一种连续化制备亚氨基二乙酸钠盐的方法及其应用
阅读说明：本技术 一种连续化制备亚氨基二乙酸钠盐的方法及其应用 (Method for continuously preparing iminodiacetic acid sodium salt and application thereof ) 是由 王建清 蒋士猛 袁军 丁伟 于 2021-07-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及合成技术领域,具体地,涉及C07C227/12。连续化制备亚氨基二乙酸钠盐的方法,包括：将22wt％的液碱溶液和92wt％亚氨基二乙腈加入到碱解釜中在温度为65-75℃混合,升温至70-85℃,加入剩余的液碱溶液和亚氨基二乙腈继续反应得到亚氨基二乙酸二钠盐,依次经过脱水、脱色后进行盐酸酸化反应,即得亚氨基二乙酸一钠盐。本申请制备亚氨基二乙酸钠盐的方法通过连续化生产工艺,能够提高设备使用率增加产能,同时能够降低能源消耗,此外,通过分段加入液碱溶液和亚氨基二乙腈,结合后续的生产工艺,制备得到浅黄色澄清溶液,避免了焦化现象的产生。(The invention relates to the technical field of synthesis, in particular to C07C 227/12. A process for the continuous preparation of iminodiacetic acid sodium salt comprising: adding 22 wt% of liquid alkali solution and 92 wt% of iminodiacetonitrile into an alkaline hydrolysis kettle, mixing at 65-75 ℃, heating to 70-85 ℃, adding the rest liquid alkali solution and iminodiacetonitrile, continuing to react to obtain iminodiacetic acid disodium salt, and carrying out hydrochloric acid acidification reaction after dehydration and decoloration in sequence to obtain iminodiacetic acid monosodium salt. According to the method for preparing the iminodiacetic acid sodium salt, the utilization rate of equipment can be improved, the productivity can be increased, and the energy consumption can be reduced through a continuous production process.)
技术领域
本发明涉及合成技术领域，具体地，涉及C07C227/12。
背景技术
双甘膦在草甘膦的制备过程中发挥着重要的作用。传统的双甘膦生产工艺中，碱解和酸化都是使用间歇生产，设备利用率不高。CN200610095213通过首先合成亚氨基二乙腈，然后和氢氧化钠反应得到亚氨基二乙酸钠，其并没有酸化的步骤，导致碱解和酸化不连续，降低了设备利用率，在双甘膦的生产过程中增加了能源消耗。CN200410040559提供了一种亚氨基二乙酸盐的环保清洁生产方法，以氢氰酸为起始原料，依次反应生成氨基乙酸、氨基乙酸钠、亚氨基二乙酸钠水溶液，经过脱色后得到亚氨基二乙酸二钠产品，然后酸化后得到亚氨基二乙酸，此过程的生产中，形成的亚氨基二乙酸一钠的控制性较低，质量无法满足要求。
发明内容
