CN103467332A - 利用电渗析分离提纯甲基丙烯酰胺的方法 - Google Patents

Abstract

本发明针对化工领域，涉及利用电渗析分离提纯甲基丙烯酰胺的方法，该方法包括步骤：A、以甲基丙烯酰胺硫酸盐为原料，水介质中，经氨气或者氨水充分中和，分离得含硫酸铵的甲基丙烯酰胺粗品和中和母液Ⅰ；B、对中和母液Ⅰ进行电渗析除硫酸铵处理，得中和母液II；C、所得中和母液II与含硫酸铵的甲基丙烯酰胺粗品合并，搅拌溶解硫酸铵，再分离得甲基丙烯酰胺半成品和洗涤母液。该方法可提高甲基丙烯酰胺的纯度和收率，减少废水排放，降低能耗，操作简单，设备投资低，大大降低了生产成本。

Description

利用电渗析分离提纯甲基丙烯酰胺的方法

技术领域

本发明针对化工领域，涉及甲基丙烯酰胺硫酸盐的分离提纯，具体涉及利用电渗析分离提纯甲基丙烯酰胺的方法。

背景技术

甲基丙烯酸胺是一种重要的化工产品，广泛用作蚕丝增重剂、纤维匀染剂、吸湿剂、胶粘剂和抗静电剂，还用作水泥添加剂、砂浆添加剂、人造革添加剂等。在丝质品的制备中，由于生丝在脱胶时去除了色素、脂、蜡等杂质，有20-30%的脱胶量的重量损失，通过在染整前甲基丙烯酸胺的增重处理，不仅可以弥补因脱胶而导致的白厂丝重量损失，而且可以明显改善丝绸织物的悬垂效果和色泽性状，提高相应的丝绸织物使用效果。

目前，甲基丙烯酰胺的制备方法有甲基丙烯睛水解法、丙酮氰醇酸性水解法、甲基丙烯酸甲酯氨解法、甲基丙烯酸与氨合成法等。工业上主要采用丙酮氰醇水解法，国内目前仍停留在小试阶段，产品纯度达95%，收率往往只有60%～70%。另外，该方法生产过程中会产生大量废水，由于废水中含有一定量的甲基丙烯酰胺和硫酸铵，废水的排放会造成环境污染，对产品也是一种损失。

专利申请201310104382.8描述了一种改进的甲基丙烯酰胺的制备和提纯方法，即将硫酸、丙酮氰醇投入反应釜进行酰胺化反应，生成甲基丙烯酰胺硫酸盐，再进行中和反应，生成甲基丙烯酰胺，再分离提纯。酰胺化反应和中和反应是甲基丙烯酰胺生产过程中非常重要的工艺过程，直接决定甲基丙烯酰胺的产量和废液排放量。该方法中，中和反应后的分离提纯步骤主要包括除盐和重结晶，其中也使用了母液的循环套用，不仅减少了废液的排放，还减少了甲基丙烯酰胺产品在母液中的溶解度，增加甲基丙烯酰胺的收率。甲基丙烯酰胺硫酸盐通过反复的纯化，最终获得的甲基丙烯酰胺的纯度和收率与丙酮氰醇水解法相比，都有明显提高。但是，该方法在分离纯化过程中，为了使其体系达到平衡，必须采出部分含盐母液，采出的母液中不仅含有硫酸铵，而且还残留一定量的甲基丙烯酰胺产品。可见，怎样进一步减少甲基丙烯酰胺损失量，减少废水排放量，以增加产品的总收率，是分离提纯甲基丙烯酰胺的关键技术。

本发明是基于上述现有技术，并针对现有技术的不足进行了改进发明。

发明内容

有鉴于此，本发明提供利用电渗析分离提纯甲基丙烯酰胺的方法，该方法可提高甲基丙烯酰胺的纯度和收率，减少废水排放，降低能耗，操作简单，设备投资低，大大降低了生产成本。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

