柠檬酸二铵晶体的生产方法及由该方法生产的柠檬酸二铵晶体与流程

本发明涉及一种柠檬酸二铵晶体的生产方法，以及由该方法生产的柠檬酸二铵晶体。
背景技术：
：柠檬酸二铵，分子式：(NH4)2HC6H5O7，分子量：226.19。本品为白色晶体或结晶性粉末，相对密度1.480(20℃)，易潮解，易溶于水，难溶于乙醇。不溶于醚。水溶液呈酸性反应。目前工业上，利用氨水和柠檬酸反应，具体的生产方法为：将氨水通入到柠檬酸溶液中进行反应，再将所得溶液进行蒸发，溶液自然起晶后，晶种继续长大得到晶，晶经过洗涤、干燥后，制得成品柠檬酸二铵晶体产品。这种方法虽然能够制得成品柠檬酸二铵晶体，但是由于生产过程普遍较为粗糙，这就使得所生产结晶产品中柠檬酸二铵晶体的含量较低。因此，目前急需一种能够提高柠檬酸二铵晶体含量的生产方法。技术实现要素：本发明的目的是克服现有技术中的技术问题，提供一种柠檬酸二铵晶体的生产方法及由该方法生产的柠檬酸二铵晶体，以提高所生产的晶体产品中柠檬酸二铵晶体的含量。为此，在本发明中提供了一种柠檬酸二铵晶体的生产方法，该方法包括：S1、将氨水注入到柠檬酸料液中，当混合料液的pH值为4.7-5.3时，停止注入所述氨水，反应得到柠檬酸二铵料液；S2、加热所述柠檬酸二铵料液进行蒸发结晶以得到晶浆液，其中在所述蒸发结晶的过程调整柠檬酸二铵液的过 饱和度以控制所述蒸发结晶的速度。同时，在本发明中还提供了上述方法生产的柠檬酸二铵晶体。本发明生产柠檬酸二铵晶体的方法，通过控制氨水和柠檬酸料液的混合料液的pH值以判断氨水和柠檬酸料液的反应终点，有利于提高反应得到的柠檬酸二铵溶液中柠檬酸二铵的含量，并通过在所述蒸发结晶的过程调整柠檬酸二铵料液的过饱和度以控制所述蒸发结晶的速度，有利于提高反应得到的结晶产品中柠檬酸二铵晶体的含量。本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：图1示出了由实施例1所生产的柠檬酸二铵晶体在奥林巴斯(OLYMPUS)-BX41光学显微镜下放大40倍照片；图2示出了由对比例1所生产的柠檬酸二铵晶体在奥林巴斯(OLYMPUS)-BX41光学显微镜下放大40倍照片。具体实施方式以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。现有的柠檬酸二铵晶体的生产方法普遍比较粗糙，条件随意性很高，进而很难得到柠檬酸二铵含量较高的晶体产品。而且现有的蒸发结晶过程中，晶种通常是自然成核，数量较大，结晶过程中未控制结晶速度，导致在结晶过程中，晶体颗粒沾粘严重，包夹母液较多，进而导致产品含量低、产品不 均匀。本发明的发明人在研究中偶然发现，通过控制氨水和柠檬酸料液的混合料液的pH值以判断氨水和柠檬酸料液的反应终点，有利于提高反应得到的柠檬酸二铵溶液中柠檬酸二铵含量，并通过在所述蒸发结晶的过程调整柠檬酸二铵料液的过饱和度以控制所述蒸发结晶的速度，有利于提高反应得到的结晶产品中柠檬酸二铵晶体的含量。为此，在本发明中提供了一种柠檬酸二铵晶体的生产方法，该方法包括：S1、将氨水注入到柠檬酸料液中，当混合料液的pH值为4.7-5.3时，停止注入所述氨水，反应得到柠檬酸二铵料液；S2、加热所述柠檬酸二铵料液进行蒸发结晶，得到晶浆液在本发明中可通过在线pH计测定pH值来实现准确实时检测pH值，从而准确判断反应终点。