CN103819375A

CN103819375A - 一种高纯度固体福美钠的合成方法

Info

Publication number: CN103819375A
Application number: CN201410025752.3A
Authority: CN
Inventors: 庄青; 郭祥荣; 郭学阳; 孙春辉; 王璀; 郭彦恺; 李绍彦
Original assignee: QINGDAO HUIGUO NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Yantai Zhongke Rongda New Material Co.,Ltd.
Priority date: 2014-01-21
Filing date: 2014-01-21
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2034-01-21
Also published as: CN105566189B; CN105693580B; CN103819375B; CN105566188B; CN105566188A; CN105566189A; CN105693580A

Abstract

本发明提供了一种高纯度固体福美钠的合成方法，该合成方法先将软化水加入合成釜内，并搅拌，加入固体氢氧化钠，待固体氢氧化钠全部溶解，控制釜内物料温度10~25℃，然后将二硫化碳用氮气从贮罐压入二硫化碳高位槽，再从合成釜底部通入气体二甲胺，从合成釜上部加入二硫化碳，并用搅拌器搅拌，将二硫化碳和气体二甲胺在80~120分钟内加入合成釜，二硫化碳和气体二甲胺加毕，控制搅拌器搅拌继续反应，将合成釜内物料放入真空抽滤器，开启真空喷射泵抽真空，并保持真空度为0.07~0.09MPa，得到福美钠固体。本发明具有纯度高、生产成本低，并能降低母液中二甲胺含量，改善工作环境的优点。

Description

一种高纯度固体福美钠的合成方法

技术领域

本发明涉及化工新材料领域，尤其涉及一种高纯度固体福美钠的合成方法。

背景技术

福美钠用作重金属沉淀剂、乳聚丁苯橡胶、丁苯胶乳的终止剂、工业杀菌剂、橡胶制品的硫化促进剂及农业杀虫剂等。福美钠是杀生性能良好的有机硫化合物，其功能与二硫氰基甲烷相似，易溶于水，在PH≥7.0时效果最好。因此，适宜在碱性条件下运行的冷却水系统中应用。在工业水处理中用作杀菌灭藻和粘泥防止剂，该药剂与2-巯基苯并噻唑复配成30%的水溶液，用于工业循环冷却水塔中细菌、真菌和粘泥的控制，还可在石油和造纸工业中用作杀菌灭藻剂。福美钠是制农药福美双、福美锌的中间体，也用于橡胶工业促进剂，农药杀菌剂和涂料防霉剂，还可作消毒杀菌剂制成其含量占1%的药皂。

目前，国内固体福美钠含量一般为95%左右，且有少量二甲基二硫代氨基甲酸钠二聚物等，在部分应用领域如用作分析试剂、医药合成、特种化纤材料处理、耐高温材料合成等受限制很大，用户希望生产纯度99.5%以上的固体福美钠满足特种行业的需求。

我公司于2013年04月26日申请提交了一篇公开号为“CN 103214450 A”，名称为“一种液体福美钠的生产装置及其生产方法”的发明专利，该专利中涉及的液体福美钠的生产方法，随着我公司内部科研机构的不断研发，结合现有的技术中固体福美钠的生产方法，发现国内现有固体福美钠生产方法一般都是采用很以下工艺方法：在合成釜中加入水，在搅拌下投入碱液、40％二甲胺溶液，冷却到10℃左右滴加二硫化碳，控制滴加反应温度不超过30℃，二硫化碳滴加完毕后，继续反应1～2h，然后静置，分出不溶的残渣，得到福美钠溶液，然后减压浓缩析晶得到固体福美钠。

上述工艺中制备固体福美钠过程中主要有以下不足：（1）耗能高；（2）二硫化碳与二甲胺损耗高；（3）二甲胺反应不完全，在母液中残留量较多导致后处理过程生产操作环境较差；（4）福美钠收率低，含量低，纯度仅为95%左右。

针对以上不足，我公司科研机构开发一种纯度高、生产成本低，并能改善工作环境的福美钠合成方法，该方法能够满足特种行业需要，促进行业发展，意义重大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术所存在的不足之处，提供一种高纯度固体福美钠的合成方法，该方法制备的固体福美钠具有纯度高、生产成本低，并能降低母液中二甲胺含量，改善工作环境的优点。

