CN105503678A - 一种1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲的清洁生产方法 - Google Patents
一种1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲的清洁生产方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲的清洁生产方法,其包括对1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲生产废水进行处理的步骤,包括:(1)将1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲生产废水进行氨调节pH值,然后进行分离,得到3,4-二氯苯胺和分离液,所述3,4-二氯苯胺回用于1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲生产步骤中;(2)将步骤(1)所述分离液依次进行减压浓缩、结晶、分离,得到冷凝水、氯化铵和结晶母液,所述冷凝水和结晶母液回用于1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲生产步骤中。本发明提供的1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲的清洁生产方法可实现生产废水全部资源化回收利用,且将1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲的收率提高到97%以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲的清洁生产方法。
背景技术
1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲别名3,4-二氯苯(基)硫脲,CAS登录号:19250-09-0,是一种重要的染料中间体,由其合成的多种衍生物广泛地用于医药、农药的合成。根据合成所采用溶剂的不同,取代苯基硫脲的制备方法可分为有机溶剂法和水相法,有机溶剂法合成技术的主要缺点是采用有毒、成本高的有机溶剂,工艺过程复杂,反应时间过长;而现有技术公开的水相法合成技术的主要缺点是产物的收率较低,且生产过程中会产生大量的高化学需氧量(COD)、高盐的酸性废水;并且,人们单一的对水相法合成邻氯苯基硫脲和苯基硫脲的工艺进行了大量的研究优化,没有对合成过程中产生的废水进行处理的报道,更未见对1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲合成过程产生的母液废水资源化利用方法的报道。
CN103130694A公开了将苯胺或者取代苯胺(邻氯苯胺、间氯苯胺、间甲氧基苯胺、对甲氧基苯胺、间甲基苯胺)、二硫化碳和氢氧化钾按物质的量的比2:1:1的比例置于机械化学反应器中震荡研磨,待反应结束后,萃取、干燥、过滤,滤液蒸干后经硅胶柱层析分离,最后得到苯基硫脲。该方法在合成后需要用溶剂萃取分离,分离过程复杂,成本也高,不利于进行大规模的工业化生产。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的上述缺陷,提供一种1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲的清洁生产方法,该方法可以实现1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲生产废水的全部资源化回收利用。
本发明提供一种1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲的清洁生产方法,其包括对1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲生产废水进行处理的步骤,所述步骤包括:
(1)将1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲生产废水进行氨调节pH值,然后进行分离,得到3,4-二氯苯胺和分离液,所述3,4-二氯苯胺回用于1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲生产步骤中;
(2)将步骤(1)所述分离液依次进行减压浓缩、结晶、分离,得到冷凝水、氯化铵和结晶母液,所述冷凝水和结晶母液回用于1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲生产步骤中。
优选地,本发明所述1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲生产步骤包括:将3,4-二氯苯胺和盐酸在水存在下打浆成盐,然后加入硫氰酸铵溶液进行合成反应,接着进行离心分离;优选所述3,4-二氯苯胺、盐酸和硫氰酸铵的摩尔用量比为1:1.01-2:1.01-1.2。
本发明提供的1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲的清洁生产方法不仅操作简单、成本低,而且可实现生产废水全部资源化回收利用,具体地:(1)本发明的处理方法可以从生产废水中获得高质量的3,4-二氯苯胺,符合产品回用标准;(2)本发明处理方法得到的氯化铵的质量符合GB/T2949-2008标准中的农业用合格品质量标准,可作为商品进行买卖;(3)在本发明处理方法中,经浓缩、结晶、分离步骤获得的冷凝水和结晶母液均可以回用于1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲产品合成过程中。
