CN100384805C - 一种生产二甲酸钾的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生产二甲酸钾的方法，该方法是以甲酸和氢氧化钾或碳酸钾为原料，将80-90%的甲酸溶液与氢氧化钾或碳酸钾溶液在45-80℃反应2-6h，然后在65-75℃下真空浓缩至反应物总体积的1/2-2/3，将浓缩液冷却到20℃下搅拌结晶20-28h，得到产品。本发明工艺简单，反应条件温和，易于控制，对反应设备要求低；反应收率高，最终得率大于94%，纯度达97%以上，降低了生产成本；生产过程无废水、废气、废渣生成，环境污染程度低。利用本发明方法生产的二甲酸钾具有含量高、流散性好等特点，可以直接用于饲料生产当中。
Description
技术领域
本发明涉及二甲酸钾的生产方法。
背景技术
二甲酸钾是近几年开发研制的一种新型的抗生素促生长剂替代物产品。饲用试验结果表明，在猪日粮中添加0.6％-1.2％的二甲酸钾，即可显著提高猪的增重效果，减少由于细菌感染造成的死亡数量。由于其安全性强，促生长尤其是对仔猪的促生长和防治下痢效果，并可提高奶牛的产奶率，因此深受畜禽养殖者的好评。二甲酸钾是非抗生素饲料添加剂，但在养猪生产中起到抗生素促生长剂的作用。2001年被欧盟批准使用，是欧盟批准的第一种用于替代抗生素促生长剂的非抗生素饲料添加剂产品，应用前景广阔。
美国发明专利US 6137005介绍了以甲酸钾和甲酸为原料制备二甲酸钾的方法，尽管此法可获得较高收率的二甲酸钾，但是该方法中使用原料之一甲酸钾价格较高。公开号为CN1428325A的中国发明专利申请介绍了用甲酸同固体碳酸钾或固体氢氧化钾反应制备二甲酸钾的工艺，但是其工艺仅仅为甲酸同碳酸钾或氢氧化钾一步反应，反应产物二甲酸钾的收率较低，最高不能超过50％；而且甲酸同固体碳酸钾或固体氢氧化钾直接反应非常剧烈，放出大量的热量，反应过程不易控制，容易对生产操作者构成伤害，并且该反应需在特殊的反应器中进行，才能达到较佳的反应效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种高产率、低污染的生产二甲酸钾的方法。
本发明所提供的生产二甲酸钾的方法，以甲酸和氢氧化钾或碳酸钾为原料，是将80-90％的甲酸溶液与氢氧化钾或碳酸钾溶液在45-80℃反应2-6h，然后在65-75℃下真空浓缩至反应物总体积的1/2-2/3，将浓缩液冷却到20℃下搅拌结晶20-28h，得到产品。
产品结晶后还需经过离心分离、干燥步骤，离心分离条件通常为2000-3000rpm下离心5-10min。
反应所用的氢氧化钾或碳酸钾溶液的质量百分比浓度通常为50-70％；甲酸溶液优选浓度为85％。反应物为氢氧化钾时，甲酸与氢氧化钾的物质的量之比为1.5-2.5∶1，优选为2∶1；为碳酸钾时，甲酸与碳酸钾的物质的量之比为3.5-4.5∶1，优选为4∶1。反应的优选温度为60℃。
为了提高产物得率，并减少废水等的排放，真空浓缩所得回收酸水以及结晶母液可以用于配制氢氧化钾或碳酸钾溶液。
本发明生产工艺流程图如图1所示。本发明由于采用甲酸与氢氧化钾或碳酸钾溶液反应，反应条件温和，易于控制，对反应设备要求低；反应过程中真空浓缩回收的酸性水以及结晶后的母液循环使用，提高了二甲酸钾的反应收率，最终得率大手94％，产品纯度高达97％以上，降低了生产成本；生产过程无废水、废气、废渣生成，减少环境污染。本发明生产的二甲酸钾具有含量高、流散性好等特点，可以直接用于饲料生产当中。
附图说明
图1为二甲酸钾生产工艺流程图
图2为所得二甲酸钾HPLC图谱
具体实施方式
实施例1、甲酸与碳酸钾反应制备二甲酸钾
将60％的碳酸钾(2K2CO3·3H2O)溶液705.75Kg加入到1500L带有搅拌装置的夹套式搪瓷反应釜中，室温、75-80rpm搅拌条件下，缓慢加入甲酸(HCOOH)溶液(含量85％)531Kg，35-40min加料完毕。然后将反应温度升至60℃，反应2h。
反应物在65-70℃下真空浓缩，出水量300Kg左右，得到浓缩物。在搅拌条件下将温度降至20℃，继续搅拌直至生成粉状结晶(共28h)。2000rpm离心10min得到产物二甲酸钾，55℃下干燥20h，得到成品。
将真空浓缩得到pH＝3-4的水和碳酸钾配成60％的溶液705.75Kg加入反应器中，室温搅拌条件下，缓慢加入85％甲酸溶液至反应体系的pH在5左右，将反应温度升至45℃，反应4h。
反应物在65-70℃下真空浓缩，出水量300Kg左右，得到浓缩物。在搅拌条件下将温度降至室温，继续搅拌直至生成粉状结晶(共25h)。2500rpm离心8min得到产物二甲酸钾，55℃下干燥20h，得到成品。
将两次离心后所得母液282Kg加入到反应釜中，在室温搅拌条件下加入212Kg碳酸钾，搅拌反应20-30min后，缓慢加入85％甲酸溶液至反应体系的pH在5左右。将反应温度升至80℃，反应2h。