利用电渗析分离提纯甲基丙烯酰胺的方法，包括以下步骤：

A、以甲基丙烯酰胺硫酸盐为原料，水介质中，经氨气或者氨水充分中和，分离得含硫酸铵的甲基丙烯酰胺粗品和中和母液Ⅰ；

B、所得中和母液Ⅰ进行电渗析除硫酸铵处理，得中和母液II；

C、所得中和母液II与含硫酸铵的甲基丙烯酰胺粗品合并，搅拌溶解硫酸铵，再分离得甲基丙烯酰胺半成品和洗涤母液。

所述甲基丙烯酰胺硫酸盐以硫酸和丙酮氰醇为原料通过酰胺化反应制得，如专利申请201310104382.8描述的制备方法，当然，通过其他方式制备的甲基丙烯酰胺硫酸盐也可用本发明的方法进行分离提纯。所述步骤A中，用于中和甲基丙烯酰胺硫酸盐的碱除了氨气或氨水外，还可以为其他无机碱，但这些碱的强度以不破坏目标产物中的酰胺键为限。本发明出于后续纯化的考虑，优选弱碱性的氨气或氨水，中和同时不会额外引入其他盐类。具体反应过程中，在保持甲基丙烯酰胺硫酸盐的流动性下，可采用滴加甲基丙烯酰胺硫酸盐的同时，滴加氨水或通入氨气的方式进行反应，氨水或氨气的总量以甲基丙烯酰胺硫酸盐中的硫酸计，恰好完全中和硫酸为宜。

电渗析是20世纪50年代发展起来的一种新技术，最初用于海水淡化，现在广泛用于化工、轻工、冶金、造纸、医药工业，尤以制备纯水和在环境保护中处理三废最受重视，例如用于酸碱回收、电镀废液处理以及从工业废水中回收有用物质等。其原理是：在外加直流电场作用下，利用离子交换膜的透过性(即阳膜只允许阳离子透过，阴膜只允许阴离子透过)，使水中的阴、阳离子作定向迁移，从而达到水中的离子与水分离的一种物理化学过程。电渗析的装置主要由阴、阳离子交换膜，浓、淡水隔板，正负电极导水板和夹紧装置所组成。从淡水室内出来的水为淡水，从浓水室出来的水为浓水。

所述步骤A中，优选水介质的用量为甲基丙烯酰胺硫酸盐质量的0.3～0.7倍，更优选0.5倍。由于中和反应是放热反应，温度过高，甲基丙烯酰胺会发生水解反应，故反应温度控制在0～60℃。完全中和后体系的pH值保持在2.5～3.0，静置结晶，结晶温度控制在0～25℃。所述反应体系在0℃时，由于反应液中有盐及溶于水的有机物，水的结冰点会降低，故本发明所述的0℃不存在结冰的问题。

所述步骤B中，电渗析前，中和母液Ⅰ中含硫酸铵15%～30%，含甲基丙烯酰胺2%～5%；电渗析后，中和母液II中含硫酸铵的浓度可降低到0.2%以下，而含甲基丙烯酰胺的量却基本不变。电渗析及时减少了硫酸铵在母液中的残留，使母液不必进行稀释或其他处理即可直接循环套用，避免了废水的排放。另外，通过电渗析还回收了硫酸铵。

所述步骤C为粗品的洗盐操作，相当于对滤饼的洗涤操作。该过程中，由于中和母液II中的硫酸铵浓度很低，而甲基丙烯酰胺的浓度却高，在搅拌下，粗品中的硫酸铵溶解，而中和母液II中的甲基丙烯酰胺却析出，从而提高了甲基丙烯酰胺的纯度和收率。可根据甲基丙烯酰胺粗品中硫酸铵的含量来决定中和母液II的用量，优选使甲基丙烯酰胺粗品中硫酸铵溶解成饱和硫酸铵溶液的用量。即中和母液II的量以使硫酸铵恰好溶解为准，根据硫酸铵在相应温度下的溶解度来计算。该步骤搅拌溶解硫酸铵时，温度控制在0～20℃，优选温度为0～10℃。

进一步，本发明利用电渗析分离提纯甲基丙烯酰胺的方法还包括步骤D：将甲基丙烯酰胺半成品加热溶解于水介质中，经活性炭脱色，冷却结晶，得晶体和重结晶母液Ⅰ，晶体烘干得甲基丙烯酰胺纯品。

所述步骤D中，用于溶解的水介质用量优选甲基丙烯酰胺质量的1～2倍，温度控制在50℃～70℃，溶解和脱色操作控制在30～50分钟。优选在搅拌状态下结晶，搅拌的速度不宜太快，以便得到很好的晶型；结晶温度控制在10℃左右，优选0～10℃；结晶操作控制在40分钟内，以防止甲基丙烯酰胺的水解和聚合。

进一步，对所述步骤D获得的重结晶母液Ⅰ进行电渗析除硫酸铵处理，得重结晶母液II。重结晶母液Ⅰ通过电渗析可回收硫酸铵，得到的重结晶母液II具有与中和母液II类似的特点，可继续用于生产。