此外,采用本发明的上述优选的实施方式可以显著提高1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲的收率,具体地,可以将1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲的收率提高到97%以上。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1是本发明1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲的清洁生产方法的一种实施方式的流程示意图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于理解本发明,并不用于限制本发明。
本发明提供一种1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲的清洁生产方法,其包括对1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲生产废水进行处理的步骤,所述步骤包括:
(1)将1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲生产废水进行氨调节pH值,然后进行分离,得到3,4-二氯苯胺和分离液,所述3,4-二氯苯胺回用于1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲生产步骤中;
(2)将步骤(1)所述分离液依次进行减压浓缩、结晶、分离,得到冷凝水、氯化铵和结晶母液,所述冷凝水和结晶母液回用于1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲生产步骤中。
在本发明的处理方法中,步骤(1)中,所述氨调节pH步骤中所述氨的用量优选为将所述1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲生产废水的pH值调节至5-8,优选调节至6-7。采用本发明上述优选的pH范围,可以更有效的提高生产废水的回收利用率,大大减少资源浪费。
在本发明的处理方法中,步骤(2)中,所述减压浓缩的条件包括:温度为80-130℃,负压为-0.06至-0.08MPa。这样可以更进一步保证废水中各物质进行充分分离,并将其各自回用于1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲生产步骤中,更进一步提高生产废水资源化利用率。
优选地,在本发明的处理方法中,本发明所述1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲生产废水处理该方法还包括:在步骤(2)之前采用活性炭将所述分离液进行活性炭除杂,然后将得到的活性炭渣进行焚烧处理。
优选地,在本发明的处理方法中,以步骤(1)所述生产废水的总重量为基准,所述活性炭的用量为0.1-1重量%。
本发明的处理方法优选处理如下步骤得到的1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲生产废水,该步骤包括:将3,4-二氯苯胺和盐酸在水存在下打浆成盐,然后加入硫氰酸铵溶液进行合成反应,接着进行离心分离。
优选地,所述3,4-二氯苯胺、盐酸和硫氰酸铵的摩尔用量比为1:1.01-2:1.01-1.2;更优选地,所述3,4-二氯苯胺、盐酸和硫氰酸铵的摩尔用量比为1:1.02-1.05:1.08-1.13。采用本发明中优选的3,4-二氯苯胺、盐酸和硫氰酸铵的摩尔用量比,更有利于提高1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲产品的收率。
优选地,所述打浆成盐的温度为40-70℃;所述合成反应为保温回流反应,且反应条件包括:温度为80-100℃;时间为10-20小时。进一步优选地,所述打浆成盐的温度为60-65℃;所述合成反应为保温回流反应,且反应条件包括:温度为90-95℃,时间为12-16小时。将本发明所述打浆成盐的条件以及合成反应的条件控制在上述优选范围内,更有利于提高1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲产品的收率。
根据本发明的优选实施方式,所述的1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲的的清洁生产方法的实施过程如图1所示,具体地,包括以下步骤:
(1)成盐:将3,4-二氯苯胺加入到水或浓缩冷凝水和盐酸溶液中,在40-70℃下打浆溶解生成3,4-二氯苯胺盐酸盐;
(2)硫氰酸铵溶液配制:将硫氰酸铵加入水或结晶母液中打浆溶解,生产硫氰酸铵溶液;
(3)硫脲化:将硫氰酸铵溶液加入到3,4-二氯苯胺盐酸盐中,在80-100℃温度下保温回流反应10-20小时;
(4)分离:降温,离心分离,洗涤至中性,甩干,烘干得成品3,4-二氯苯基硫脲;母液和洗涤液收集;
(5)中和:将收集的母液和洗涤液加氨中和到pH值5-7,过滤得滤液Ⅰ和滤饼Ⅰ,其中滤饼Ⅰ主要为3,4-二氯苯胺,作为原料套回下批合成3,4-二氯苯胺;
(6)吸附:滤液Ⅰ中加活性炭吸附,过滤得滤液Ⅱ和活性炭渣,活性炭渣通过焚烧处理;
(7)减压蒸馏:将滤液Ⅱ减压浓缩、结晶、分离,分别得到冷凝水、氯化铵和结晶母液;结晶母液用于配制硫氰酸铵溶液,套回产品合成,冷凝水可作为打浆底水。
优选地,所述3,4-二氯苯胺、盐酸和硫氰酸铵的摩尔比为1:1.01-2:1.01-1.2;更优选为1:1.02-1.05:1.08-1.13。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
(1)成盐:在反应釜中加入2150kg水、800kg工业盐酸,并升温到60-65℃,在搅拌下加入1000kg3,4-二氯苯胺打浆溶解成盐;
(2)硫氰酸铵溶液配制:在硫氰酸铵溶解釜中加入500kg水,升温到50-60℃,搅拌下加入520kg硫氰酸铵,搅拌使之全部溶解;
(3)硫脲化:将配制的硫氰酸铵溶液加入到3,4-二氯苯胺盐酸盐中,在90-95℃温度下保温回流反应12小时;
(4)分离:接着将反应混合物降温至80℃,然后进行离心分离,用80℃热水洗涤至中性,甩干,烘干得成品1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲1265kg,收率按3,4-二氯苯胺计算为92.74%,HPLC为98.5%;收集母液和洗涤液3400kg,分析TOC为20510mg/L,氯化铵的质量浓度为9.25%,硫氰酸铵的质量浓度为1.98%,盐酸的质量浓度为1.8%;
(5)将收集的母液和洗涤液加氨中和到pH值6,过滤得滤液Ⅰ和滤饼Ⅰ,其中滤饼Ⅰ主要为3,4-二氯苯胺,以干基计为48kg的3,4-二氯苯胺,检测3,4-二氯苯胺纯度为98.5%,熔点≥70℃;折除回收部分3,4-二氯苯胺,反应实际收率达到97.4%;
(6)吸附:滤液Ⅰ中加10kg活性炭吸附,过滤得滤液Ⅱ和活性炭渣,活性炭渣通过焚烧处理;
(7)减压蒸馏:将滤液Ⅱ减压浓缩(温度为80℃,负压为-0.06MPa)、结晶、分离,回收氯化铵170kg,检测氮的质量分数(以干基计)为24.6%,达到GB/T2949-2008标准中农业用氯化铵合格品质量标准;得到结晶母液550kg,以及冷凝水,其中结晶母液中硫氰酸铵质量浓度为12.0%,用于配制下批硫氰酸铵溶液,套回产品合成;冷凝水COD为152mg/L,可作为打浆底水。
实施例2
按照实施例1中的物料配比和反应条件合成1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲,并采用实施例1的方法处理1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲生产废水,所不同的是,采用实施例1获得的冷凝水作为成盐步骤底水,实施例1获得的结晶母液作为硫氰酸铵溶液配制底水,并保持硫氰酸铵总量520kg不变(结晶母液中含硫氰酸铵66kg,实际投硫氰酸铵454kg)。最终得到1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲1270kg,HPLC为98.3%,收率按3,4-二氯苯胺计算为93.11%;回收3,4-二氯苯胺42kg,检测3,4-二氯苯胺纯度为97.9%,熔点≥70℃。折除回收部分3,4-二氯苯胺,反应实际收率达到97.18%,得到311kg氯化铵,检测氮的质量分数(以干基计)为24.3%,达到GB/T2949-2008标准中农业用氯化铵合格品质量标准;得到结晶母液540g,其中硫氰酸铵质量浓度为12.6%,用于配制下批硫氰酸铵溶液,套回产品合成;冷凝水COD为236mg/L,可作为打浆底水。
实施例3
按照实施例1中的物料配比和反应条件合成1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲,并采用实施例1的方法处理1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲生产废水,所不同的是,采用实施例2获得的冷凝水作为成盐步骤底水,实施例2获得的结晶母液作为硫氰酸铵溶液配制底水,并保持硫氰酸铵总量520kg不变(结晶母液中含硫氰酸铵66kg,实际投硫氰酸铵454kg),并把实施例2中回收3,4-二氯苯胺回用到反应体系中并保持3,4-二氯苯胺总量1000kg不变(实际投3,4-二氯苯胺为:回收42kg,新958kg),最终得到1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲1261kg,HPLC为98.8%,收率按3,4-二氯苯胺计算为92.45%;回收3,4-二氯苯胺50kg,检测纯度为98.1%,熔点≥70℃。折除回收部分3,4-二氯苯胺,反应实际收率达到97.30%,得到氯化铵315kg检测氮的质量分数(以干基计)为25.2%,达到GB/T2949-2008标准中农业用氯化铵一等品质量标准;得到结晶母液560g,其中硫氰酸铵质量浓度为11.7%,用于配制下批硫氰酸铵溶液,套回产品合成;冷凝水COD为243mg/L,可作为打浆底水。
实施例4
(1)成盐:在反应釜中加入2150kg实施例3获得的冷凝水、860kg工业盐酸,升温到65-70℃,在搅拌下加入950kg新3,4-二氯苯胺和50kg实施例3中回收的3,4-二氯苯胺,打浆溶解成盐;
(2)硫氰酸铵溶液配制:在硫氰酸铵溶解釜中加入实施例3中回收的560kg结晶母液,升温到50-60℃,搅拌下加入440.5kg硫氰酸铵,硫氰酸铵总质量为506kg,搅拌使之全部溶解;
(3)硫脲化:将配制的硫氰酸铵溶液加入到3,4-二氯苯胺盐酸盐中,并在80-85℃温度下保温回流反应18小时;
(4)分离:接着将反应混合物降温到80℃,然后进行离心分离,用80℃热水洗涤至中性,甩干,烘干得成品1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲1255kg,收率按3,4-二氯苯胺计算为92.01%,HPLC为98.1%;收集母液和洗涤液3400kg,分析TOC为21350mg/L,氯化铵的质量浓度为14.5%,硫氰酸铵的质量浓度为1.85%,盐酸的质量浓度为2.3%;
(5)中和:将收集的母液和洗涤液加氨中和到pH值6,过滤得滤液Ⅰ和滤饼I,其中滤饼I主要为3,4-二氯苯胺,以干基计为52kg的3,4-二氯苯胺,检测纯度为97.8%,熔点≥70℃。折除回收部分3,4-二氯苯胺,反应实际收率达到97.04%;
(6)吸附:滤液Ⅰ中加活性炭10kg吸附,过滤得滤液Ⅱ和活性炭渣,活性炭渣通过焚烧处理;
(7)减压蒸馏:将滤液Ⅱ减压浓缩(温度为130℃,负压为-0.08MPa)、结晶、分离,回收氯化铵318kg,检测氮的质量分数(以干基计)为25.1%,达到GB/T2949-2008标准中农业用氯化铵一等品质量标准;得到结晶母液550g,其中硫氰酸铵质量浓度为10.6%,用于配制下批硫氰酸铵溶液,套回产品合成;冷凝水COD为189mg/L,可作为打浆底水。
从实施例的结果中可以看出,通过本发明的处理方法得到的氯化铵符合GB/T2949-2008标准中农业用合格品质量标准要求,可作为商品买卖;另外,本发明的处理方法可以从生产废水中获得高质量的3,4-二氯苯胺,可以回用于产品合成工序中,浓缩后结晶母液可用于硫氰酸铵溶液配制,从而大大提高了1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲生产废水资源化回收利用率,降低了生产废水的处理及排放负担,节约了处理成本。
此外,采用本发明的优选实施方式可以显著提高1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲的收率,具体地,获得的1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲的产品收率可以达到97%以上。
Claims (10)
1.一种1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲的清洁生产方法,其包括对1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲生产废水进行处理的步骤,所述步骤包括:
(1)将1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲生产废水进行氨调节pH值,然后进行分离,得到3,4-二氯苯胺和分离液,所述3,4-二氯苯胺回用于1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲生产步骤中;
(2)将步骤(1)所述分离液依次进行减压浓缩、结晶、分离,得到冷凝水、氯化铵和结晶母液,所述冷凝水和结晶母液回用于1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲生产步骤中。
2.根据权利要求1所述的清洁生产方法,其中,步骤(1)中,所述氨调节pH步骤中pH值调节至5-8,优选调节至6-7。
3.根据权利要求1所述的清洁生产方法,其中,步骤(2)中,所述减压浓缩的条件包括:温度为80-130℃,负压为-0.06至-0.08MPa。
4.根据权利要求1-3任一项所述的清洁生产方法,其中,该方法还包括:在步骤(2)之前采用活性炭将所述分离液进行活性炭除杂,然后将得到的活性炭渣进行焚烧处理。
5.根据权利要求4所述的清洁生产方法,其中,以所述分离液的总重量为基准,所述活性炭的用量为0.1-1重量%。
6.根据权利要求1-5任一项所述的清洁生产方法,其中,所述1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲生产步骤包括:将3,4-二氯苯胺和盐酸在水存在下打浆成盐,然后加入硫氰酸铵溶液进行合成反应,接着进行离心分离。
7.根据权利要求6所述的清洁生产方法,其中,所述3,4-二氯苯胺、盐酸和硫氰酸铵的摩尔用量比为1:1.01-2:1.01-1.2,优选为1:1.02-1.05:1.08-1.13。
8.根据权利要求6所述的清洁生产方法,其中,所述打浆成盐的温度为40-70℃;所述合成反应为保温回流反应,且反应条件包括:温度为80-100℃,时间为10-20小时;
优选地,所述打浆成盐的温度为60-65℃;所述合成反应为保温回流反应,且反应条件包括:温度为90-95℃,时间为12-16小时。
9.根据权利要求1所述的1-(3,4-二氯苯基)-2-硫脲的清洁生产方法,包括以下步骤:
(1)成盐:将3,4-二氯苯胺加入到水或浓缩冷凝水和盐酸溶液中,在40-70℃下打浆溶解生成3,4-二氯苯胺盐酸盐;
(2)硫氰酸铵溶液配制:将硫氰酸铵加入水或结晶母液中打浆溶解,生产硫氰酸铵溶液;
(3)硫脲化:将硫氰酸铵溶液加入到3,4-二氯苯胺盐酸盐中,在80-100℃温度下保温回流反应10-20小时;
(4)分离:降温,离心分离,洗涤至中性,甩干,烘干得成品3,4-二氯苯基硫脲;母液和洗涤液收集;
(5)中和:将收集的母液和洗涤液加氨中和到pH值5-7,过滤得滤液Ⅰ和滤饼Ⅰ,其中滤饼Ⅰ主要为3,4-二氯苯胺,作为原料套回下批合成3,4-二氯苯胺;
(6)吸附:滤液Ⅰ中加活性炭吸附,过滤得滤液Ⅱ和活性炭渣,活性炭渣通过焚烧处理;
(7)减压蒸馏:将滤液Ⅱ减压浓缩、结晶、分离,分别得到冷凝水、氯化铵和结晶母液;结晶母液用于配制硫氰酸铵溶液,套回产品合成,冷凝水可作为打浆底水。
10.根据权利要求9所述的清洁生产方法,其中,所述3,4-二氯苯胺、盐酸和硫氰酸铵的摩尔比为1:1.01-2:1.01-1.2;优选为1:1.02-1.05:1.08-1.13。
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