反应物在65-70℃下真空浓缩，出水量60Kg左右，得到浓缩物。在搅拌条件下将温度降至室温，继续搅拌直至生成粉状结晶(共20h)。3000rpm离心5min得到产物二甲酸钾，55℃下干燥20h，得到成品。
本过程总收率为94％，产品经过HPLC、元素分析、红外光谱检测含量达到97％以上。产品HPLC图如图2所示。
产品元素分析：C 18.48％(理论值18.46％)，H 1.85％(理论值2.31％)，K 30.46％(理论值30.05％)；
红外光谱：3426.66、2808.37、2721.44、2095.21、1631.17、1596.25、1383.74、1349.35、762.51cm-1。
产物熔点：109℃(理论值109-110℃)。
实施例2、甲酸与碳酸钾反应制备二甲酸钾
将甲酸(HCOOH)溶液(含量85％)531Kg用耐酸泵加入到1500L带有搅拌装置的夹套式搪瓷反应釜中，室温、75-80rpm搅拌条件下，缓慢加入60％的碳酸钾(2K2CO3·3H2O)溶液705.75Kg约50-60min加料完毕。然后将反应温度升至60℃，反应2h。
余下步骤同实施例1。
本过程总收率为94％，产品经过HPLC检测含量达到97％以上。
实施例3、甲酸与氢氧化钾反应制备二甲酸钾
将60％的氢氧化钾(KOH)溶液533Kg加入到1500L带有搅拌装置的夹套式搪瓷反应釜中，室温、75-80rpm搅拌条件下，缓慢加入甲酸(HCOOH)溶液(含量85％)600Kg，约30-35min加料完毕。然后将反应温度升至60℃，反应2h。
反应物在65-70℃下真空浓缩，出水量230Kg左右，得到浓缩物。在搅拌条件下将温度降至室温，继续搅拌直至生成粉状结晶(共28h)。2000rpm离心10min得到产物二甲酸钾，55℃下干燥20h，得到成品。
将真空浓缩得到pH＝3-4的水和氢氧化钾配成60％的溶液533Kg加入到反应器中，室温搅拌条件下，缓慢加入85％甲酸溶液至反应体系的pH在5左右，将反应温度升至70℃，反应2h。
反应物在65-70℃下真空浓缩，出水量230Kg左右，得到浓缩物。在搅拌条件下将温度降至室温，继续搅拌直至生成粉状结晶(共25h)。2500rpm离心8min得到产物二甲酸钾，55℃下干燥20h，得到成品。
将两次离心后所得母液320Kg加入到反应釜中，在室温搅拌条件下加入240Kg氢氧化钾，搅拌反应20-30min后，缓慢加入85％甲酸溶液至反应体系的pH在5左右。将反应温度升至50℃，反应3h。
反应物在65-70℃下真空浓缩，出水量100Kg左右，得到浓缩物。在搅拌条件下将温度降至室温，继续搅拌直至生成粉状结晶(共20h)。3000rpm离心5min得到产物二甲酸钾，55℃下干燥20h，得到成品。
本过程总收率为95％，产品经过HPLC检测含量达到97％以上。
实施例4、甲酸与氢氧化钾反应制备二甲酸钾
将甲酸(HCOOH)溶液(含量85％)600Kg用耐酸泵加入到1500L带有搅拌装置的夹套式搪瓷反应釜中，室温、75-80rpm搅拌条件下，缓慢加入60％的氢氧化钾(KOH)溶液533Kg约25-30rnin加料完毕。然后将反应温度升至60℃，反应2h。
余下步骤同实施例3。
本过程总收率为95％，产品经过HPLC检测含量达到97％以上。
Claims (7)
1.一种生产二甲酸钾的方法，以甲酸和氢氧化钾或碳酸钾为原料，其特征在于：将质量百分比浓度为80-90％的甲酸溶液与氢氧化钾或碳酸钾溶液在45-80℃反应2-6h，然后在65-75℃下真空浓缩至反应物总体积的1/2-2/3，将浓缩液冷却到20℃下搅拌结晶20-28h，得到产品；所述氢氧化钾或碳酸钾溶液的质量百分比浓度均为50-70％；当原料为氢氧化钾时，甲酸与氢氧化钾的物质的量之比为1.5-2.5∶1；当原料为碳酸钾时，甲酸与碳酸钾的物质的量之比为3.5-4.5∶1。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述结晶后还需经过离心分离和干燥步骤得到产品。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述离心分离条件为2000-3000rpm下离心5-10min。
4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于：所述甲酸溶液质量百分比浓度为85％。
5.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于：所述甲酸溶液与氢氧化钾或碳酸钾溶液的反应温度为60℃。
6.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于：所述真空浓缩所得回收酸水用于配制氢氧化钾或碳酸钾溶液。
7.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于：所述结晶母液用于配制氢氧化钾或碳酸钾溶液。
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