张学清
(江西康美医药保健品有限公司,江西樟树 331200)
盐酸乙脒又称乙脒盐酸盐,无色菱形晶体,易溶于醇,不溶于丙酮、乙醚,熔点为164~166 ℃,加到碱液中则游离析出乙脒,呈强碱性,微加热则分解为氨和醋酸,是生产维生素B1的重要中间体[1-2]。近年来,随着人们生活水平的不断提高和对微量元素补充的重视,盐酸乙脒出口量不断增加,在饲料、食品和日用化工等领域的应用也日趋扩大,导致盐酸乙脒供不应求。
新思界产业研究中心发布的《2020—2024年盐酸乙脒行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示,2015—2019年,随着维生素B1市场的发展,推动盐酸乙脒产量由9 600 t增加至11 000 t。目前,我国已经是全球最大的盐酸乙脒生产和需求国,但随着环保政策的趋严,我国制药及化工行业聚焦绿色发展方向,为了满足市场需求并确保生产尾气实现稳定达标排放,并获得可观的经济收益,本单位对盐酸乙脒的生产进行了研究,并设计了利用氯化亚砜尾气回收制备盐酸乙脒的生产工艺及方法[3]。
氯化亚砜生产线的尾气为氯化氢和二氧化硫的混合气体,可以利用氯化氢与甲醇、乙腈在低温下生成亚乙脒,亚乙脒与氨气在低温下进一步反应生成盐酸乙脒,尾气中的二氧化硫不参与反应。反应过程如图1所示[4]。
图1 盐酸乙脒合成途径
当尾气中的二氧化硫过量时,有下面两步反应,最终产物为亚硫酸氢钠,如图2所示[5]。
图2 二氧化硫过量时的副反应
以上反应均为放热反应,全过程都需在低温下反应。
(1)氯化亚砜生产线的尾气经过98%的浓硫酸除水,通入甲醇中制得45%的氯化氢甲醇溶液。设备冷却至温度为0~10 ℃,搅拌状态下向其中滴加乙腈,乙腈与氯化氢甲醇溶液的质量比为1∶3。滴加结束后在6~10 ℃搅拌反应8 h,制得亚乙脒,其中含有极少量的二氧化硫。
(2)往冷却的甲醇中通入干燥的氨气,由于制备过程中不可避免的原料损耗,最终制得质量分数为13.6%左右的氨甲醇溶液。
(3)在10~30 ℃条件下将亚乙脒与氨甲醇溶液混合搅拌反应4 h,二者的质量比约为4∶5,保持pH为7~8,所得产物为乙脒盐酸盐、副产物为氯化铵。降温至0~10 ℃并静置15 min,离心除去氯化铵。滤液精馏回收甲醇,精馏前在40 ℃保温10 min,以便进一步除去剩余的二氧化硫。精馏后的滤液在低温下冷却,离心得到成品盐酸乙脒。
(4)在配制氯化氢甲醇溶液、合成亚乙脒和加热去除二氧化硫的出气口配置一个共同的PPR管道,使二氧化硫直接通入氢氧化钠溶液中,当二氧化硫达到一定量后,会生成工业级的亚硫酸氢钠。
所得产品采用《药用中间体 乙脒盐酸盐(盐酸乙脒)》(YY/T 0214—1995)规定的方法进行检测,本品为白色结晶性粉末状,纯度≥95%,氯化铵的含量≤3%,水分含量≤0.5%,同时产品中二氧化硫的含量≤0.1%,产品摩尔收率为82%~86%。该工艺生产的产品质量达到市场销售产品(纯度≥93%)的要求。
2.2.1 原料
本工艺采用的甲醇含量≥99.8%,乙腈含量≥98.0%。
2.2.2 反应设备
图3为本工艺企业生产线实际生产流程,表1为生产所用设备一览表,且图3与表1中的设备代号保持一致。
表1 设备一览表
图3 氯化亚砜生产线尾气制备盐酸乙脒流程图
表2为该工艺投产后理论经济效益明细,从结果来看,不考虑设备等其他因素的费用,以投入原料费用与产出产物收益/价值计,每生产1 kg盐酸乙醚的收益为9.00+1.12-1.25-2.16-0.90-1.78-2.02=2.01元。通过氯化亚砜尾气回收制备盐酸乙脒,不仅解决了尾气排放问题,还获得了不错的经济效益。
表2 投入产出表
(1)干燥。用来干燥的浓硫酸要根据生产情况及时进行更换,保证尾气干燥效果。(2)配制氯化氢甲醇。配制45%氯化氢甲醇溶液时,氯化亚砜尾气的压力要适当加大,缩短配制时间。通入氯化亚砜尾气时,可以先把甲醇的温度适当调低,等接近目标含量时再把温度调至常温。(3)配制氨甲醇。配制质量分数为13.6%的氨甲醇溶液时,氨气开始通入甲醇时,温度也可适当调低,等接近目标含量时再把温度调至常温。(4)离心分离氯化铵。要用适量的甲醇冲洗,以减少产品损失。(5)回收甲醇。回收甲醇时,在常压下精馏,建议塔顶的冷凝器选择螺旋冷凝器+平板石墨冷凝器组合,以减少甲醇的损失。(6)冷却过滤得盐酸乙脒。冷却时,时间不能太长,要按规定对产品进行处理,否则会使产品纯度偏低。
本方法以氯化亚砜尾气作为主要原料,经过加成、氨化、离心等工序制备盐酸乙脒,工艺简单,产品收率高,原料易于购买,工艺条件易于操作与控制;
以尾气中的二氧化硫为原料制备副产物亚硫酸钠,解决了氯化亚砜尾气中氯化氢、二氧化硫等酸性气体导致的环境问题。通过该技术方案装置建成投产后,可为企业节省废弃物处理成本,增加产品销售收入,提高企业经济效益。
扩展阅读文章
推荐阅读文章
老骥秘书网 https://www.round-online.com
Copyright © 2002-2018 . 老骥秘书网 版权所有