进一步，所述电渗析得到的硫酸铵浓溶液经减压浓缩，得硫酸铵晶体。所得硫酸铵可用作肥料等。

在上述利用电渗析分离提纯甲基丙烯酰胺的方法的基础上，本发明还提供一种利用电渗析循环分离提纯甲基丙烯酰胺的方法，即：所述步骤A、B、C第一轮生产完成后，依次重复步骤A、B、C进行下一轮生产；所述第一轮获得的洗涤母液用作下一轮生产步骤A的水介质，依此类推，循环套用洗涤母液。该洗涤母液中含有饱和浓度的硫酸铵和甲基丙烯酰胺，循环至步骤A,既有利于中和后产品的析出，又继续保留了母液中的甲基丙烯酰胺，提高了甲基丙烯酰胺的总收率，还避免了废液的排放。第一轮生产时，步骤A的水介质可为硫酸铵的饱和溶液。

进一步，在上述利用电渗析分离提纯甲基丙烯酰胺的方法的基础上，本发明还提供另一种利用电渗析循环分离提纯甲基丙烯酰胺的方法，即：所述步骤A、B、C、D第一轮生产完成后，依次重复步骤A、B、C、D进行下一轮生产；所述第一轮获得的洗涤母液用作下一轮生产步骤A的水介质，所述第一轮获得的重结晶母液II用作下一轮生产步骤D的水介质，依此类推，循环套用洗涤母液和重结晶母液II。第一轮生产时，步骤A的水介质可为硫酸铵的饱和溶液，步骤D的水介质可直接为水。通过上述步骤，本发的中和母液II、洗涤母液和重结晶母液II都得到了循环利用，实现了废液的零排放。该过程中，尤其是通过电渗析对母液进行除盐处理并循环用于生产中，获得的甲基丙烯酰胺粗品、甲基丙烯酰胺半成品、甲基丙烯酰胺纯品的纯度和收率都有明显的提升，甲基丙烯酰胺的总收率的提升与现有技术相比，更显示出意想不到的效果。该循环分离提纯的工艺流程图如图1所示。

本发明的另一目的在于提供利用甲基丙烯酰胺纯化装置分离提纯甲基丙烯酰胺的方法，该方法通过简单的操作即能实现母液的循环套用和连续生产，大大降低了生产成本，减少了废液的排放，适合工业化生产。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

利用甲基丙烯酰胺纯化装置分离提纯甲基丙烯酰胺的方法，所述甲基丙烯酰胺纯化装置如图2所示，该装置包括中和釜、固液分离装置、电渗析装置和结晶釜；所述固液分离装置为离心机或抽滤器，固液分离装置可选择性的与中和釜、电渗析装置或结晶釜连通；所述电渗析装置可选择性的与固液分离装置或结晶釜连通；

A、在中和釜中，以甲基丙烯酰胺硫酸盐为原料，水介质中，经氨气或者氨水充分中和后，将反应料液转入固液分离装置中，分离得滤饼和滤液，相对应分别为含硫酸铵的甲基丙烯酰胺粗品和中和母液Ⅰ；

B、所得中和母液Ⅰ转入电渗析装置中，对其进行电渗析除硫酸铵处理，得中和母液II；

C、所得中和母液II转入固液分离装置与含硫酸铵的甲基丙烯酰胺粗品合并，搅拌溶解硫酸铵，再分离得甲基丙烯酰胺半成品和洗涤母液；

D、所得洗涤母液循环至步骤A，作为下一轮中和反应的水介质；

E、所得甲基丙烯酰胺半成品转入结晶釜中，加热溶解于水介质中，经活性炭脱色，固液分离装置分离除去活性炭，滤液再回到结晶釜冷却结晶，再经固液分离装置分离得晶体和重结晶母液Ⅰ，晶体烘干得甲基丙烯酰胺纯品；

F、所得重结晶母液Ⅰ转入电渗析装置，进行电渗析除硫酸铵处理，得重结晶母液II；所述重结晶母液II循环至步骤E中，作为下一轮溶解脱色及重结晶的水介质。

所述利用纯化装置分离提纯甲基丙烯酰胺操作时，上述步骤A至F未提及的详细操作条件，可采用前述利用电渗析分离提纯甲基丙烯酰胺的方法中所提及的条件。

所述电渗析操作时，电渗析装置采用均相膜，有回路的隔板，隔板尺寸为160mm×400mm，实验室则采用循环法。装置运行时，电压为20伏，电流为10安培，料液流量为2000ml/h。当淡水室中甲基丙烯酰胺溶液中硫酸铵的浓度低于0.2%时，停止分离，此时，浓水室硫酸铵水溶液中甲基丙烯酰胺的含量低于0.01%。将浓水室中的硫酸铵进行减压浓缩，得到硫酸铵晶体；而淡水室得到的甲基丙烯酰胺溶液（中和母液II和重结晶母液II）则进行循环套用。

