～120rpm；(2)減壓蒸餾：保溫結束後，開啟反應釜至餾分接收罐之間的閥門和換熱器的冷卻水，進行減壓蒸餾，蒸餾時間7～8小時，控制真空度在0.04～0.15MPa，減壓蒸餾期間，通過變頻裝置改變攪拌槳轉速在60～150rpm；(3)結晶：當大部分溶劑以及反應過程中生成的水分被蒸出後，反應釜內物料開始渾濁時，通過變頻裝置改變攪拌槳轉速在10～60rpm，開啟冷卻水開始降溫，當溫度降至45℃時關閉真空泵，在溫度降至30℃以下準備放料；(4)離心：放料時檢查抽離心機是否乾淨，濾布是否完好，在確保一切完好的情況下，將反應釜產品放料至離心機，按照離心機操作規程進行離心，當離心機濾液口基本無濾液流出時，停離心機，用20公斤甲醇溶劑浸泡物料約3分鐘，啟動離心機再次離心；(5)乾燥：離心結束後，將固體料通過雙錐式乾燥機進行乾燥，取樣化驗。進一步的，所述步驟(1)中，保溫反應為7～10小時，保溫反應期間，攪拌槳轉速控制在60～90rpm。進一步的，所述步驟(2)中，控制真空度0.07～0.08MPa，減壓蒸餾期間，通過變頻裝置改變攪拌槳轉速在80～100rpm。進一步的，所述步驟(3)中，通過變頻裝置改變攪拌槳轉速在20～40rpm。本發明的優點在於：(1)本發明提供了一種提高碳醯肼收率的生產工藝，生產的碳醯肼活性成分在98％以上，游離肼含量降到了400ppm以下，由於製備過程中，通過變頻裝置，分別控制保溫反應溫度、減壓蒸餾溫度以及結晶溫度，不僅減少了反應時間，產品收率與傳統固定轉速工藝比較至少調高了20％以上，同時，游離肼含量明顯降低，而且結晶時，轉速低，晶粒生長均勻，不僅便於後期離心操作，最終產品外觀也更加均勻。(2)本發明生產工藝先進，與傳統工藝相比，結晶溫度控制在室溫條件，大幅降低了低溫結晶所產生的能耗和生產成本。(3)本發明產品操作簡便，反應裝置和結晶裝置為一體式，不需要另行添置結晶釜，成本低，生產工藝可操作性強。附圖說明下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。圖1為本發明一種提高碳醯肼收率的工藝方法的流程示意圖。具體實施方式下面的實施例可以使本專業的技術人員更全面地理解本發明，但並不因此將本發明限制在所述的實施例範圍之中。如圖1所示，一種提高碳醯肼收率的工藝方法，以碳酸二甲酯和水合肼為原料，以甲醇為溶劑，製備碳醯肼溶液，再結晶。本發明生產的碳醯肼產品質量標準如下：外觀白色短柱狀結晶體含量，％≥98游離肼含量，ppm≤400失重，％≤0.2氯化物(以Cl-計)含量，ppm≤12pH值(12％水溶液)7.2-9.7熔點(℃)154-158本發明製備的產品為白色短柱狀結晶體，固體碳醯肼活性成分在98％以上，游離肼含量在400ppm以下，熔點在154～158℃。實施例1：原料投加結束後，在55～60℃進行保溫反應7小時；保溫反應期間，攪拌槳轉速控制在80rpm。保溫結束後，開啟反應釜至餾分接收罐之間的閥門和換熱器的冷卻水，進行減壓蒸餾，蒸餾時間7～8小時，控制真空度在0.08MPa；減壓蒸餾期間，通過變頻裝置改變攪拌槳轉速在95rpm。當大部分溶劑以及反應過程中生成的水分被蒸出後，反應釜內物料開始渾濁時，通過變頻裝置改變攪拌槳轉速在45rpm，開啟冷卻水開始降溫，當溫度降至45℃時關閉真空泵，在溫度降至25℃時準備放料；放料時檢查抽離心機是否乾淨，濾布是否完好，在確保一切完好的情況下，將反應釜產品放料至離心機，按照離心機操作規程進行離心，當離心機濾液口基本無濾液流出時，停離心機；用20公斤甲醇溶劑浸泡物料約3分鐘，啟動離心機再次離心。離心結束後，將固體料通過雙錐式乾燥機進行乾燥，取樣化驗。