鹽酸胍,化學名氨基甲脒鹽酸鹽,其結構式為:HN=C(NH2)2.HCl,分子式為:CH6ClN3。白色或微黃色塊狀物,熔點181~183℃,相對密度1.354,25℃時,4%的水溶液的pH值為6.4,20℃時在100g的下列溶液中的溶解度:200g/100g水,76g/100g甲醇甲醇,24g/100g乙醇,幾乎不溶于丙酮、苯和乙醚。可用作醫藥、農藥、染料及其他有機合成中間體,是制造磺胺嘧啶、磺胺甲基嘧啶、磺胺二甲基嘧啶等藥物及葉酸的重要原料,還可用作合成纖維的防靜電劑。
目前,一般以雙氰胺和銨鹽(氯化銨)為原料,在170~230℃下進行熔融反應,反應過程中向反應體系中通入氨氣作為助劑以提高粗產品收率及純度,反應完成后經切片機冷卻切片后得到固體鹽酸胍粗品,精制后得到成品。該工藝采用氨氣作為反應助劑,一方面需要液氨儲罐等相關設備,增加了不安全因素,提高了生產成本,另一方面由于氨氣與雙氰胺和氯化銨進行熔融反應過程中劇烈放熱,容易生成三聚氰胺、三聚氰胺一酰胺和三聚氰胺二酰胺等雜質,影響反應后產品的純度,增加精制成本。
為解決此類問題,本文開發了一種生產工藝簡單,反應過程易于控制、產品純度高的一種生產工藝。
1合成方法
1. 1 工藝路線
1. 2 生產工藝
將1680g雙氰胺、2030g氯化銨、297g碳酸銨混合均勻后,在攪拌狀態下緩慢加入混合均勻后的物料,加熱升溫至200℃,反應釜中的固體全部溶解。控制反應溫度200~210℃反應2.5小時,放料得鹽酸胍粗品約3858g,粗品含量95.6%,測定游離銨含量。
精制:常溫下,將鹽酸胍粗品:水按1:1比例加入反應釜,再加入與粗品中游離銨等量的氫氧化鈉,攪拌溶解,過濾,母液減壓脫去約50%水,冷卻析晶,過濾得純度大于99%的工業級產品。
再精制:將工業級產品:水按1:1比例加入反應釜,再加入與產品中游離銨等量的氫氧化鈉,攪拌溶解,濾膜過濾,母液減壓脫去約50%水,冷卻析晶,過濾,檢測游離胺<1.2%后烘干得純度>99.5%的醫藥級產品。
2 新舊生產工藝的比較
本文利用碳酸銨代替現有工藝中的氨氣作為生產過程中的助劑,帶來了諸多優點:
1)工藝簡單、工藝條件控制方便。由于采用了固相反應,生產過程中熔融反應的溫度、反應速度等易于控制,同時減少了液氨儲罐、輸送管道等設施,使生產成本大大降低,每噸可降低生產成本約200元左右;
2)使粗品質量大大提高。采用現有技術所得粗品的純度在88~92%,而采用本技術所得產品的純度在95%以上,這對于大規模生產來說是一個質的提高,大大降低了精制成本;
3)生產過程中的安全性提高。由于無需目前生產過程中的液氨儲存、輸送等危險環節,大大增加了生產過程中的安全性。
3 工藝改進
采用熔融反應法生產嗎啉脒胍鹽酸鹽, 但起初收率只能達到 70% 左右, 通過對熔融反應法生產工藝和設備進行多方面的改進, 使收率提高到 93%~ 96% , 同時也提高了產品質量。
3. 1 攪拌抗阻能力的改進
由于物料呈粉末狀, 對攪拌阻力大, 我們將原用的小電機( 4 kW) 換成大電機( 7 1 5k W) , 并將攪拌軸與減速器軸焊接, 以提高攪拌的抗阻力能力。
3. 2 控制反應溫度方法的改進
( 1) 采用內外降溫法控制溫度。外降溫法: 即根據需要, 在反應釜夾套中通人循環水或冰鹽水降溫。內降溫法: 原方法是將所有物料一次性投入罐中, 大量物料同時反應, 劇烈放熱, 溫度難以控制, 容易生成不明結構的粘稠狀物, 造成產品收率低、 質量差, 甚至整批料報廢。現在將混合物料分批投入反應釜, 使物料分批反應, 放出的熱量相對較少,使反應溫度較容易控制; 另一方面又可將后續添加的混合物料做為降溫物, 根據需要投入反應罐內, 起到一定的內降溫作用, 從而使劇烈的放熱反應溫度得到了很好的控制。
( 2) 在反應初期, 由于放熱劇烈, 升溫迅速, 溫包中的溫度計顯示的溫度存在滯后現象, 現將溫度計直接插入物料中測量溫度, 以便能真實地反映罐內溫度急聚升降情況, 及時采取有效措施控制反應溫度。
( 3) 萬一溫度控制不住, 超過210℃時, 還可采取補救措施, 即向罐內澆適量自來水, 水立即汽化,帶走大量熱, 可以立竿見影地起到降溫作用, 且對產品收率和質量影響不大, 通過以上改進, 有效地控制了反應溫度, 為產品收率和質量的提高奠定了基礎。
3. 3 壓濾器的改進
在用 H2O 洗壓濾器后, 數根濾管內及壓濾器底部會殘留相當一部分 H2O, 因鹽酸胍極易溶于H2O, 這些 H2O 能溶解很多鹽酸胍, 使其在結晶罐內不能結晶析出, 使產品收率下降。現將壓濾器底部裝上排水閥, 使壓濾器內部的水最大限度地排出, 從而提高了產品收率。
3 . 4 蒸餾水回收使用的改進
在用蒸餾水精制鹽酸胍時, 采用新蒸餾水搭配濃縮母液時回收的蒸餾水使用, 這樣即解決了蒸餾水來源問題,又可使回收蒸餾水得到很好的利用,同時又大大減少了精制廢水的產生。
4 結論
熔融反應法制鹽酸胍, 利用碳酸銨代替現有工藝中的氨氣作為生產過程中的助劑,工藝簡單,反應過程易于控制、產品純度高。