本发明的有益技术效果是：

本发明利用电渗析技术分离母液中甲基丙烯酰胺和硫酸铵，减少套用母液的硫酸铵的残留量，从而避开了大量的废水的排放，采出的母液通过循环套用可得到充分利用，减少了母液中甲基丙烯酰胺的损失，提高了甲基丙烯酰胺的纯度和收率。另外，电渗析处理制备优质循环母液的同时，还获得了硫酸铵的浓溶液，该溶液经过简单的结晶即可获得纯度99%以上的硫酸铵晶体，可直接用于工业用途。

经实施例证实，使用电渗析除盐后的母液进行步骤C的洗盐操作和步骤D的结晶操作，每一步获得的甲基丙烯酰胺产品纯度都有明显提高，最终纯度皆为99%以上。将母液连续套用于四轮分离纯化中，获得的甲基丙烯酰胺的最终收率可达102%，四次平均收率可达92.8%，与现有技术60%～70%的收率相比，本发明的方法显示出意料不到的技术效果。

结合甲基丙烯酰胺的纯化装置而言，本发明分离提纯甲基丙烯酰胺的方法操作简单，设备投资低，能耗低，大大降低了产品生产成本，是一种环境友好的生产工艺，特别适合工业规模的连续化生产。

附图说明

图1为利用电渗析分离提纯甲基丙烯酰胺的工艺流程图；

图2为甲基丙烯酰胺纯化装置的结构示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细描述。优选实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规条件进行。

实施例1

按照专利申请201310104382.8的制备方法制备甲基丙烯酰胺硫酸盐：

将浓硫酸1360kg和丙酮氰醇850kg经过转子流量计投入反应釜中，丙酮氰醇与浓硫酸作用，水解生成α-甲酰胺基异丙基硫酸氢酯，因为此时的反应是放热反应，所以开启冷却系统，使锅内温度保持在90℃，生成物从反应釜溢流口溢出，进入管式反应器。上述反应物在管式反应器内继续与浓硫酸发生化学反应，α-甲酰胺基异丙基硫酸氢酯在浓硫酸的作用下，脱水生产甲基丙烯酰胺硫酸盐，此反应是吸热反应，用蒸汽加热至130℃，因为过低，化学反应不完全，温度过高，容易引起聚合或者炭化，所以控制温度是关键因素；为了使反应趋于完全，生成物进入保温器，保温温度控制在130℃左右。当物料转入酰胺接受器后，取样分析，其甲基丙烯酰胺的含量为34%以上，甲基丙烯酰胺的产率为99%。

实施例2

将实施例1得到的甲基丙烯酰胺硫酸盐冷却至100℃，保持甲基丙烯酰胺硫酸盐的流动性。在中和釜中加入硫酸铵饱和水溶液1137g，冷却至5℃，然后慢慢滴加甲基丙烯酰胺硫酸盐，同时滴加质量分数25%的氨水。滴加氨水的总量以硫酸计，恰好完全将硫酸盐转化为硫酸铵为宜。加入氨水的量为1464g，加入流动性甲基丙烯酰胺硫酸盐的量为2274g。由于中和反应是放热反应，控制滴加的反应温度不超过40℃；温度过高，甲基丙烯酰胺会发生水解反应。中和完毕后，冷却至10℃左右，晶体完全析出，然后离心，得到含硫酸铵的甲基丙烯酰胺粗品共1718g，其中甲基丙烯酰胺含量为40%。

得中和母液Ⅰ中甲基丙烯酰胺含量为2.5%，pH在2.5～3.0之间，对中和母液进行电渗析除盐处理。电渗析装置采用均相膜，有回路的隔板，隔板尺寸为160mm×400mm，料液流量为2000ml/h、运行电压为20v，运行电流为10安培。当淡水室中甲基丙烯酰胺溶液中硫酸铵的浓度低于0.2%时停止分离。浓室硫酸铵水溶液中甲基丙烯酰胺的含量低于0.01%，将浓水室中的硫酸铵进行减压浓缩，得到硫酸铵晶体。而淡水室得到的甲基丙烯酰胺溶液（中和母液II）循环至下一步甲基丙烯酰胺粗品洗盐步骤。

将上述中和母液II与甲基丙烯酰胺粗品一起5℃剧烈搅拌，以便溶解硫酸铵，静止，离心，得到含甲基丙烯酰胺的半成品，半成品的质量为763g，半成品含有甲基丙烯酰胺为92%。含有甲基丙烯酰胺的洗涤母液循环至下一轮甲基丙烯酰胺硫酸盐的中和步骤。