针对现有技术中存在的一些问题，本发明第一个方面提供了一种连续化制备亚氨基二乙酸钠盐的方法，包括：将22wt％的液碱溶液和92wt％亚氨基二乙腈加入到碱解釜中在温度为65-75℃混合，升温至70-85℃，加入剩余的液碱溶液和亚氨基二乙腈继续反应得到亚氨基二乙酸二钠盐，依次经过脱水、脱色后进行盐酸酸化反应，即得亚氨基二乙酸一钠盐。
本申请中22wt％的液碱溶液指的是占所使用的液碱溶液总质量的22％。92wt％亚氨基二乙腈指的是占所使用的亚氨基二乙腈总质量的92％。
申请人在实验中发现，在制备亚氨基二乙酸钠盐的方法中，使用常规的直接将液碱溶液和亚氨基二乙腈混合的方式，此时得到的亚氨基二乙酸一钠盐溶液的颜色偏深，影响亚氨基二乙酸一钠盐的产品质量，申请人在一系列的研究中意外的发现，首先将22wt％的液碱溶液和92wt％亚氨基二乙腈加入到碱解釜中在温度为65-75℃混合，然后再升温加入剩余的液碱溶液和亚氨基二乙腈的方式，尤其是加入92wt％亚氨基二乙腈时以3-4t/h的投料速率投料，此时得到的亚氨基二乙酸一钠盐溶液的颜色符合生产要求，浅黄色澄清溶液，申请人认为可能的原因是该特定的投料方式，使得亚氨基二乙腈在液碱溶液中可以充分溶解分散，避免影响后续的反应，同时可以充分进行碱解反应，同时此时生成的氨气气体可以及时排出，避免氨气参与反应，造成焦化现象。
在一种实施方式中，液碱溶液和亚氨基二乙腈的重量比为(3.5-4)：1，优选为3.8：1。
在一种实施方式中，所述液碱溶液的浓度为20-25wt％。
优选的，所述液碱溶液的浓度为22wt％。
本申请所述亚氨基二乙腈的纯度不作特别限定，本领域技术人员可作常规选择。
在一种实施方式中，所述亚氨基二乙腈的纯度为92wt％。
在一种实施方式中，连续化制备亚氨基二乙酸钠盐的方法，包括：将22wt％的液碱溶液投入碱解釜中并开启搅拌，升温至65-75℃，以3-4t/h的投料速率将92wt％亚氨基二乙腈加入到碱解釜中，升温至70-85℃，加入剩余的液碱溶液和亚氨基二乙腈继续反应得到亚氨基二乙酸二钠盐，依次经过脱水、脱色后进行盐酸酸化反应，即得亚氨基二乙酸一钠盐。
在一种优选的实施方式中，连续化制备亚氨基二乙酸钠盐的方法，包括：将22wt％的液碱溶液投入碱解釜中并开启搅拌，升温至70℃，以3.3t/h的投料速率将92wt％亚氨基二乙腈加入到碱解釜中，升温至80℃，加入剩余的液碱溶液和亚氨基二乙腈继续反应得到亚氨基二乙酸二钠盐，依次经过脱水、脱色后进行盐酸酸化反应，即得亚氨基二乙酸一钠盐。
本申请中在亚氨基二乙酸二钠盐的生成反应过程中得到的氨气使用水吸收处理。
优选的，脱水在脱水釜中进行，当脱水釜的液位达到脱水釜体积的40-60％时，开启搅拌，在90-110℃保温回流脱水。
进一步优选的，脱水在脱水釜中进行，当脱水釜的液位达到脱水釜体积的50％时，开启搅拌，在100℃保温回流脱水。
在一种实施方式中，脱色在含有活性炭的脱色釜中进行，保持脱色釜的温度为75-85℃，物料液位达到脱色釜体积的一半后开启搅拌。
在一种优选的实施方式中，脱色在含有活性炭的脱色釜中进行，保持脱色釜的温度为80℃，物料液位达到脱色釜体积的一半后开启搅拌。
优选的，活性炭和亚氨基二乙腈的重量比为1：(60-65)，更优选为1：61.5。
在脱色釜中脱色的过程中，如果物料溢流，则需要补加活性炭，使得活性炭和亚氨基二乙腈的重量比在1：(60-65)。
在一种实施方式中，盐酸酸化反应的方法包括：加入盐酸，控制pH为6.5-7进行酸化反应后过滤。
本发明第二个方面提供了一种所述连续化制备亚氨基二乙酸钠盐的方法在制备双甘膦中的应用。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本申请制备亚氨基二乙酸钠盐的方法通过连续化生产工艺，能够提高设备使用率增加产能，同时能够降低能源消耗，此外，通过分段加入液碱溶液和亚氨基二乙腈，结合后续的生产工艺，制备得到浅黄色澄清溶液，避免了焦化现象的产生。
具体实施方式
以下通过具体实施方式说明本发明，但不局限于以下给出的具体实施例。
实施例
实施例1