本发明的技术解决方案是，提供如下一种高纯度固体福美钠的合成方法，所述合成方法如下：

（1）将软化水加入合成釜内，开启搅拌器搅拌，在20~40分钟内加入固体氢氧化钠，待固体氢氧化钠全部溶解后，控制釜内物料温度为10~25℃；

（2）将二硫化碳用氮气从贮罐压入二硫化碳高位槽；

（3）从合成釜底部通入气体二甲胺，同时从合成釜上部加入二硫化碳，并伴随搅拌器的搅拌，且控制反应温度为20~35℃；

（4）二硫化碳和气体二甲胺在80~120分钟内加入合成釜，该过程中保持釜内温度为20~35℃；

（5）二硫化碳和气体二甲胺加毕，伴随着搅拌器的搅拌继续反应40~60分钟，且控制反应温度为20~35℃；

（6）将合成釜内物料放入真空抽滤器，开启真空喷射泵抽真空，并保持真空度为0.07~0.09MPa，得到福美钠固体。

作为优选，将上述合成方法步骤（6）中所生产的福美钠固体放入烘房，在102~105℃的温度下烘干。

作为优选，所述合成方法中用到的反应物料是重量比为1：0.92~1.05：2.01~2.09：1.19~1.23的氢氧化钠、软化水、二硫化碳和二甲胺。

作为优选，所述步骤（3）中搅拌器的搅拌速度为60~80rpm。

作为优选，所述步骤（5）中搅拌器的搅拌速度为100~130rpm。

作为优选，所述步骤（6）中通过真空喷射泵抽真空，真空抽取时间为25~40分钟。

作为优选，所述烘干时间为60~80分钟，并取出包装。

作为优选，所述生产的高纯度固体福美钠的含量为99.06~99.18%、游离碱为0.16~0.26%、PH值为10.2~10.8。

所述合成方法中的反应原理如下化学分子式中所示：

Figure 2014100257523100002DEST_PATH_IMAGE002

Figure 2014100257523100002DEST_PATH_IMAGE004

。

采用本发明所述的高纯度固体福美钠的合成方法的有益效果：

使用高浓度氢氧化钠溶液，相同条件下比低浓度氢氧化钠反应速度加快，且促进生成的福美钠晶体的析出。

与使用普通压缩空气相比，使用氮气基本上能够杜绝输送二硫化碳时，空气中有氧的存在加上速度较快，能够使二硫化碳发生氧化等反应生成其它化合物，从而在合成釜内进一步与二甲胺、氢氧化钠反应生成其它化合物影响最终福美钠固体的纯度。

使用气体二甲胺作为原料，二甲胺气体从合成釜底部加入，二甲胺几乎全部参入反应，残留在反应体系中的二甲胺量很少；与此同时二硫化碳从合成釜上部加入，由于二硫化碳比重较大，自然向合成釜底部沉降，与从合成釜底部向上扩散、溶解的二甲胺接触，在液碱中迅速反应。加上搅拌的作用，氢氧化钠、二甲胺与二硫化碳三者得以充分反应。

在反应前期、后期采用不同的搅拌转速。反应前期，物料相对浓度较高，反应速度较快，可以用较低的搅拌转速；反应后期，物料浓度减少，需要加快搅拌速度以强化物料的传热传质，促进反应速度加快。

采用真空抽滤的方式分离生成的福美钠固体与液体，即使合成釜放出的物料中存有少量未反应的二甲胺，在真空条件下二甲胺也会被抽入水力喷射泵水中，溶有二甲胺的水可以回到合成釜继续使用，避免了因为操作现场有胺的味道造成操作环境差等。

真空抽滤得到的母液继续回到合成釜中使用，整个系统无任何三废排放。

在反应前期、后期采用不同的搅拌转速。反应前期即步骤（3）阶段，主要反应物料氢氧化钠相对浓度较高，二甲胺和二硫化碳加入合成釜后，反应速度较快，较低的搅拌转速也能保证反应在短时间内完成；反应后期即步骤（5）阶段，主要反应物料氢氧化钠相对浓度变低，二甲胺和二硫化碳加入合成釜后，参入反应的三种原料分子碰撞几率减少，需要提高搅拌速度以强化合成釜内物料的传热传质增加接触机会，加快反应进程，缩短反应时间。

由于使用氢氧化钠碱液的质量分数在50%左右，加上分别从合成釜底部、上部加入二甲胺、二硫化碳，物料一边加入一边反应，且反应速度比其它加料方式加快，单台设备生产能力提高35%，产品综合成本降低3%，生产出纯度99%以上的固体福美钠，进一步扩大了福美钠的应用领域。

具体实施方式

为便于说明，下面结合具体实施例对发明的高纯度固体福美钠的合成方法做详细说明。

实施例1：

选取容积为2000L的合成釜，并准备重量比为525：525：1060：635的固体氢氧化钠、软化水、二硫化碳和二甲胺。

1 .将软化水525Kg加入合成釜内，开启搅拌器搅拌，在30分钟内加入固体氢氧化钠525Kg，向合成釜夹套通入冷却介质冷冻盐水，温度一般为3~10℃，并控制釜内物料温度为20~25℃，使固体氢氧化钠全部溶解氢氧化钠完全溶解后的质量分数略低于50%，一般为49.5%；

2. 将1060Kg二硫化碳用氮气从贮罐压入二硫化碳高位槽；

3. 从合成釜底部通入气体二甲胺635Kg，同时从合成釜上部加入二硫化碳，调节搅拌器的搅拌速度为63rpm，并控制反应温度为25~30℃；

4. 二硫化碳及气体二甲胺在90分钟内加入合成釜，该过程中保持釜内温度为25~30℃；

5. 二硫化碳及气体二甲胺加毕，控制调节搅拌器的搅拌速度为100rpm的情况下继续反应50分钟，控制反应温度为25~30℃；,

6. 将合成釜内物料放入真空抽滤器，开启真空喷射泵抽真空，并保持真空度为0.07～0.08MPa，真空抽取时间为30分钟，操作中要及时放出真空抽滤器下部内的母液，同时得到福美钠固体。

最后将真空抽滤器内福美钠固体放入烘房，调节烘房温度为102~105℃，烘干60分钟，包装。

通过实施例1所制备的固体福美钠的质量指标见如表1中所示。

表1 ：

指标名称	指标	检测结果
			外观	白色结晶体或固体	白色结晶体
含量%，≥	99	99.12
			游离碱（以NaOH计），%，≤	0.5	0.26
PH 值	9.5~11.5	10.2

通过表1可知，该实施例所生产的固体福美钠符合行业指标，并且生产出的固体福美钠纯度高达99.12%，高于行业标准。

实施例2：

选取容积为2000L的合成釜，并准备重量比为475：475：970：578的固体氢氧化钠、软化水、二硫化碳和二甲胺。

1. 将软化水475Kg加入合成釜内，开启搅拌器搅拌，在25分钟内加入固体氢氧化钠475Kg，向合成釜夹套通入冷却介质，控制釜内物料温度为10~20℃，使固体氢氧化钠全部溶解；

2. 将970Kg二硫化碳用氮气从贮罐压入二硫化碳高位槽；

3. 从合成釜底部通入气体二甲胺578Kg，同时从合成釜上部加入二硫化碳，调节搅拌器的搅拌速度为63rpm，控制反应温度为25~30℃；

4. 二硫化碳及气体二甲胺在100分钟内加入合成釜，该过程中保持釜内温度为25~30℃；

5. 二硫化碳及气体二甲胺加毕，控制调节搅拌器的搅拌速度为110rpm的情况下继续反应60分钟，控制反应温度为25~30℃；

6. 将合成釜内物料放入真空抽滤器，开启真空喷射泵抽真空，并保持真空度为0.08～0.09MPa，真空抽取时间为30分钟，同时得到福美钠固体。

最后将真空抽滤器内福美钠固体放入烘房，调节烘房温度为102~105℃，烘干70分钟，包装。

通过实施例2所制备的固体福美钠的质量指标见如表2中所示。

表2 ：

指标名称	指标	检测结果
			外观	白色结晶体或固体	白色结晶体
含量%， ≥	99	99.18
			游离碱（以NaOH计），%，≤	0.5	0.22
PH 值	9.5~11.5	10.4

通过表2可知，该实施例所生产的固体福美钠符合行业指标，并且生产出的固体福美钠纯度高达99.18%，高于行业标准。

实施例3：

选取容积为3000L的合成釜，并准备重量比为750：775：1530：900的固体氢氧化钠、软化水、二硫化碳和二甲胺。

1. 将软化水750Kg加入合成釜内，开启搅拌器搅拌，在40分钟内加入固体氢氧化钠775Kg，向合成釜夹套通入冷却介质，控制釜内物料温度为20~25℃，使固体氢氧化钠全部溶解；

2. 将1530Kg二硫化碳用氮气从贮罐压入二硫化碳高位槽；

3. 从合成釜底部通入气体二甲胺900Kg，同时从合成釜上部加入二硫化碳，调节搅拌器的搅拌速度为80rpm，控制反应温度为25~35℃；

4. 二硫化碳及气体二甲胺在110分钟内加入合成釜，该过程中保持釜内温度为25~35℃；

5. 二硫化碳及气体二甲胺加毕，控制调节搅拌器的搅拌速度为100rpm的情况下继续反应50分钟，控制反应温度为25~35℃；

6. 将合成釜内物料放入真空抽滤器，开启真空喷射泵抽真空，并保持真空度为0.08～0.09MPa，真空抽取时间为40分钟，同时得到福美钠固体。

7. 将真空抽滤器内福美钠固体放入烘房，调节烘房温度为102~105℃，烘干80分钟，包装。

通过实施例3所制备的固体福美钠的质量指标见如表3中所示。

表3 ：

指标名称	指标	检测结果
			外观	白色结晶体或固体	白色结晶体
含量，%，≥	99	99.06
			游离碱（以NaOH计），%，≤	0.5	0.16
PH 值	9.5~11.5	10.8

通过表3可知，该实施例所生产的固体福美钠符合行业指标，并且生产出的固体福美钠纯度高达99.06%，高于行业标准。

综上所述，实施例1~3所述生产制备的固体福美钠经检测，均符合目前行业规定的质量指标，并且通过本发明所述的方法所述制备的固体福美钠纯度最高可达99.18%，而国内现有固体福美钠纯度一般低于95%，纯度高出目前行业指标4%以上，PH值均大于7.0，产品质量高，实用性能好，并且实施例2是一种最优的技术方案。

在上述实施例中，对本发明的最佳实施方式做了描述，很显然，在本发明的发明构思下，仍可做出很多变化。在此，应该说明，在本发明的发明构思下所做出的任何改变都将落入本发明的保护范围内。

Claims

1. 一种高纯度固体福美钠的合成方法，其特征是：合成方法如下：

（1）将软化水加入合成釜内，开启搅拌器搅拌，在20~40分钟内加入固体氢氧化钠，待固体氢氧化钠全部溶解后，并通过冷却介质控制合成釜内物料温度为10~25℃；

（2）将二硫化碳用氮气从贮罐压入二硫化碳高位槽；

2. 根据权利要求1所述的高纯度固体福美钠的合成方法，其特征是：将福美钠固体放入烘房，在102~105℃的温度下烘干。

3. 根据权利要求1所述的高纯度固体福美钠的合成方法，其特征是：所述合成方法中用到的反应物料是按重量比为1：0.92~1.05：2.01~2.09：1.19~1.23的氢氧化钠、软化水、二硫化碳和二甲胺。

4. 根据权利要求1所述的高纯度固体福美钠的合成方法，其特征是：所述步骤（1）中冷却介质为冷冻盐水，冷冻盐水的初始温度为3~10℃。

5. 根据权利要求1所述的高纯度固体福美钠的合成方法，其特征是：所述步骤（3）中搅拌器的搅拌速度为60~80rpm。

6. 根据权利要求1所述的高纯度固体福美钠的合成方法，其特征是：所述步骤（5）中搅拌器的搅拌速度为100~130rpm。

7. 根据权利要求1所述的高纯度固体福美钠的合成方法，其特征是：所述步骤（6）中通过真空喷射泵抽真空，真空抽取时间为25~40分钟。

8. 根据权利要求2所述的高纯度固体福美钠的合成方法，其特征是：所述烘干时间为60~80分钟，并取出包装。

9. 根据权利要求1~8所述的高纯度固体福美钠的合成方法，其特征是：所述生产的高纯度固体福美钠的含量为99.06~99.18%。

10.根据权利要求1~8所述的高纯度固体福美钠的合成方法，其特征是：所述生产的高纯度固体福美钠中游离碱（以NaOH计）为0.16~0.26%、PH值为10.2~10.8。