将甲基丙烯酰胺半成品共763g加入1.2倍质量的水（以含甲基丙烯酰胺计），加热至50℃至甲基丙烯酰胺完全溶解，得到甲基丙烯酰胺的浓度为45%左右，然后加入1%质量的活性炭（以含甲基丙烯酰胺计）进行脱色。抽滤活性炭后，滤液冷却至5℃搅拌结晶。抽滤甲基丙烯酰胺，烘干得到产品甲基丙烯酰胺574g，收率67.5%，纯度达到99%以上。

得重结晶母液Ⅰ中甲基丙烯酰胺含量为13.3%，pH为6.0，对重结晶母液Ⅰ进行电渗析除盐处理。电渗析装置采用均相膜，有回路的隔板，隔板尺寸为160mm×400mm，料液流量为2000ml/h、运行电压为20v，运行电流为10安培。当淡水室中甲基丙烯酰胺溶液中硫酸铵的浓度低于0.2%时停止分离。得浓室硫酸铵水溶液中甲基丙烯酰胺的含量低于0.01%，将浓水室中的硫酸铵进行减压浓缩，得到硫酸铵晶体。而淡水室得到的甲基丙烯酰胺溶液（重结晶母液II）共计970g，循环至下一轮甲基丙烯酰胺半成品重结晶步骤。

实施例3

将实施例1得到甲基丙烯酰胺硫酸盐冷却至100℃，保持甲基丙烯酰胺硫酸盐的流动性。在中和釜中加入实施例2的洗涤母液1137g，冷却至5℃，然后慢慢滴加甲基丙烯酰胺硫酸盐，同时滴加质量分数25%的氨水。滴加氨水的总量以硫酸计，恰好完全将硫酸盐转化为硫酸铵为宜。加入氨水的量为1464g，加入流动性甲基丙烯酰胺硫酸盐的量为2274g。中和后体系pH为2.5～3.0。由于中和反应是放热反应，控制滴加的反应温度不超过30℃；温度过高，甲基丙烯酰胺会发生水解反应。中和完毕后，冷却至5℃左右，晶体充分析出，然后离心，得到含硫酸铵的甲基丙烯酰胺粗品共2130g，其中甲基丙烯酰胺含量为41%。

得中和母液Ⅰ中甲基丙烯酰胺含量为1.5%，pH为3.0，对中和母液进行电渗析除盐处理。电渗析装置采用均相膜，有回路的隔板，隔板尺寸为160mm×400mm，料液流量为2000ml/h、运行电压为20v，运行电流为10安培。当淡水室中甲基丙烯酰胺溶液中硫酸铵的浓度低于0.2%时停止分离。得浓室硫酸铵水溶液中甲基丙烯酰胺的含量低于0.01%，将浓水室中的硫酸铵进行减压浓缩，得到硫酸铵晶体。而淡水室得到的甲基丙烯酰胺溶液（中和母液II）循环至下一步甲基丙烯酰胺粗品洗盐步骤。

将上述中和母液II与甲基丙烯酰胺粗品在5℃剧烈搅拌，以便溶解甲基丙烯酰胺粗品中的硫酸铵，然后静止，离心，得到甲基丙烯酰胺半成品，半成品的质量为805g，半成品含有甲基丙烯酰胺为95%。含有甲基丙烯酰胺的洗涤母液循环至下一轮甲基丙烯酰胺硫酸盐的中和步骤。

甲基丙烯酰胺半成品共805g加入实施例2的重结晶母液II970g，加热至55℃至甲基丙烯酰胺完全溶解，得到甲基丙烯酰胺的浓度为46%，然后加入2%质量的活性炭（以含甲基丙烯酰胺计）进行脱色。抽滤活性炭后，滤液冷却至5℃搅拌结晶。抽滤甲基丙烯酰胺，烘干得到产品甲基丙烯酰胺851g，收率99.5%，纯度达到99%以上。

得到的重结晶母液Ⅰ中甲基丙烯酰胺含量为8.2%，pH为5.5，对中和母液进行电渗析除盐处理。电渗析装置采用均相膜，有回路的隔板，隔板尺寸为160mm×400mm，料液流量为2000ml/h、运行电压为20v，运行电流为10安培。当淡水室中甲基丙烯酰胺溶液中硫酸铵的浓度低于0.2%时停止分离。得浓室硫酸铵水溶液中甲基丙烯酰胺的含量低于0.01%，将浓水室中的硫酸铵进行减压浓缩，得到硫酸铵晶体。而淡水室得到的甲基丙烯酰胺溶液（重结晶母液II）共计950g，循环至下一轮甲基丙烯酰胺半成品重结晶步骤。