根据本发明所述的方法的S1中，只要在反应得到柠檬酸二铵料液的过程中，将氨水注入到柠檬酸料液中，当混合料液的pH值为4.7-5.3时，停止注入所述氨水，即可提高最终制得的柠檬酸二铵晶体的含量。其中对于柠檬酸料液中柠檬酸的含量和氨水的浓度均没有特殊要求。根据本发明所述的方法的S1中，柠檬酸料液中柠檬酸的含量可以参照常规含量，例如柠檬酸料液中柠檬酸的含量为30-50重量％。该柠檬酸料液中柠檬酸的含量指的是初始的柠檬酸料液中柠檬酸的含量，即还未注入氨水时的柠檬酸料液中柠檬酸的含量。根据本发明所述的方法的S1中，氨水中NH3H20的含量可以参照常规含量，例如氨水中NH3H20的含量为20-25重量％，此处，所述氨水中NH3H20的含量是指以氨水总重量为基准，NH3H20的重量含量。根据本发明所述的方法的S1中，在反应得到柠檬酸二铵料液的过程中，对于反应条件并没有特殊要求，其可以参照本领域的常规反应条件，在此不再赘述。为了进一步提高所生产的晶体产品中的柠檬酸二铵晶体的含量以及产品均匀度，优选上述方法的S2加热所述柠檬酸二铵料液进行蒸发结晶的步骤中全程控制溶液的过饱和度为1.02-1.20，优选1.05-1.16。在本发明的一种优选实施方式中，上述方法的S2中加热所述柠檬酸二铵料液进行蒸发结晶的步骤包括：加热所述柠檬酸二铵料液，在所述柠檬酸二铵料液过饱和度首次达到1.02-1.20，优选1.05-1.16时，向柠檬酸二铵料液中加入柠檬酸二铵晶种，停止加热，保温0.5-1小时，然后二次加热蒸发结晶，得到所述晶浆液。本发明中术语“过饱和度”是指某一温度下溶剂中实际溶解的溶质的重量与该温度下溶液达到饱和时溶剂中理论溶解的溶质的重量的比值。本发明上述方法中，通过向过饱和度为1.02-1.20，优选1.05-1.16的柠檬酸二铵料液中加入柠檬酸二铵晶种，并控制保温时间为0.5-1小时，能够控制首次产生晶核的量，然后通过二次加热进行蒸发结晶，并维持过饱和度为1.02-1.20优选1.05-1.16，能够控制晶核的生长速度，进而降低晶体聚晶、伪晶的发生，减少晶体在生长过程中包夹母液，从而显著提高了晶体产品的质量，提高了晶体产品的含量及均匀度。本发明中蒸发结晶的容器可以为常规的用于结晶的结晶器，该结晶器的使用方法可以为将初始的柠檬酸二铵料液一次或连续注入到结晶器中，优选地，加热所述柠檬酸二铵料液进行蒸发结晶的步骤，先向结晶器中注入柠檬酸二铵料液至结晶器的有效体积V。其中结晶器的有效体积是指在运行过程中结晶器的结晶罐、加热器及循环管中可容纳液体的体积。根据本发明所述的方法，优选在上述方法的S2加热所述柠檬酸二铵料液进行蒸发结晶的步骤中，在所述柠檬酸二铵料液过饱和度首次达到1.02-1.20，优选1.05-1.16时，向柠檬酸二铵料液中加入的柠檬酸二铵晶种的粒度为200-400目。根据本发明所述的方法，其中，柠檬酸二铵料液中柠檬酸二铵的含量可以通过配置原料柠檬酸料液中柠檬酸的含量，以及原料氨水中NH3H20的含量调节。其可以为本领域常规的用于结晶生产柠檬酸二铵晶体的含量，例如可以为34-45重量％。该柠檬酸二铵料液中柠檬酸二铵的含量指的是初始柠檬酸二铵料液中柠檬酸二铵的含量或注入结晶器中至结晶器的有效体积V的柠檬酸二铵料液中柠檬酸二铵的含量，即还没有进行加热蒸发结晶的或向结晶器中补充的柠檬酸二铵料液中柠檬酸二铵的含量。根据本发明所述的方法，其中，为了进一步提高制得的柠檬酸二铵晶体中超细目柠檬酸二铵晶体的含量，优选地，相对于1m3的柠檬酸二铵料液，柠檬酸二铵晶种的加入量为190-210g。此处“相对于1m3的柠檬酸二铵料液”中的“柠檬酸二铵料液”指的是注入结晶器中至结晶器的有效体积V的柠檬酸二铵料液。根据本发明所述的方法，其中，在S2加热所述柠檬酸二铵料液进行蒸发结晶的步骤中，优选加热蒸发结晶的温度为55-65℃，该蒸发结晶的温度可以通过控制装置内部的真空度来实现。根据本发明所述的方法，还包括将所述晶浆液依次进行固液分离和烘干的步骤。在本发明中固液分离和烘干方法可以为本领域常规的方式，例如可以通过离心进行固液分离，采用烘干机进行烘干。优选所述烘干的条件包括：温度为50-60℃，时间为15-40分钟。另一方面，本发明还提供了上述的方法生产的柠檬酸二铵晶体。采用本发明的方法制得的晶体产品中柠檬酸二铵晶体的含量高达99.5重量％。以下将结合具体实施例进一步描述本发明所提供的柠檬酸二铵晶体的生产方法，并进一步证明采用本发明方法所生产的柠檬酸二铵晶体的有益效果。(一)、在以下实施例和对比例中的术语说明“结晶器的有效体积”指的是在运行过程中结晶器的结晶罐、加热器及循环管中可容纳液体的体积。(二)在以下实施例和对比例中所使用的柠檬酸二铵晶种的制备200-400目柠檬酸二铵晶种的制备：将30-60目柠檬酸二铵晶体在球磨机(型号：KHKQ-100)里磨0.5h即可得到200-400目柠檬酸二铵晶种，然后采用200-400目分样筛筛出即可制得。(三)所生产的晶体产品中柠檬酸二铵晶体含量的测定方法采用本领域的技术人员公知的柠檬酸二铵样品中柠檬酸根检测方法得到柠檬酸根的含量为X％，则柠檬酸二铵的含量为Y％＝柠檬酸根的含量*226.19/189.13＝X％*1.196(四)柠檬酸二铵料液的过饱和度的测量方法和监控方法过饱和度是指某一温度下溶剂中实际溶解的溶质的重量与该温度下溶液达到饱和时溶剂中理论溶解的溶质的重量的比值。通常，一定温度下的柠檬酸二铵溶液的过饱和度值对应柠檬酸二铵溶液的密度值，在以下实施例和对比例中通过在线密度仪测量测量柠檬酸二铵溶液的密度值，进而获得柠檬酸二铵溶液的过饱和度值。实施例1本实施例用于说明本发明的柠檬酸二铵晶体及其生产方法(1)柠檬酸二铵料液的制备方法如下：将柠檬酸含量为40重量％的柠檬酸料液一次性注入反应器中，然后将氨水料液(以氨水为基准，NH3H20的含量为22重量％)连续注入到柠檬酸料液中进行反应，通过在线pH计控制反应终点值，当结晶器中的料液的pH值为5.0时，停止注入氨水料液，反应得到柠檬酸二铵料液，所得到的柠檬 酸二铵料液中柠檬酸二铵的含量为36重量％。(2)柠檬酸二铵晶体的结晶方法如下：将8m3步骤(1)得到的柠檬酸二铵料液连续注入有效体积为8m3的结晶器中，并通过加热控制蒸发结晶的温度为55℃进行蒸发结晶(通过调整设备真空度实现在该温度下蒸发结晶)，当柠檬酸二铵料液的过饱和度为1.12时，向柠檬酸二铵料液中一次性加入粒度为300目的柠檬酸二铵晶种1600g，停止加热，并保温1小时，然后二次加热控制蒸发结晶的温度为55℃进行蒸发结晶(蒸发结晶的步骤中全程控制溶液的过饱和度为1.12)，继续蒸发结晶(保持晶浆液的固含量为35-50wt％)连续做料。放料得到的晶进行离心分离，然后用烘干机在55℃下进行烘20分钟，制得柠檬酸二铵晶体产品。如图1所示，图1为该柠檬酸二铵晶体产品在光学显微镜下的晶体照片，晶体沾粘少。经检测该晶体产品中柠檬酸二铵晶体含量为99.9重量％，其中，产品晶体过筛后粒度占比(均匀性)如表1所示。表1目数(目)10-2020-2530-4040-5050-6060-7070目筛下所占比例(％)0.472.222.83.10.90.40.2实施例2本实施例用于说明本发明的柠檬酸二铵晶体及其生产方法(1)柠檬酸二铵料液的制备方法如下：将柠檬酸含量为30重量％的柠檬酸料液一次性注入反应器中，然后将氨水料液(以氨水为基准，NH3H20的含量为20重量％)连续注入到柠檬酸料液中进行反应，通过在线pH计控制反应终点值，当结晶器中的料液的pH值为4.8时，停止注入氨水料液，反应得到柠檬酸二铵料液，所得到的柠檬酸二铵料液中柠檬酸二铵的含量为28重量％。(2)柠檬酸二铵晶体的结晶方法如下：将8m3步骤(1)得到的柠檬酸二铵料液连续注入有效体积为8m3的结晶器中，并通过加热控制蒸发结晶的温度为50℃进行蒸发结晶(通过调整设备真空度实现在该温度下蒸发结晶)，当柠檬酸二铵料液的过饱和度为1.05时，向柠檬酸二铵料液中一次性加入粒度为200目的柠檬酸二铵晶种1520g，停止加热，并保温0.5小时，然后二次加热控制蒸发结晶的温度为50℃进行蒸发结晶(蒸发结晶的步骤中全程控制溶液的过饱和度为1.05)，蒸发结晶(保持晶浆液的固含量为35-50wt％)连续做料。放料得到的晶进行离心分离，然后用烘干机在50℃下进行烘干15分钟，制得柠檬酸二铵晶体产品，经检测该晶体产品中柠檬酸二铵晶体含量为99.9重量％，其中，产品晶体过筛后粒度占比(均匀性)如表2所示。表2.目数(目)10-2020-2530-4040-5050-6060-7070目筛下所占比例(％)0.571243.20.80.30.2实施例3本实施例用于说明本发明的柠檬酸二铵晶体及其生产方法(1)柠檬酸二铵料液的制备方法如下：将柠檬酸含量为50重量％的柠檬酸料液一次性注入反应器中，然后将氨水料液(以氨水为基准，NH3H20的含量为25重量％)连续注入到柠檬酸料液中进行反应，通过在线pH计控制反应终点值，当结晶器中的料液的pH值为5.2时，停止注入氨水料液，反应得到柠檬酸二铵料液，所得到的柠檬酸二铵料液中柠檬酸二铵的含量为44重量％。(2)柠檬酸二铵晶体的结晶方法如下：将8m3步骤(1)得到的柠檬酸二铵料液连续注入有效体积为8m3的结 晶器中，并通过加热控制蒸发结晶的温度为60℃进行蒸发结晶(通过调整设备真空度实现在该温度下蒸发结晶)，当柠檬酸二铵料液的过饱和度为1.16时，向柠檬酸二铵料液中一次性加入粒度为400目的柠檬酸二铵晶种1680g，停止加热，并保温1小时，然后二次加热控制蒸发结晶的温度为60℃进行蒸发结晶(蒸发结晶的步骤中全程控制溶液的过饱和度为1.16)，继续蒸发结晶(保持晶浆液的固含量为35-50wt％)连续做料。放料得到的晶进行离心分离，然后用烘干机在60℃下进行烘干40分钟，制得柠檬酸二铵晶体产品，经检测该晶体产品中柠檬酸二铵晶体含量为99.9重量％，其中，产品晶体过筛后粒度占比(均匀性)如表3所示。表3.目数(目)10-2020-2530-4040-5050-6060-7070目筛下所占比例(％)0.571252.30.70.30.2实施例4本实施例用于说明本发明的柠檬酸二铵晶体及其生产方法(1)柠檬酸二铵料液的制备方法：参照实施例1中柠檬酸二铵料液的制备方法，区别在于，通过在线pH计控制反应终点值，当结晶器中的料液的pH值为4.7时，停止注入氨水料液。