經檢測，該工藝條件下製備的碳醯肼產品質量如下：外觀白色短柱狀結晶體含量，％99.8游離肼含量，ppm276失重，％0.15氯化物(以Cl-計)含量，ppm7.43pH值(12％水溶液)8.4熔點(℃)156.2-156.4實施例2：原料投加結束後，在55～60℃進行保溫反應10小時；保溫反應期間，攪拌槳轉速控制在65rpm。保溫結束後，開啟反應釜至餾分接收罐之間的閥門和換熱器的冷卻水，進行減壓蒸餾，蒸餾時間7～8小時，控制真空度在0.08MPa；減壓蒸餾期間，通過變頻裝置改變攪拌槳轉速在100rpm。當大部分溶劑以及反應過程中生成的水分被蒸出後，反應釜內物料開始渾濁時，通過變頻裝置改變攪拌槳轉速在25rpm，開啟冷卻水開始降溫，當溫度降至45℃時關閉真空泵，在溫度降至25℃時準備放料；放料時檢查抽離心機是否乾淨，濾布是否完好，在確保一切完好的情況下，將反應釜產品放料至離心機，按照離心機操作規程進行離心，當離心機濾液口基本無濾液流出時，停離心機；用20公斤甲醇溶劑浸泡物料約3分鐘，啟動離心機再次離心。離心結束後，將固體料通過雙錐式乾燥機進行乾燥，取樣化驗。經檢測，該工藝條件下製備的碳醯肼產品質量如下：外觀白色短柱狀結晶體含量，％99.8游離肼含量，ppm179失重，％0.18氯化物(以Cl-計)含量，ppm7.84pH值(12％水溶液)8.35熔點(℃)155.0-155.2實施例3：原料投加結束後，在55～60℃進行保溫反應10小時；保溫反應期間，攪拌槳轉速控制在80rpm。保溫結束後，開啟反應釜至餾分接收罐之間的閥門和換熱器的冷卻水，進行減壓蒸餾，蒸餾時間7～8小時，控制真空度在0.08MPa；減壓蒸餾期間，通過變頻裝置改變攪拌槳轉速在50rpm。當大部分溶劑以及反應過程中生成的水分被蒸出後，反應釜內物料開始渾濁時，通過變頻裝置改變攪拌槳轉速在50rpm，開啟冷卻水開始降溫，當溫度降至45℃時關閉真空泵，在溫度降至25℃時準備放料；放料時檢查抽離心機是否乾淨，濾布是否完好，在確保一切完好的情況下，將反應釜產品放料至離心機，按照離心機操作規程進行離心，當離心機濾液口基本無濾液流出時，停離心機；用20公斤甲醇溶劑浸泡物料約3分鐘，啟動離心機再次離心。離心結束後，將固體料通過雙錐式乾燥機進行乾燥，取樣化驗。經檢測，該工藝條件下製備的碳醯肼產品質量如下：外觀白色短柱狀結晶體含量，％99.96游離肼含量，ppm127失重，％0.14氯化物(以Cl-計)含量，ppm7.89pH值(12％水溶液)8.41熔點(℃)155.4-155.6實施例4：原料投加結束後，在55～60℃進行保溫反應10小時；保溫反應期間，攪拌槳轉速控制在90rpm。保溫結束後，開啟反應釜至餾分接收罐之間的閥門和換熱器的冷卻水，進行減壓蒸餾，蒸餾時間7～8小時，控制真空度在0.08MPa；減壓蒸餾期間，通過變頻裝置改變攪拌槳轉速在80rpm。當大部分溶劑以及反應過程中生成的水分被蒸出後，反應釜內物料開始渾濁時，通過變頻裝置改變攪拌槳轉速在55rpm，開啟冷卻水開始降溫，當溫度降至45℃時關閉真空泵，在溫度降至25℃時準備放料；放料時檢查抽離心機是否乾淨，濾布是否完好，在確保一切完好的情況下，將反應釜產品放料至離心機，按照離心機操作規程進行離心，當離心機濾液口基本無濾液流出時，停離心機；用20公斤甲醇溶劑浸泡物料約3分鐘，啟動離心機再次離心。離心結束後，將固體料通過雙錐式乾燥機進行乾燥，取樣化驗。經檢測，該工藝條件下製備的碳醯肼產品質量如下：以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特徵以及本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp