CN102219734B - 一种烟酰胺的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种烟酰胺的制备方法，包括以下步骤：将3-氰基吡啶与水配制成溶液，然后按照3-氰基吡啶∶NaOH＝25～30∶1的摩尔比，在反应温度为70～75℃中反应制备得到含有烟酸及烟酸钠的粗品烟酰胺溶液，将粗品溶液进入电驱动膜分离装置上的极水端容器，将纯水进入原水端容器，在直流电场作用下，溶液中阴阳离子开始定向迁移，每间隔一段时间测试淡室溶液中的电导率，当测得淡室中溶液电导率为33～41uS/cm时，将淡室内溶液蒸干烘燥，即得到白色烟酰胺成品。本发明的优点在于在直流电场下利用电驱动膜选择透过性的原理，并逐步降低极水端容器中溶液电导率，得到极水端容器中烟酰胺溶液，再对烟酰胺溶液浓缩干燥，最终得到达到美国药典USP级标准的成品烟酰胺。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用电驱动膜装置来分离烟酰胺中的烟酸，从而达到提纯烟酰胺的一种烟酰胺的制备方法。
背景技术
烟酰胺是一种重要的饲料添加剂，对于强化饲料营养价值有显著的效果。烟酰胺的制备方法有多种，主要以3-氰基吡啶为原料，利用碱金属氢氧化物，或用二氧化锰作为催化剂，或者利用微生物催化水合来生产烟酰胺。不管采用哪种方法，形成的烟酰胺产品中含有一定的烟酸杂质，利用重结晶技术制备高纯度烟酰胺工序繁琐，且生产效率低下，连续操作纯度不易控制；套用有机溶剂做溶剂过滤烟酰胺杂质，容易造成溶剂极大浪费，作业环境也污染严重。开发一种简便合理的制备高纯度烟酰胺技术对于降低生产成本，节能减排合理利用资源具有重大意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种利用在直流电场下，烟酰胺溶液中阴阳离子定向迁移，利用电驱动膜选择透过性的原理来分离烟酰胺的制备方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：本烟酰胺的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
一、将3-氰基吡啶与水配制成溶液，然后按照3-氰基吡啶∶NaOH＝25～30∶1的摩尔比，在反应温度为70～75℃中反应制备得到含有烟酸及烟酸钠的烟酰胺溶液，简称为粗品烟酰胺溶液；
二、测定粗品烟酰胺溶液的电导率，将粗品溶液进入电驱动膜分离装置上的极水端容器，将纯水进入原水端容器，在直流电场作用下，溶液中阴阳离子开始定向迁移，通过多层隔室中的电渗透，极水端容器中的游离离子浓度减少，游离离子浓度减少的极水端容器简称为淡室，每间隔一段时间测试淡室溶液中的电导率，在原水端陆续补加纯水，当测得淡室中溶液电导率为33～41uS/cm时，将淡室内溶液蒸干烘燥，即得到白色烟酰胺成品。
作为改进，取6千克3-氰基吡啶与水配制成30％的3-氰基吡啶溶液，然后按照3-氰基吡啶∶NaOH＝30∶1的摩尔比，在反应温度为70℃中反应制备得到含有烟酸及烟酸钠的烟酰胺溶液，简称为粗品烟酰胺溶液；测定粗品烟酰胺溶液的电导率为4371uS/cm，将粗品溶液进入电驱动膜分离装置中的极水端容器，将纯水进入原水端容器，在直流电场作用下，溶液中阴阳离子开始定向迁移，通过多层隔室中的电渗透，淡室中游离的离子浓度减少，在原水端陆续补加纯水，每间隔一段时间测试淡室溶液中的电导率，经过65分钟的离子交换后，在测得淡室中溶液电导率为38uS/cm时，将淡室内溶液蒸干烘燥，即得到99.81％的白色烟酰胺成品。上述的多层隔室可以是30层或50层，具体可按生产要求而定，以下同。所述的uS/cm是公知的电导率单位。
再改进，取6千克3-氰基吡啶与水配制成25％的3-氰基吡啶溶液，然后按照3-氰基吡啶∶NaOH＝30∶1的摩尔比，在反应温度为75℃中反应制备得到含有烟酸及烟酸钠的烟酰胺溶液，简称为粗品烟酰胺溶液；测定粗品烟酰胺溶液的电导率为4371uS/cm，将粗品溶液进入电驱动膜分离装置中的极水端容器，将纯水进入原水端容器，在直流电场作用下，溶液中阴阳离子开始定向迁移，通过多层隔室中的电渗透，淡室中游离的离子浓度减少，在原水端陆续补加纯水，每间隔一段时间测试淡室溶液中的电导率，经过60分钟的离子交换后，在测得淡室中溶液电导率为33uS/cm时，将淡室内溶液蒸干烘燥，即得到99.83％的白色烟酰胺成品。
再改进，取6千克3-氰基吡啶与水配制成30％的3-氰基吡啶溶液，然后按照3-氰基吡啶∶NaOH＝25∶1的摩尔比，在反应温度为75℃中反应制备得到含有烟酸及烟酸钠的烟酰胺溶液，简称为粗品烟酰胺溶液；测定粗品烟酰胺溶液的电导率为4371uS/cm，将粗品溶液进入电驱动膜分离装置中的极水端容器，将纯水进入原水端容器，在直流电场作用下，溶液中阴阳离子开始定向迁移，通过多层隔室中的电渗透，淡室中游离的离子浓度减少，在原水端陆续补加纯水，每间隔一段时间测试淡室溶液中的电导率，经过70分钟的离子交换后，在测得淡室中溶液电导率为41uS/cm时，将淡室内溶液蒸干烘燥，即得到99.87％的白色烟酰胺成品。
与现有技术相比，本发明的优点在于利用电驱动膜分离制备高纯度烟酰胺及烟酸的方法，利用在直流电场下，烟酰胺溶液中阴阳离子定向迁移，利用电驱动膜选择透过性的原理，阴离子向阳极运动，阳离子向阴极移动，在持续迁移过程中，设置多层隔室中的电渗透，使离子状态的杂质从淡室迁移到浓室，逐步降低淡室溶液电导率，至淡室溶液电导率降至合理范围内，得到的淡室烟酰胺溶液，淡室烟酰胺溶液再经过浓缩、干燥等工序，最终达到美国药典USP级标准的成品烟酰胺。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明烟酰胺的制备方法，包括以下步骤：
一、将3-氰基吡啶与水配制成溶液，然后按照3-氰基吡啶∶NaOH＝25～30∶1的摩尔比，在反应温度为70～75℃中反应制备得到含有烟酸及烟酸钠的烟酰胺溶液，简称为粗品烟酰胺溶液；
二、测定粗品烟酰胺溶液的电导率，将粗品溶液进入电驱动膜分离装置上的极水端容器，将纯水进入原水端容器，在直流电场作用下，溶液中阴阳离子开始定向迁移，通过多层隔室中的电渗透，极水端容器中的游离离子浓度减少，游离离子浓度减少的极水端容器简称为淡室，每间隔一段时间测试淡室溶液中的电导率，在原水端陆续补加纯水，当测得淡室中溶液电导率为33～41uS/cm时，将淡室内溶液蒸干烘燥，即得到白色烟酰胺成品。
实施例一；
用3-氰基吡啶和NaOH水解制备烟酰胺，称重3-氰基吡啶6kg，配制30％的3-氰基吡啶溶液，按照3-氰基吡啶∶NaOH＝30∶1的摩尔比，反应温度70℃，制备得到烟酰胺溶液，测定烟酰胺含量28.79％，烟酸及烟酸钠含量1.86％，测定粗品烟酰胺溶液的电导率4371uS/cm。将粗品溶液进入极水端容器，纯水进入原水端容器，运转设备调节交换速度，在直流电场作用下，溶液中阴阳离子开始定向迁移，通过设置多层隔室中的电渗透，淡室中游离的离子浓度减少，隔一段时间测淡室溶液电导率(单位：uS/cm)，3455、2847、2094、1162、654、374、285、201、141、112、78、62、51。在设备运转过程中原水端陆续补加纯水，经过65分钟的交换运转，测得淡室中溶液电导率为38，已达到预期目标。将淡室内溶液蒸干烘燥，得到白色烟酰胺成品6.18kg，测定烟酰胺成品主要理化指标：熔点：128℃～131℃；含量：99.81％；酸碱度：6.8；各项指标均符合USP标准。计算烟酰胺质量转化率：6.18/6＝103％。