本发明的实施例1提供了一种连续化制备亚氨基二乙酸钠盐的方法，具体如下：
将22wt％的浓度为22wt％的液碱溶液投入碱解釜中并开启搅拌，升温至70℃，以3.3t/h的投料速率将92wt％亚氨基二乙腈加入到碱解釜中，升温至80℃，加入剩余的液碱溶液和亚氨基二乙腈继续反应得到亚氨基二乙酸二钠盐，亚氨基二乙酸二钠盐进入脱水釜中，当脱水釜的液位达到脱水釜体积一半时，开启搅拌，在100℃保温回流脱水，之后进入含有活性炭的脱色釜中，保持脱色釜的温度为80℃，物料液位达到脱色釜体积的一半后开启搅拌，脱色结束后进入酸化釜中，添加盐酸，控制pH为6.5-7进行酸化反应后过滤，得浅黄色澄清液，即亚氨基二乙酸一钠盐水溶液。
上述制备亚氨基二乙酸钠盐的方法为连续性进出料，在一个反应流程中，从开始进料到出料的时间为2h。
其中，反应过程中加入的液碱溶液466.4g，亚氨基二乙腈123.1g，盐酸150.2g，活性炭2g；亚氨基二乙腈的纯度为92wt％，得到581.2g亚氨基二乙酸一钠盐质量浓度为25wt％的浅黄色澄清液。反应过程中得到的亚氨基二乙酸二钠盐中氨氮含量按照HJ 537-2009测试方法测试结果为600ppm，符合生产指标。
通过本实施例连续化生产工艺，能够提高设备使用率增加产能，同时能够降低能源消耗。在使用该方法得到的亚氨基二乙酸一钠盐制备双甘膦时，双甘膦设计产能为4万吨，每吨双甘膦耗电48KW；消耗蒸汽0.887吨；年降低电耗：48*20％KW，按照每度0.6元进行计算，年节约电费用：48*20％*0.6*40000＝23万元；年降低蒸汽消耗：0.887*20％吨，按照每吨蒸汽220元进行计算，年节约蒸汽费用0.887*20％*220*40000＝156万元。合计能够减少能源费用：156+23＝179万元。设备投资，考虑到现场需要改造，其能够节约投资300万元，按照10年折旧，每年能够减少投资30万元左右；两项相加每年能够节约费用209万元。
实施例2
本发明的实施例2提供了一种连续化制备亚氨基二乙酸钠盐的方法，具体如下：
将22wt％的浓度为22wt％的液碱溶液投入碱解釜中并开启搅拌，升温至70℃，以3.3t/h的投料速率将92wt％亚氨基二乙腈加入到碱解釜中，升温至80℃，加入剩余的液碱溶液和亚氨基二乙腈继续反应得到亚氨基二乙酸二钠盐，亚氨基二乙酸二钠盐进入脱水釜中，当脱水釜的液位达到脱水釜体积一半时，开启搅拌，在100℃保温回流脱水，之后进入含有活性炭的脱色釜中，保持脱色釜的温度为80℃，物料液位达到脱色釜体积的一半后开启搅拌，脱色结束后进入酸化釜中，添加盐酸，控制pH为6.5-7进行酸化反应后过滤，得亚氨基二乙酸一钠盐水溶液。
其中，反应过程中液碱溶液和亚氨基二乙腈的重量比为3.8：1，活性炭和亚氨基二乙腈的重量比为1：61.5。亚氨基二乙腈的纯度为92wt％。活性炭为重复使用的套用活性炭。
该实施例得到的亚氨基二乙酸一钠盐水溶液颜色较深。
实施例3
本发明的实施例3提供了一种连续化制备亚氨基二乙酸钠盐的方法，具体如下：
将22wt％的浓度为22wt％的液碱溶液投入碱解釜中并开启搅拌，升温至70℃，以3.3t/h的投料速率将92wt％亚氨基二乙腈加入到碱解釜中，升温至80℃，加入剩余的液碱溶液和亚氨基二乙腈继续反应得到亚氨基二乙酸二钠盐，亚氨基二乙酸二钠盐进入脱水釜中，当脱水釜的液位达到脱水釜体积一半时，开启搅拌，在100℃保温回流脱水，之后进入含有活性炭的脱色釜中，保持脱色釜的温度为80℃，物料液位达到脱色釜体积的一半后开启搅拌，脱色结束后进入酸化釜中，添加盐酸，控制pH为7.5-8进行酸化反应后过滤，得浅黄色澄清液，即亚氨基二乙酸一钠盐水溶液。
其中，反应过程中液碱溶液和亚氨基二乙腈的重量比为3.8：1，活性炭和亚氨基二乙腈的重量比为1：61.5。亚氨基二乙腈的纯度为92wt％。
该实施例得到的亚氨基二乙酸一钠盐水溶液中亚氨基二乙酸一钠盐占19wt％。
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