实施例4

将实施实例1得到甲基丙烯酰胺硫酸盐冷却至100℃，保持甲基丙烯酰胺硫酸盐的流动性。在中和釜中加入实施例3的洗涤母液1500g，冷却至10℃，然后慢慢滴加甲基丙烯酰胺硫酸盐，同时滴加质量分数25%的氨水。滴加氨水的总量以硫酸计，恰好完全将硫酸盐转化为硫酸铵为宜。加入氨水的量为1464g，加入流动性甲基丙烯酰胺硫酸盐的量为2274g。中和后体系的pH为3.0，控制滴加的反应温度不超过40℃。中和完毕后，冷却至5℃左右，晶体充分析出，然后离心，得到含硫酸铵的甲基丙烯酰胺粗品共1934g，其中甲基丙烯酰胺含量为45%。

得中和母液Ⅰ中甲基丙烯酰胺含量为1.0%，pH为3.0，对中和母液进行电渗析除盐处理。电渗析装置采用均相膜，有回路的隔板，隔板尺寸为160mm×400mm，料液流量为2000ml/h、运行电压为20v，运行电流为10安培。当淡水室中甲基丙烯酰胺溶液中硫酸铵的浓度低于0.2%时停止分离。得浓室硫酸铵水溶液中甲基丙烯酰胺的含量低于0.01%，将浓水室中的硫酸铵进行减压浓缩，得到硫酸铵晶体。而淡水室得到的甲基丙烯酰胺溶液（中和母液II）循环至下一步甲基丙烯酰胺粗品洗盐步骤。

将上述中和母液II与甲基丙烯酰胺粗品在5℃剧烈搅拌，以便溶解甲基丙烯酰胺粗品中的硫酸铵，然后静止，离心，得到含甲基丙烯酰胺的半成品，半成品的质量为896g，半成品含有甲基丙烯酰胺为96%。含有甲基丙烯酰胺的洗涤母液循环至下一轮甲基丙烯酰胺硫酸盐的中和步骤。

得到了甲基丙烯酰胺半成品共896g加入实施例3的重结晶母液II950g，加热至55℃至甲基丙烯酰胺完全溶解，得到甲基丙烯酰胺的浓度为46%左右，然后加入2%质量的活性炭（以含甲基丙烯酰胺计）进行脱色。抽滤活性炭后，滤液冷却至5℃搅拌结晶。抽滤甲基丙烯酰胺，烘干得到产品甲基丙烯酰胺868g，收率102.2%，纯度达到99%以上。

得到的重结晶母液Ⅰ中甲基丙烯酰胺含量为7%，pH为5.9，对中和母液进行电渗析除盐处理。电渗析装置采用均相膜，有回路的隔板，隔板尺寸为160mm×400mm，料液流量为2000ml/h、运行电压为20v，运行电流为10安培。当淡水室中甲基丙烯酰胺溶液中硫酸铵的浓度低于0.2%时停止分离。得浓室硫酸铵水溶液中甲基丙烯酰胺的含量低于0.01%，将浓水室中的硫酸铵进行减压浓缩，得到硫酸铵晶体。而淡水室得到的甲基丙烯酰胺溶液（重结晶母液II）共计1000g，循环至下一轮甲基丙烯酰胺半成品重结晶步骤。

实施例5

将实施例1得到甲基丙烯酰胺硫酸盐冷却至100℃，保持甲基丙烯酰胺硫酸盐的流动性。在中和釜中加入实施例4的洗涤母液1500g，冷却至10℃，然后慢慢滴加甲基丙烯酰胺硫酸盐，同时滴加质量分数25%的氨水。滴加氨水的总量以硫酸计，恰好完全将硫酸盐转化为硫酸铵为宜。加入氨水的量为1464g，加入流动性甲基丙烯酰胺硫酸盐的量为2274g。中和后体系的pH为3.0，控制滴加的反应温度不超过40℃。中和完毕后，冷却至5℃左右，晶体充分析出，然后离心，得到含硫酸铵的甲基丙烯酰胺粗品共1934g，其中甲基丙烯酰胺含量为45%。

得中和母液Ⅰ中甲基丙烯酰胺含量为1.0%，pH为3.0，对中和母液进行电渗析除盐处理。电渗析装置采用均相膜，有回路的隔板，隔板尺寸为160mm×400mm，料液流量为2000ml/h、运行电压为20v，运行电流为10安培。当淡水室中甲基丙烯酰胺溶液中硫酸铵的浓度低于0.2%时停止分离。得浓室硫酸铵水溶液中甲基丙烯酰胺的含量低于0.01%，将浓水室中的硫酸铵进行减压浓缩，得到硫酸铵晶体。而淡水室得到的甲基丙烯酰胺溶液（中和母液II）循环至下一步甲基丙烯酰胺粗品洗盐步骤。