测定浓室溶液烟酰胺含量，浓缩该溶液至一定程度，按照烟酰胺的含量计算所需NaOH的量，将烟酰胺全部转化为烟酸钠，然后用铵型阳离子交换树脂，将烟酸钠转换成烟酸铵，浓缩液体至干，即得到雪白色粉末烟酸，称重0.78kg，测定烟酸主要理化指标：熔点：235℃～238℃；含量：99.53％；水分：0.26％；各项指标均已合格。计算烟酸转化率：0.78/6＝13％。
实施例二；
用3-氰基吡啶和NaOH水解制备烟酰胺，称重3-氰基吡啶6kg，配制25％的3-氰基吡啶溶液，按照3-氰基吡啶∶NaOH＝30∶1的摩尔量，反应温度75℃，制备得到烟酰胺溶液，测定烟酰胺含量23.19％，烟酸及烟酸钠含量1.36％，测定粗品烟酰胺溶液的电导率3971uS/cm。将粗品溶液进入极水端容器，纯水进入原水端容器，运转设备调节交换速度，在直流电场作用下，溶液中阴阳离子开始定向迁移，通过设置多层隔室中的电渗透，淡室中游离的离子浓度减少，隔一段时间测淡室溶液电导率(单位：uS/cm)，3247、2278、1625、1047、623、385、214、139、101、77、63、35。在设备运转过程中原水端陆续补加纯水，经过60分钟的交换运转，测得淡室中溶液电导率为33，已达到预期目标。将淡室内溶液蒸干烘燥，得到白色烟酰胺成品6.2kg，测定烟酰胺成品主要理化指标：熔点：128℃～131℃；含量：99.83％；酸碱度：6.8；各项指标均符合USP标准。计算烟酰胺质量转化率：6.2/6＝103.33％。
测定浓室溶液烟酰胺含量，浓缩该溶液至一定程度，按照烟酰胺的含量计算所需NaOH的量，将烟酰胺全部转化为烟酸钠，然后用铵型阳离子交换树脂，将烟酸钠转换成烟酸铵，浓缩液体至干，即得到雪白色粉末烟酸，称重0.77kg，测定烟酸主要理化指标：熔点：235℃～238℃；含量：99.52％；水分：0.34％；各项指标均已合格。计算烟酸质量转化率：0.77/6＝12.83％。
实施例三：
用3-氰基吡啶和NaOH水解制备烟酰胺，称重3-氰基吡啶6kg，配制30％的3-氰基吡啶溶液，按照3-氰基吡啶∶NaOH＝25∶1的摩尔量，反应温度75℃，制备得到烟酰胺溶液，测定烟酰胺含量29.04％，烟酸及烟酸钠含量1.93％，测定粗品烟酰胺溶液的电导率4461uS/cm。将粗品溶液进入极水端容器，纯水进入原水端容器，运转设备调节交换速度，在直流电场作用下，溶液中阴阳离子开始定向迁移，通过设置多层隔室中的电渗透，淡室中游离的离子浓度减少，隔一段时间测淡室溶液电导率(单位：uS/cm)，3655、2887、2094、1166、669、375、261、219、152、112、77、59、48。在设备运转过程中原水端陆续补加纯水，经过70分钟的交换运转，测得淡室中溶液电导率为41，已达到预期目标。将淡室内溶液蒸干烘燥，得到白色烟酰胺成品6.14kg，测定烟酰胺成品主要理化指标：熔点：128℃～131℃；含量：99.87％；酸碱度：6.8；各项指标均符合USP标准。计算烟酰胺质量转化率：6.14/6＝102.33％。
测定浓室溶液烟酰胺含量，浓缩该溶液至一定程度，按照烟酰胺的含量计算所需NaOH的量，将烟酰胺全部转化为烟酸钠，然后用铵型阳离子交换树脂，将烟酸钠转换成烟酸铵，浓缩液体至干，得到雪白色粉末烟酸，称重0.86kg，测定烟酸主要理化指标：熔点：235℃～238℃；含量：99.59％；水分：0.28％；各项指标均已合格。计算转化率：0.86/6＝14.33％。
