CN107556217A - 一种氨基k酸的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种氨基K酸的生产工艺，包括以下步骤：步骤S1：将氨基G酸缓慢加入浓硫酸中，控制反应温度为20‑65℃；步骤S2：待步骤S1中反应3‑4小时后，向反应液中加入磺化助剂，并控制反应温度为60‑70℃，维持反应1‑1.5小时；步骤S3：将步骤S2中反应温度升温至125‑130℃，并维持反应5‑7小时；步骤S4：将步骤S3中反应完成后的反应液冷却至室温，静置、离心分离即得到氨基K酸。本发明为解决现有技术中存在现有生产氨基K酸的工艺中硫酸使用量过大导致副产物较多、及产生废酸较多造成环境污染的问题。
Description
技术领域
本发明涉及染料中间体合成领域，尤其涉及一种氨基K酸的生产工艺。
背景技术
氨基K酸，化学名为2-萘胺-3,6,8-三磺酸，为浅棕色粉末，微溶于热水，溶于纯碱和烧碱溶液，与三氧化铁作用显绿色，用于偶氮染料，活性染料及有机颜料，可以用于生产阳离子染料、活性艳红K-2G等，其结构式如下：
目前，工业上生产氨基K酸一般是以氨基G酸(2-萘胺-6,8-二磺酸)为原料，采用65％的发烟硫酸为磺化剂进行磺化反应制的氨基K酸。在该反应过程中，为了提高氨基G酸的转化率，工业上通常采用加入过量65％发烟硫酸的方法，导致后期产生大量的强酸性废水，同时，由于65％发烟硫酸的加入量过大，导致磺化选择性低，副产物多，直接影响了产品的收率和品质。
磺化反应作为一种非常重要的有机合成单元反应，在中间体行业中的使用尤为常见，长期使用过量的硫酸给环境造成了非常不利的影响。因此，如何提高磺化反应过程中硫酸的利用率，从而减少酸性废水的产生，降低磺化反应对环境的影响已成为中间体行业亟待解决的问题。
发明内容
本发明为解决现有技术中存在现有生产氨基K酸的工艺中硫酸使用量过大导致副产物较多、及产生废酸较多造成环境污染的问题，提供一种氨基K酸的生产工艺。
本发明提供了一种氨基K酸的生产工艺，包括以下步骤：
步骤S1：将氨基G酸缓慢加入浓硫酸中，控制反应温度为20-65℃；
步骤S2：待步骤S1中反应3-4小时后，向反应液中加入磺化助剂，并控制反应温度为60-70℃，维持反应1-1.5小时；
步骤S3：将步骤S2中反应温度升温至125-130℃，并维持反应5-7小时；
步骤S4：将步骤S3中反应完成后的反应液冷却至室温，静置、离心分离即得到氨基K酸。
优选地，所述步骤S1中，浓硫酸为质量浓度100％的硫酸。
优选地，所述步骤S1中，所述氨基G酸与浓硫酸的摩尔质量比为1:3。
优选地，所述步骤S2中，所述磺化助剂为氯磺酸。
优选地，所述磺化助剂与氨基G酸的摩尔质量比为1.3:1。
本发明的有益效果在于：传统的氨基K酸的生产工艺采用65％的发烟硫酸作为磺化剂，反应时需要加入过量的硫酸，会导致大量砜类物质及焦化物质等副产品的产生，致使收率较低后期废酸过多的问题，本发明的生产工艺在初期采用质量浓度100％的硫酸与氨基G酸反应，在反应中期及时补充与水反应产生硫酸的磺化助剂，利用磺化助剂分解消耗磺化过程中产生的水，使反应中硫酸仍保持较高的浓度，该方法在整个磺化过程中保证了硫酸浓度的稳定性，产生的砜类物质及焦化物质等副产品少，后期产生的废酸量少，节约后期处理工艺成本，收率较传统工艺提升2-3％；本发明工艺容易控制，操作性强。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明的内容作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明的一种氨基K酸的生产工艺，包括以下步骤：
步骤S1：将氨基G酸缓慢加入浓硫酸中，控制反应温度为20-65℃；
步骤S2：待步骤S1中反应3-4小时后，向反应液中加入磺化助剂，并控制反应温度为60-70℃，维持反应1-1.5小时；
步骤S3：将步骤S2中反应温度升温至125-130℃，并维持反应5-7小时；
步骤S4：将步骤S3中反应完成后的反应液冷却至室温，静置、离心分离即得到氨基K酸。
在生产工艺反应初期3-4小时的时间内，氨基G酸是一个缓慢加入的过程，以保持初期的硫酸量高而保证反应的正常进行，随着反应的进行，硫酸的浓度会逐渐降低，在反应至3-4小时时，向其中加入能够与水反应生成硫酸的磺化助剂，消耗分解反应中产生的水并产生硫酸，以提高硫酸的浓度保证磺化过程的正常进行，此处理方式能够降低反应中砜类物质及焦化物质等副产品的产生，提高磺化选择性，降低初期硫酸的使用量，提高氨基G酸的转化率。本发明通过大量的实验得到，在氨基G酸与硫酸的反应至3-4小时时，向反应液中加入磺化助剂，反应液中的有效硫酸浓度不至于过高也不至于过低，在保证氨基G酸的转化率达到传统水平的基础上，产生的废酸量降低，本发明的生产工艺相较传统工艺，氨基K酸的收率提高2-3％。
具体地，磺化助剂为氯磺酸，氯磺酸与水反应生成硫酸，可以分解消耗磺化反应中的水并产出硫酸，保持反应中的硫酸浓度较稳定。
所述步骤S1中，浓硫酸为质量浓度100％的硫酸，采用该浓度下的硫酸可以一定程度上降低初期硫酸的使用量。
所述氨基G酸与浓硫酸的摩尔质量比为1:3，本发明的磺化反应中，硫酸的使用量仅为原料氨基G酸的3倍，即可保证氨基K酸收率达到传统工艺水平，与传统工艺65％发烟硫酸的使用量是氨基G酸的10倍相比，极大地降低了硫酸的使用量，并降低后期产生的酸废水，节约后期处理工艺成本。
所述磺化助剂与氨基G酸的摩尔质量比为1.3:1，此用量的磺化助剂正好可分解消耗掉磺化生成的水及氨基G酸带入的水，可最大限度地降低废酸的产生。
实施例1
本发明的一种实施例的氨基K酸的生产工艺如下：
取3mol质量浓度为100％的硫酸置于反应釜中，启动夹套冷冻水降温，将反应釜内温度降到20℃，取1mol氨基G酸(含量≥85％，水份≤1.5％)缓慢加入硫酸中，启动搅拌，控制反应温度维持在65℃；待反应3小时后，向反应液中加入1.3mol氯磺酸，之后将反应温度控制在60-70℃，维持反应1小时，维持过程中启动风机和尾气吸收系统，赶走副产的气体同时带走部分反应釜内的水；维持完毕，关闭夹套冷却水，在夹套通入蒸汽，将反应釜内温度升高到125℃，并在此温度下反应5小时；反应结束后，关闭夹套蒸汽，自然降温1小时，待反应釜内温度为90℃后，打开夹套冷却水，控制温度不超过98℃，维持时间2小时后，将反应釜内温度缓慢降到25℃，并在该温度维持30分钟，最后将物料通过离心机进行分离，得到成品的氨基K酸。
实施例2
本发明的一种实施例的氨基K酸的生产工艺如下：
取3mol质量分数接近于100％的硫酸置于反应釜中，启动夹套冷冻水降温，将反应釜内温度降到20℃，取1mol氨基G酸(含量≥85％，水份≤1.5)缓慢加入硫酸中，启动搅拌，控制反应温度维持在55℃；待反应4小时后，向反应液中加入1.3mol氯磺酸，之后将反应温度控制在60-70℃，维持反应1.5小时，维持过程中启动风机和尾气吸收系统，赶走副产的气体同时带走部分反应釜内的水；维持完毕，关闭夹套冷却水，在夹套通入蒸汽，将反应釜内温度升高到125℃，并在此温度下反应7小时；反应结束后，关闭夹套蒸汽，自然降温1小时，待反应釜内温度为90℃后，打开夹套冷却水，控制温度不超过98℃，维持时间2小时后，将反应釜内温度缓慢降到25℃，并在该温度维持30分钟，最后将物料通过离心机进行分离，得到成品的氨基K酸。
实施例3
本发明的一种实施例的氨基K酸的生产工艺如下：
取3mol质量浓度为100％的硫酸置于反应釜中，启动夹套冷冻水降温，将反应釜内温度降到20℃，取1mol氨基G酸(含量≥85％，水份≤1.5)缓慢加入硫酸中，启动搅拌，控制反应温度维持在60℃；待反应3.6小时后，向反应液中加入1.3mol氯磺酸，之后将反应温度控制在60-70℃，维持反应1小时，维持过程中启动风机和尾气吸收系统，赶走副产的气体同时带走部分反应釜内的水；维持完毕，关闭夹套冷却水，在夹套通入蒸汽，将反应釜内温度升高到130℃，并在此温度下反应5小时；反应结束后，关闭夹套蒸汽，自然降温1小时，待反应釜内温度为90℃后，打开夹套冷却水，控制温度不超过98℃，维持时间2小时后，将反应釜内温度缓慢降到25℃，并在该温度维持30分钟，最后将物料通过离心机进行分离，得到成品的氨基K酸。
实施例4
本发明的一种实施例的氨基K酸的生产工艺如下：
取3mol质量浓度为100％的硫酸置于反应釜中，启动夹套冷冻水降温，将反应釜内温度降到20℃，取1mol氨基G酸(含量≥85％，水份≤1.5)缓慢加入硫酸中，启动搅拌，控制反应温度维持在20℃；待反应3.8小时后，向反应液中加入1.3mol氯磺酸，之后将反应温度控制在60-70℃，维持反应1小时，维持过程中启动风机和尾气吸收系统，赶走副产的气体同时带走部分反应釜内的水；维持完毕，关闭夹套冷却水，在夹套通入蒸汽，将反应釜内温度升高到125℃，并在此温度下反应7小时；反应结束后，关闭夹套蒸汽，自然降温1小时，待反应釜内温度为90℃后，打开夹套冷却水，控制温度不超过98℃，维持时间2小时后，将反应釜内温度缓慢降到25℃，并在该温度维持30分钟，最后将物料通过离心机进行分离，得到成品的氨基K酸。
实施例5
本发明的一种实施例的氨基K酸的生产工艺如下：
取3mol质量浓度为100％硫酸置于反应釜中，启动夹套冷冻水降温，将反应釜内温度降到20℃，取1mol氨基G酸(含量≥85％，水份≤1.5)缓慢加入硫酸中，启动搅拌，控制反应温度维持在45℃；待反应3.2小时后，向反应液中加入1.3mol氯磺酸，之后将反应温度控制在60-70℃，维持反应1.5小时，维持过程中启动风机和尾气吸收系统，赶走副产的气体同时带走部分反应釜内的水；维持完毕，关闭夹套冷却水，在夹套通入蒸汽，将反应釜内温度升高到128℃，并在此温度下反应6小时；反应结束后，关闭夹套蒸汽，自然降温1小时，待反应釜内温度为90℃后，打开夹套冷却水，控制温度不超过98℃，维持时间2小时后，将反应釜内温度缓慢降到25℃，并在该温度维持30分钟，最后将物料通过离心机进行分离，得到成品的氨基K酸。
对比例1：采用传统的生产工艺生产氨基K酸：取10mol的65％发烟硫酸于反应釜中，取1mol氨基G酸分三次投料，第一次投料时间为2小时，温度不超过65℃，第二次投料时间为2小时，温度在65℃以下，第三次投料时间为5-6小时，温度在60-70℃，并搅拌30分钟，然后在2小时内升温至130℃，保温12小时，再自然降温至90℃，维持时间2小时后，将反应釜内温度缓慢降到25℃，并在该温度维持30分钟，最后将物料通过离心机进行分离，得到成品的氨基K酸。
以下为本发明实施例1-5和对比例1的氨基G酸转化率、收率、磺化选择性和废水量的对比结果如表1所示：
表1
由表1可知，本发明的生产工艺与对比例相比，磺化选择性和氨基K酸的收率均有所提高，氨基G酸的转化率基本不受影响，通过磺化助剂的使用，使得氨基K酸生产过程中硫酸使用量大大降低，从而使得废酸的量降低到了传统工艺的三分之一左右。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作出任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案范围内。
Claims (5)
1.一种氨基K酸的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：将氨基G酸缓慢加入浓硫酸中，控制反应温度为20-65℃；
步骤S2：待步骤S1中反应3-4小时后，向反应液中加入磺化助剂，并控制反应温度为60-70℃，维持反应1-1.5小时；
步骤S3：将步骤S2中反应温度升温至125-130℃，并维持反应5-7小时；
步骤S4：将步骤S3中反应完成后的反应液冷却至室温，静置、离心分离即得到氨基K酸。
2.如权利要求1所述的氨基K酸的生产工艺，其特征在于，所述步骤S1中，浓硫酸为质量浓度100％的硫酸。
3.如权利要求1所述的氨基K酸的生产工艺，其特征在于，所述步骤S1中，所述氨基G酸与浓硫酸的摩尔质量比为1:3。
4.如权利要求1所述的氨基K酸的生产工艺，其特征在于，所述步骤S2中，所述磺化助剂为氯磺酸。
5.如权利要求1所述的氨基K酸的生产工艺，其特征在于，所述磺化助剂与氨基G酸的摩尔质量比为1.3:1。
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