(2)柠檬酸二铵晶体的结晶方法：同实施例1中柠檬酸二铵晶体的结晶方法。制得的柠檬酸二铵晶体产品中，经检测该晶体产品中柠檬酸二铵晶体含量为99.6重量％，其中，产品晶体过筛后粒度占比(均匀性)如表4所示。表4.目数(目)10-2020-2530-4040-5050-6060-7070目筛下所占比例(％)0.468.524.55.30.70.40.2实施例5本实施例用于说明本发明的柠檬酸二铵晶体及其生产方法(1)柠檬酸二铵料液的制备方法：同实施例1中柠檬酸二铵料液的制备方法。(2)柠檬酸二铵晶体的结晶方法：参照实施例1中柠檬酸二铵晶体的结晶方法。区别在于，当柠檬酸二铵料液的过饱和度为1.20时，向柠檬酸二铵料液中一次性加入晶种，制得的柠檬酸二铵晶体产品中，经检测该晶体产品中柠檬酸二铵晶体含量为99.6量％，其中，产品晶体过筛后粒度占比(均匀性)如表5所示。表5.目数(目)10-2020-2530-4040-5050-6060-7070目筛下所占比例(％)0.466.125.05.22.70.40.2实施例6本实施例用于说明本发明的柠檬酸二铵晶体及其生产方法(1)柠檬酸二铵料液的制备方法：参照实施例1中柠檬酸二铵料液的制备方法，区别在于，通过在线pH计控制反应终点值，当结晶器中的料液的pH值为5.3时，停止注入氨水料液。(2)柠檬酸二铵晶体的结晶方法：参照实施例1中柠檬酸二铵晶体的结晶方法。区别在于，当柠檬酸二铵料液的过饱和度为1.19时，向柠檬酸二铵料液中一次性加入晶种，制得的柠檬酸二铵晶体产品中，经检测该晶体产品中柠檬酸二铵晶体含量为99.5量％，其中，产品晶体过筛后粒度占比(均匀性)如表6所示。表6.目数(目)10-2020-2530-4040-5050-6060-7070目筛下所占比例(％)0.465.025.06.22.80.40.2实施例7本实施例用于说明本发明的柠檬酸二铵晶体及其生产方法(1)柠檬酸二铵料液的生产方法：同实施例1。(2)柠檬酸二铵晶体的结晶方法：参照实施例1中柠檬酸二铵晶体的结晶方法，区别在于，向柠檬酸二铵料液中加入粒度为500目的柠檬酸二铵，制得的柠檬酸二铵晶体产品，经检测该晶体产品中柠檬酸二铵晶体含量为99.7重量％，其中，产品晶体过筛后粒度占比(均匀性)如表7所示。表7.目数(目)10-2020-2530-4040-5050-6060-7070目筛下所占比例(％)5.464.129.04.22.70.40.2实施例8本实施例用于说明本发明的柠檬酸二铵晶体及其生产方法(1)柠檬酸二铵料液的制备方法：同实施例1中柠檬酸二铵料液的制备方法。(2)柠檬酸二铵晶体的结晶方法：参照实施例1中柠檬酸二铵晶体的结晶方法，区别在于，向柠檬酸二铵料液中一次性加入柠檬酸二铵晶种2000g，制得的柠檬酸二铵晶体产品，经检测该晶体产品中柠檬酸二铵晶体含量为99.7重量％，其中，产品晶体过筛后粒度占比(均匀性)如表8所示。表8.目数(目)10-2020-2530-4040-5050-6060-7070目筛下所占比例(％)0.462.131.03.22.70.40.2对比例1本对比例用于参比说明本发明的柠檬酸二铵晶体及其生产方法(1)柠檬酸二铵料液的制备方法：参照实施例1中柠檬酸二铵料液的 制备方法，区别在于，当结晶器中的料液的pH值为4.2时，停止进行注入氨水。