本发明对粗品烟酰胺溶液电导率测定发现，认识到主要杂质烟酸在溶液中呈弱酸性离子态，易电离，烟酰胺呈稳定的中性态，难电离。利用直流电场作用下电驱动膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性，使溶液中呈离子状态的溶质与溶剂分离，从而达到提纯的效果。而且，电离出去的烟酸、烟酸钠以及少量渗透出去的烟酰胺，继续和定量的氢氧化钠反应，转化成烟酸钠，烟酸钠可以通过铵型阳离子树脂交换，转变成烟酸铵，而烟酸铵在130℃以上脱氨即成为烟酸。
利用电驱动膜分离的原理开发适合的除盐设备，用来除去溶液中呈离子状态的组分，从而提纯另一组分，得到符合要求的产品。电驱动膜分离装置在外加直流电场的作用下，溶液中离子作定向迁移，利用电驱动膜对不同离子的选择透过性，阳膜只允许通过阳离子，阻止阴离子通过；阴膜只允许通过阴离子，阻止阳离子通过，使离子从一部分溶液中迁移到另一部分溶液中。电驱动膜分离装置是由多层隔室组成，设置多层隔室中的电渗析过程，淡室中阴阳离子迁移到相邻的浓室中去，从而使含盐水淡化，达到除盐的目的。电驱动膜分离淡化器由隔板、电驱动膜、电极、夹紧装置等主要部件组成。
Claims (3)
1.一种烟酰胺的制备方法，其特征在于：取6千克3-氰基吡啶与水配制成30％的3-氰基吡啶溶液，然后按照3-氰基吡啶：NaOH＝30∶1的摩尔比，在反应温度为70℃中反应制备得到含有烟酸及烟酸钠的烟酰胺溶液，简称为粗品烟酰胺溶液；测定粗品烟酰胺溶液的电导率为4371uS/cm，将粗品溶液进入电驱动膜分离装置中的极水端容器，将纯水进入原水端容器，在直流电场作用下，溶液中阴阳离子开始定向迁移，通过多层隔室中的电渗透，淡室中游离的离子浓度减少，在原水端陆续补加纯水，每间隔一段时间测试淡室溶液中的电导率，经过65分钟的离子交换后，在测得淡室中溶液电导率为38uS/cm时，将淡室内溶液蒸干烘燥，即得到99.81％的白色烟酰胺成品。
2.一种烟酰胺的制备方法，其特征在于：取6千克3-氰基吡啶与水配制成25％的3-氰基吡啶溶液，然后按照3-氰基吡啶：NaOH＝30∶1的摩尔比，在反应温度为75℃中反应制备得到含有烟酸及烟酸钠的烟酰胺溶液，简称为粗品烟酰胺溶液；测定粗品烟酰胺溶液的电导率为3971uS/cm，将粗品溶液进入电驱动膜分离装置中的极水端容器，将纯水进入原水端容器，在直流电场作用下，溶液中阴阳离子开始定向迁移，通过多层隔室中的电渗透，淡室中游离的离子浓度减少，在原水端陆续补加纯水，每间隔一段时间测试淡室溶液中的电导率，经过60分钟的离子交换后，在测得淡室中溶液电导率为33uS/cm时，将淡室内溶液蒸干烘燥，即得到99.83％的白色烟酰胺成品。
3.一种烟酰胺的制备方法，其特征在于：取6千克3-氰基吡啶与水配制成30％的3-氰基吡啶溶液，然后按照3-氰基吡啶：NaOH＝25∶1的摩尔比，在反应温度为75℃中反应制备得到含有烟酸及烟酸钠的烟酰胺溶液，简称为粗品烟酰胺溶液；测定粗品烟酰胺溶液的电导率为4461uS/cm，将粗品溶液进入电驱动膜分离装置中的极水端容器，将纯水进入原水端容器，在直流电场作用下，溶液中阴阳离子开始定向迁移，通过多层隔室中的电渗透，淡室中游离的离子浓度减少，在原水端陆续补加纯水，每间隔一段时间测试淡室溶液中的电导率，经过70分钟的离子交换后，在测得淡室中溶液电导率为41uS/cm时，将淡室内溶液蒸干烘燥，即得到99.87％的白色烟酰胺成品。
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