将上述中和母液II与甲基丙烯酰胺粗品在5℃剧烈搅拌，以便溶解甲基丙烯酰胺粗品中的硫酸铵，然后静止，离心，得到含甲基丙烯酰胺的半成品，半成品的质量为892g，半成品含有甲基丙烯酰胺为97%。含有甲基丙烯酰胺的洗涤母液循环至下一轮甲基丙烯酰胺硫酸盐的中和步骤。

得到了甲基丙烯酰胺半成品共892g加入实施例4的重结晶母液II1000g，加热至55℃至甲基丙烯酰胺完全溶解，得到甲基丙烯酰胺的浓度为46%左右，然后加入2%质量的活性炭（以含甲基丙烯酰胺计）进行脱色。抽滤活性炭后，滤液冷却至5℃搅拌结晶。抽滤甲基丙烯酰胺，烘干得到产品甲基丙烯酰胺874g，收率102%，纯度达到99%以上。

得到的重结晶母液Ⅰ中甲基丙烯酰胺含量为5.8%，pH为5.5，对中和母液进行电渗析除盐处理。电渗析装置采用均相膜，有回路的隔板，隔板尺寸为160mm×400mm，料液流量为2000ml/h、运行电压为20v，运行电流为10安培。当淡水室中甲基丙烯酰胺溶液中硫酸铵的浓度低于0.2%时停止分离。得浓室硫酸铵水溶液中甲基丙烯酰胺的含量低于0.01%，将浓水室中的硫酸铵进行减压浓缩，得到硫酸铵晶体。而淡水室得到的甲基丙烯酰胺溶液（重结晶母液II）共计1015g，循环至下一轮甲基丙烯酰胺半成品重结晶步骤。

实施例2至实施例5，四次获得甲基丙烯酰胺的平均收率为92.8%。

实施例6

利用甲基丙烯酰胺的纯化装置，按照实施例2至实施例5的反应条件，扩大100倍的量投料分离提纯甲基丙烯酰胺。其中，使用的纯化装置如图2所示，包括中和釜1、固液分离装置2、电渗析装置3和结晶釜4。所述固液分离装置2为离心机或抽滤器，固液分离装置2可选择性的与中和釜1、电渗析装置3或结晶釜4连通；所述电渗析装置3可选择性的与固液分离装置2或结晶釜4连通。在上述实施例中，中和反应步骤和洗盐步骤后固液的分离使用离心机，活性炭脱色和结晶步骤后固液的分离使用抽滤器，但实际上以上固液分离的设备并不局限于此，只要达到分离的目的即可。

上述实施例中物料在纯化装置中的流向如下：

A、在中和釜1中，以甲基丙烯酰胺硫酸盐为原料，水介质中，经氨气或者氨水充分中和后，将反应料液转入固液分离装置2中，分离得滤饼和滤液，相对应分别为含硫酸铵的甲基丙烯酰胺粗品和中和母液Ⅰ；

B、所得中和母液Ⅰ转入电渗析装置3中，对其进行电渗析除硫酸铵处理，得中和母液II；

C、所得中和母液II转入固液分离装置2与含硫酸铵的甲基丙烯酰胺粗品合并，搅拌溶解硫酸铵，再分离得甲基丙烯酰胺半成品和洗涤母液；

D、所得洗涤母液循环至步骤A，作为下一轮中和反应的水介质；

E、所得甲基丙烯酰胺半成品转入结晶釜4中，加热溶解于水介质中，经活性炭脱色，固液分离装置2分离除去活性炭，滤液再回到结晶釜4冷却结晶，再经固液分离装置2分离得晶体和重结晶母液Ⅰ，晶体烘干得甲基丙烯酰胺纯品；

F、所得重结晶母液Ⅰ转入电渗析装置3中，进行电渗析除硫酸铵处理，得重结晶母液II；所述重结晶母液II循环至步骤E中，作为下一轮溶解脱色及重结晶的水介质。

经过上述甲基丙烯酰胺纯化装置分离提纯甲基丙烯酰胺的四轮生产，获得的产品统计数据如下：

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.利用电渗析分离提纯甲基丙烯酰胺的方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、以甲基丙烯酰胺硫酸盐为原料，水介质中，经氨气或者氨水充分中和，分离得含硫酸铵的甲基丙烯酰胺粗品和中和母液Ⅰ；