(2)柠檬酸二铵晶体的结晶方法：蒸发结晶的整个过程中均不加入柠檬酸二铵晶种，而是自然起晶，并且晶体生长过程不控制过饱和度，制得柠檬酸二铵晶体。如图2所示，图2为该柠檬酸二铵晶体产品在光学显微镜下的晶体照片，晶体沾粘严重。经检测该晶体产品中柠檬酸二铵晶体含量为98.0重量％，其中，产品晶体过筛后粒度占比(均匀性)如表9所示。表9.目数(目)10-2020-2530-4040-5050-6060-7070目筛下所占比例(％)0.440.030.216.17.75.40.2对比例2本对比例用于参比说明本发明的柠檬酸二铵晶体及其生产方法(1)柠檬酸二铵料液的制备方法：同实施例1中柠檬酸二铵料液的制备方法。(2)柠檬酸二铵晶体的结晶方法：蒸发结晶的整个过程中均不加入柠檬酸二铵晶种，而是自然起晶，并且晶体生长过程不控制过饱和度，制得柠檬酸二铵晶体。经检测该晶体产品中柠檬酸二铵晶体含量为98.5重量％，其中，产品晶体过筛后粒度占比(均匀性)如表10所示。表10.目数(目)10-2020-2530-4040-5050-6060-7070目筛下所占比例(％)0.441.329.715.27.65.60.2对比例3本对比例用于对照说明本发明的柠檬酸二铵晶体及其生产方法(1)柠檬酸二铵料液的制备方法：参照实施例1中柠檬酸二铵料液的制备方法，区别在于，当结晶器中的料液的pH值为5.6时，停止进行注入氨水。(2)柠檬酸二铵晶体的结晶方法：同实施例1中柠檬酸二铵蒸发结晶方法。制得的柠檬酸二铵晶体产品中，经检测柠檬酸二铵晶体含量为98.4重量％，其中，产品晶体过筛后粒度占比(均匀性)如表11所示。表11.目数(目)10-2020-2530-4040-5050-6060-7070目筛下所占比例(％)0.460.525.111.32.20.30.2将实施例1-8与对比例1-3比较可以看出，本发明的方法制得的晶体产品中柠檬酸二铵晶体的含量高于对比例生产的晶体产品，由本发明的方法所生产的晶体产品中柠檬酸二铵晶体的含量高达99.5-99.9重量％。将实施例1-3与实施例4-6比较可以看出，将氨水注入到柠檬酸料液中进行反应，控制终点pH值在优选范围内，或控制晶体生长过程的过饱和度在优选范围内，特别是同时控制控制终点pH值和晶体生长过程的过饱和度在优选范围内，有利于提高制得的结晶产品中柠檬酸二铵晶体的含量。将实施例1-3与实施例7-8比较可以看出，控制柠檬酸二铵晶种的加入量和加入粒度，有利于提高制得的结晶产品中柠檬酸二铵晶体的含量。综上所述，在本发明所提供的柠檬酸二铵晶体的生产方法中，该方法通过控制控制氨水和柠檬酸料液的混合溶液的pH值以判断氨水和柠檬酸料液的反应的终点，有利于提高反应得到的柠檬酸二铵溶液中柠檬酸二铵含量，并通过在所述蒸发结晶的过程调整柠檬酸二铵料液的过饱和度以控制所述蒸发结晶的速度，有利于提高结晶产品中柠檬酸二铵晶体的含量。进一步地，在加热所述柠檬酸二铵料液进行蒸发结晶的步骤中，通过向过饱和度为1.02-1.20的柠檬酸料液中加入柠檬酸二铵晶种，并控制保温时 间为0.5-1小时，能够控制首次产生晶核的量，然后通过二次加热进行蒸发结晶，能够控制晶核的生长速度，进而降低晶体聚晶、伪晶的发生，减少晶体在生长过程中包夹母液，从而显著提高了晶体产品的质量，同时还提供了晶体产品的含量及均匀度。以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。当前第1页1 2 3