一种提高碳酰肼收率的工艺方法与流程

本发明涉及碳酰肼制备工艺领域，特别涉及一种提高碳酰肼收率的工艺方法。
背景技术：
：碳酰肼，白色细短柱状结晶，在工业中有较广泛的用途，在水处理领域可用作锅炉水的除氧剂；还可用作火箭推进剂的组分；又由于与氮原子相连的氢原子易被其他基团取代，在纺织工业中，还可用作弹性纤维的交联剂、甲醛的捕捉剂、胡萝卜素等色素的抗氧化剂。另外，在含酚杀菌剂的香皂中加入适量的碳酰肼可起到防止变色和酸败的作用。本品无毒。可代替水合肼、肟类。可用作制造含能材料的中间体，也可直接用于火箭炸药和推进剂的组分。碳酰肼还可以用作化纤行业作弹性纤维的交联剂。作为化工原料和化工中间体，广泛用于医药、除草剂、植物生长调节剂、染料等行业。用作锅炉水的除氧剂，是当今世界上用作锅炉水除氧的最先进材料，毒性小、熔点高、脱氧效率远远大于目前使用的材料，是安全环保理想的产品。其除氧机理与联氨类似，但其除氧能力和对铁、铜金属表面钝化能力都明显优于联氨。据国外文献报道，美国中西部1台450MW、16.5MPa的机组，用碳酰肼取代联氨后，在凝结水泵出口处和省煤器入口处水中的铁含量和铜含量都大幅度减少，其中铁含量减少60％～65％，铜含量减少50％～70％。与其相关的衍生物在化工行业和医药方面也有比较重要的作用。碳酰肼的合成方法在国外研究应用较多，目前主要的合成路线有碳酸酯肼解法、蒸馏醇法、尿素肼解法、三聚氰酸肼解法、光气肼解法和肼基甲酸水解法等。碳酰肼传统工艺由于原料中使用剧毒品，污染环境，安全操作的要求很高，工艺条件复杂，限制了该产品的生产和开发研究。近年来，碳酸二甲酯(DMC)因其无毒，环境相溶性好.引起了世界的广泛关注，现在用其取代传统使用的剧毒性碳酰氯、氯甲酸甲酯和硫酸二甲酯等。DMC在化工生产中对地球环境和人体健康没有危害。随着DMC的大规模生产和应用，其价格已经很低，应用于碳酰肼的合成具有经济可行性。目前，工业上使用DMC和水合肼生产碳酰肼的技术已经非常成熟，在生产碳酰肼的生产过程后期中一般都需要采用结晶方式，得到白色细短柱状结晶体。目前在工业生产中，有工艺是通过将溶液的温度降低到0-10℃左右才将溶解在溶液中的碳酰肼结晶提取出来，但现有的结晶釜结构较为复杂，生产维护成本非常高。还有工艺是在工艺后期通过蒸馏，减少溶剂含量，使产品过饱和析出，但是，由于搅拌装置大多转速恒定，因此得到的产品收率低，杂质含量高。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是提供一种能够解决现有工艺生产结晶过程中转速恒定问题的提高碳酰肼收率的工艺方法。为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种提高碳酰肼收率的工艺方法，其创新点在于：以碳酸二甲酯和水合肼为原料，以甲醇为溶剂，制备碳酰肼溶液，再结晶，具体包括下述操作步骤：(1)保温反应：原料投加结束后，在55～60℃进行保温反应4～12小时，保温反应期间，搅拌桨转速控制在40～120rpm；(2)减压蒸馏：保温结束后，开启反应釜至馏分接收罐之间的阀门和换热器的冷却水，进行减压蒸馏，蒸馏时间7～8小时，控制真空度在0.04～0.15MPa，减压蒸馏期间，通过变频装置改变搅拌桨转速在60～150rpm；(3)结晶：当大部分溶剂以及反应过程中生成的水分被蒸出后，反应釜内物料开始浑浊时，通过变频装置改变搅拌桨转速在10～60rpm，开启冷却水开始降温，当温度降至45℃时关闭真空泵，在温度降至30℃以下准备放料；(4)离心：放料时检查抽离心机是否干净，滤布是否完好，在确保一切完好的情况下，将反应釜产品放料至离心机，按照离心机操作规程进行离心，当离心机滤液口基本无滤液流出时，停离心机，用20公斤甲醇溶剂浸泡物料约3分钟，启动离心机再次离心；(5)干燥：离心结束后，将固体料通过双锥式干燥机进行干燥，取样化验。进一步的，所述步骤(1)中，保温反应为7～10小时，保温反应期间，搅拌桨转速控制在60～90rpm。进一步的，所述步骤(2)中，控制真空度0.07～0.08MPa，减压蒸馏期间，通过变频装置改变搅拌桨转速在80～100rpm。进一步的，所述步骤(3)中，通过变频装置改变搅拌桨转速在20～40rpm。本发明的优点在于：(1)本发明提供了一种提高碳酰肼收率的生产工艺，生产的碳酰肼活性成分在98％以上，游离肼含量降到了400ppm以下，由于制备过程中，通过变频装置，分别控制保温反应温度、减压蒸馏温度以及结晶温度，不仅减少了反应时间，产品收率与传统固定转速工艺比较至少调高了20％以上，同时，游离肼含量明显降低，而且结晶时，转速低，晶粒生长均匀，不仅便于后期离心操作，最终产品外观也更加均匀。(2)本发明生产工艺先进，与传统工艺相比，结晶温度控制在室温条件，大幅降低了低温结晶所产生的能耗和生产成本。(3)本发明产品操作简便，反应装置和结晶装置为一体式，不需要另行添置结晶釜，成本低，生产工艺可操作性强。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。图1为本发明一种提高碳酰肼收率的工艺方法的流程示意图。