B、所得中和母液Ⅰ进行电渗析除硫酸铵处理，得中和母液II；

C、所得中和母液II与含硫酸铵的甲基丙烯酰胺粗品合并，搅拌溶解硫酸铵，再分离得甲基丙烯酰胺半成品和洗涤母液。

2.根据权利要求1所述的利用电渗析分离提纯甲基丙烯酰胺的方法，其特征在于：所述步骤A中，水介质的用量为甲基丙烯酰胺硫酸盐质量的0.3～0.7倍；中和反应温度控制在0～60℃；完全中和后体系的pH值保持在2.5～3.0，静置结晶，结晶温度控制在0～25℃。

3.根据权利要求1所述的利用电渗析分离提纯甲基丙烯酰胺的方法，其特征在于：所述步骤C中，搅拌溶解硫酸铵时温度控制在0～20℃。

4.根据权利要求1所述的利用电渗析分离提纯甲基丙烯酰胺的方法，其特征在于：还包括步骤D：将甲基丙烯酰胺半成品加热溶解于水介质中，经活性炭脱色，冷却结晶，得晶体和重结晶母液Ⅰ，晶体烘干得甲基丙烯酰胺纯品。

5.根据权利要求4所述的利用电渗析分离提纯甲基丙烯酰胺的方法，其特征在于：所述加热溶解的水介质用量为甲基丙烯酰胺质量的1～2倍，温度控制在50℃～70℃，溶解和脱色操作控制在30～50分钟；搅拌状态下结晶，温度控制在0～10℃，结晶操作控制在40分钟内。

6.根据权利要求4或5所述的利用电渗析分离提纯甲基丙烯酰胺的方法，其特征在于：所述重结晶母液Ⅰ进行电渗析除硫酸铵处理，得重结晶母液II。

7.利用电渗析循环分离提纯甲基丙烯酰胺的方法，其特征在于：包括以下步骤：在权利要求1至3任一项所述的利用电渗析分离提纯甲基丙烯酰胺的方法的基础上，还包括以下步骤：所述步骤A、B、C第一轮生产完成后，依次重复步骤A、B、C进行下一轮生产；所述第一轮获得的洗涤母液用作下一轮生产步骤A的水介质，依此类推，循环套用洗涤母液。

8.利用电渗析循环分离提纯甲基丙烯酰胺的方法，其特征在于：包括以下步骤：在权利要求6所述的利用电渗析分离提纯甲基丙烯酰胺的方法的基础上，还包括以下步骤：所述步骤A、B、C、D第一轮生产完成后，依次重复步骤A、B、C、D进行下一轮生产；所述第一轮获得的洗涤母液用作下一轮生产步骤A的水介质，所述第一轮获得的重结晶母液II用作下一轮生产步骤D的水介质，依此类推，循环套用洗涤母液和重结晶母液II。

9.利用甲基丙烯酰胺纯化装置分离提纯甲基丙烯酰胺的方法，其特征在于：所述纯化装置包括中和釜（1）、固液分离装置（2）、电渗析装置（3）和结晶釜（4）；所述固液分离装置（2）为离心机或抽滤器，固液分离装置（2）可选择性的与中和釜（1）、电渗析装置（3）或结晶釜（4）连通；所述电渗析装置（3）可选择性的与固液分离装置（2）或结晶釜（4）连通；

A、在中和釜（1）中，以甲基丙烯酰胺硫酸盐为原料，水介质中，经氨气或者氨水充分中和后，将反应料液转入固液分离装置（2）中，分离得滤饼和滤液，相对应分别为含硫酸铵的甲基丙烯酰胺粗品和中和母液Ⅰ；

B、所得中和母液Ⅰ转入电渗析装置（3）中，对其进行电渗析除硫酸铵处理，得中和母液II；

C、所得中和母液II转入固液分离装置（2）与含硫酸铵的甲基丙烯酰胺粗品合并，搅拌溶解硫酸铵，再分离得甲基丙烯酰胺半成品和洗涤母液；

D、所得洗涤母液循环至步骤A，作为下一轮中和反应的水介质；

E、所得甲基丙烯酰胺半成品转入结晶釜（4）中，加热溶解于水介质中，经活性炭脱色，固液分离装置（2）分离除去活性炭，滤液再回到结晶釜（4）冷却结晶，再经固液分离装置（2）分离得晶体和重结晶母液Ⅰ，晶体烘干得甲基丙烯酰胺纯品；

F、所得重结晶母液Ⅰ转入电渗析装置（3）中，进行电渗析除硫酸铵处理，得重结晶母液II；所述重结晶母液II循环至步骤E中，作为下一轮溶解脱色及重结晶的水介质。

10.根据权利要求9所述的利用甲基丙烯酰胺纯化装置分离提纯甲基丙烯酰胺的方法，其特征在于：所述电渗析装置（3）运行时，电压为20伏，电流为10安培，料液流量为2000ml/h。

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