具体实施方式下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。如图1所示，一种提高碳酰肼收率的工艺方法，以碳酸二甲酯和水合肼为原料，以甲醇为溶剂，制备碳酰肼溶液，再结晶。本发明生产的碳酰肼产品质量标准如下：外观白色短柱状结晶体含量，％≥98游离肼含量，ppm≤400失重，％≤0.2氯化物(以Cl-计)含量，ppm≤12pH值(12％水溶液)7.2-9.7熔点(℃)154-158本发明制备的产品为白色短柱状结晶体，固体碳酰肼活性成分在98％以上，游离肼含量在400ppm以下，熔点在154～158℃。实施例1：原料投加结束后，在55～60℃进行保温反应7小时；保温反应期间，搅拌桨转速控制在80rpm。保温结束后，开启反应釜至馏分接收罐之间的阀门和换热器的冷却水，进行减压蒸馏，蒸馏时间7～8小时，控制真空度在0.08MPa；减压蒸馏期间，通过变频装置改变搅拌桨转速在95rpm。当大部分溶剂以及反应过程中生成的水分被蒸出后，反应釜内物料开始浑浊时，通过变频装置改变搅拌桨转速在45rpm，开启冷却水开始降温，当温度降至45℃时关闭真空泵，在温度降至25℃时准备放料；放料时检查抽离心机是否干净，滤布是否完好，在确保一切完好的情况下，将反应釜产品放料至离心机，按照离心机操作规程进行离心，当离心机滤液口基本无滤液流出时，停离心机；用20公斤甲醇溶剂浸泡物料约3分钟，启动离心机再次离心。离心结束后，将固体料通过双锥式干燥机进行干燥，取样化验。经检测，该工艺条件下制备的碳酰肼产品质量如下：外观白色短柱状结晶体含量，％99.8游离肼含量，ppm276失重，％0.15氯化物(以Cl-计)含量，ppm7.43pH值(12％水溶液)8.4熔点(℃)156.2-156.4实施例2：原料投加结束后，在55～60℃进行保温反应10小时；保温反应期间，搅拌桨转速控制在65rpm。保温结束后，开启反应釜至馏分接收罐之间的阀门和换热器的冷却水，进行减压蒸馏，蒸馏时间7～8小时，控制真空度在0.08MPa；减压蒸馏期间，通过变频装置改变搅拌桨转速在100rpm。当大部分溶剂以及反应过程中生成的水分被蒸出后，反应釜内物料开始浑浊时，通过变频装置改变搅拌桨转速在25rpm，开启冷却水开始降温，当温度降至45℃时关闭真空泵，在温度降至25℃时准备放料；放料时检查抽离心机是否干净，滤布是否完好，在确保一切完好的情况下，将反应釜产品放料至离心机，按照离心机操作规程进行离心，当离心机滤液口基本无滤液流出时，停离心机；用20公斤甲醇溶剂浸泡物料约3分钟，启动离心机再次离心。离心结束后，将固体料通过双锥式干燥机进行干燥，取样化验。经检测，该工艺条件下制备的碳酰肼产品质量如下：外观白色短柱状结晶体含量，％99.8游离肼含量，ppm179失重，％0.18氯化物(以Cl-计)含量，ppm7.84pH值(12％水溶液)8.35熔点(℃)155.0-155.2实施例3：原料投加结束后，在55～60℃进行保温反应10小时；保温反应期间，搅拌桨转速控制在80rpm。保温结束后，开启反应釜至馏分接收罐之间的阀门和换热器的冷却水，进行减压蒸馏，蒸馏时间7～8小时，控制真空度在0.08MPa；减压蒸馏期间，通过变频装置改变搅拌桨转速在50rpm。当大部分溶剂以及反应过程中生成的水分被蒸出后，反应釜内物料开始浑浊时，通过变频装置改变搅拌桨转速在50rpm，开启冷却水开始降温，当温度降至45℃时关闭真空泵，在温度降至25℃时准备放料；放料时检查抽离心机是否干净，滤布是否完好，在确保一切完好的情况下，将反应釜产品放料至离心机，按照离心机操作规程进行离心，当离心机滤液口基本无滤液流出时，停离心机；用20公斤甲醇溶剂浸泡物料约3分钟，启动离心机再次离心。离心结束后，将固体料通过双锥式干燥机进行干燥，取样化验。经检测，该工艺条件下制备的碳酰肼产品质量如下：外观白色短柱状结晶体含量，％99.96游离肼含量，ppm127失重，％0.14氯化物(以Cl-计)含量，ppm7.89pH值(12％水溶液)8.41熔点(℃)155.4-155.6实施例4：原料投加结束后，在55～60℃进行保温反应10小时；保温反应期间，搅拌桨转速控制在90rpm。保温结束后，开启反应釜至馏分接收罐之间的阀门和换热器的冷却水，进行减压蒸馏，蒸馏时间7～8小时，控制真空度在0.08MPa；减压蒸馏期间，通过变频装置改变搅拌桨转速在80rpm。当大部分溶剂以及反应过程中生成的水分被蒸出后，反应釜内物料开始浑浊时，通过变频装置改变搅拌桨转速在55rpm，开启冷却水开始降温，当温度降至45℃时关闭真空泵，在温度降至25℃时准备放料；放料时检查抽离心机是否干净，滤布是否完好，在确保一切完好的情况下，将反应釜产品放料至离心机，按照离心机操作规程进行离心，当离心机滤液口基本无滤液流出时，停离心机；用20公斤甲醇溶剂浸泡物料约3分钟，启动离心机再次离心。离心结束后，将固体料通过双锥式干燥机进行干燥，取样化验。经检测，该工艺条件下制备的碳酰肼产品质量如下：以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。当前第1页1 2 3