CN109942568A - 一种硝酸硫胺制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硝酸硫胺制备方法，包括将硫代硫胺经双氧水氧化得到硫酸硫胺，然后利用稀硝酸转盐，再用氨水中和，最终通过降温析晶过滤分离得到硝酸硫胺固体。本发明所公开的硝酸硫胺制备方法改进了传统的硝酸铵转盐的观点，避免了生产过程中大量使用硝酸铵固体所带来的安全隐患，减少制备硝酸铵这一步骤。而且在不影响产品质量和收率的前提下，提高了硝酸硫胺晶体的自然堆积密度。该方法工艺步骤简单、生产成本低廉、易于控制、稳定性好、粒径适中、纯化度高，便于工业化大生产。

Description

一种硝酸硫胺制备方法

技术领域

本发明属于化学工程技术领域，尤其是一种硝酸硫胺制备方法。

背景技术

硝酸硫胺是维生素类药物，常用于制备食品添加剂和复合维生素制剂，也用于治疗缺乏维生素B1所致的脚气病，同时对神经炎、消化不良也有着辅助治疗的效果。目前，国内生产硝酸硫胺的质量与国外同类产品相比，在纯度、粒度方面存在着一定的差距，在市场竞争中处于劣势。因此，缩小国内外产品间的差距，降本创效是首要任务。

过去，硝酸硫胺的制备是通过添加钡盐，如硝酸钡的方法，使硝酸钡变为硫酸钡。但这种方法沉淀费时费力，难以控制，过量的钡在反应混合物中造成产品污染。又由于硫酸钡较难过滤，因此此种方法必须经过昂贵并耗时的净化步骤去除污染物。

US2844579中公开了一种分离硝酸硫胺的方法，此方法需要将氧化液在低于70℃的温度下真空蒸馏，浓缩反应液，然后加入硝酸盐或硝酸，再通过添加碳酸盐、碳酸氢盐或氢氧化物调节溶液pH在3.9～7.5之间，最后过滤得到硝酸硫胺。通过此种方法，可以分离出质量较高的无钡、无硫酸盐的硝酸硫胺。但该工艺需要将氧化液真空蒸馏进行浓缩，氧化阶段需要添加亚硫酸反应除去过量过氧化氢，最终用碱调节溶液pH范围较广，pH值在3.9～7.5，按照此方法得到产品收率为80～85％，收率较低且成本较高。

使用硝酸铵作为硝酸硫胺制备过程中的转盐试剂，在生产中存在较多问题：一方面，硝酸铵固体属于一类危险品，在工业化生产中大量使用硝酸铵固体存在一定的安全隐患；另一方面，提前制备硝酸铵溶液，消耗时间和人力，并增加一套硝酸铵配制反应釜。

CN107903255公开了一种硝酸硫胺的制备方法，该方法将硫代硫胺经双氧水氧化后的氧化液用硝酸钙转盐，得到的硫酸钙固体分离，然后用氨水中和转盐液，得到硝酸硫胺。该方法虽然避免了大量使用硝酸铵，但制备方法中引入了钙离子，并且母液中仍然存在大量的硫酸铵，步骤更为繁琐。

我国是维生素生产大国和出口大国，解决硝酸硫胺的上述问题，开发一种硝酸硫胺制备新方法具有重大意义，可以为扩大再生产提供一定的依据。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种硝酸硫胺制备方法，该方法工艺步骤简单、生产成本低廉、易于控制、稳定性好、粒径适中、纯化度高，便于工业化大生产。

本发明的目的是这样实现的：一种硝酸硫胺制备方法，包括如下工艺步骤：

S1、将硫代硫胺与双氧水混合，加入硫酸调pH值，进行氧化反应制备硫酸硫胺；

S2、将步骤S1制备的硫酸硫胺与硝酸混合，反应得混合液1；

S3、用氨水调节混合液1的pH值，得混合液2；

S4、收集混合液2所得的硝酸硫胺固体，制得硝酸硫胺产品。

优选的，步骤S1的硫代硫胺与双氧水的摩尔比为0.3∶1。

优选的，步骤S1的硫酸为浓度1～5％的稀硫酸。

优选的，步骤S1的pH值为2～5。

优选的，步骤S1的氧化反应的温度为10～20℃。

优选的，步骤S2的硝酸的浓度为65～69％。

优选的，步骤S2的硫酸硫胺与硝酸的质量之比为8∶1～25∶1。

优选的，步骤S2的反应时间为2～4小时。

优选的，步骤S2的硫酸硫胺与硝酸混合时的反应液温度为10～25℃。

优选的，步骤S3的pH值为6.5～8.0。

优选的，步骤S3的氨水的浓度为15％～25％，更优选20％～22％。

优选的，步骤S3的氨水加入的方式采用流加，滴加时间控制在3～6小时，更优选4～5小时。

优选的，步骤S1的氧化反应完成后，还包括用活性炭进行脱色处理。

优选的，步骤S4在收集硝酸硫胺固体之前还包括将混合液降温析晶，析晶时间不低于1h，析晶温度不高于10℃，降温速率为5℃/min。

优选的，步骤S4的收集方式为过滤，过滤后还包括用无水乙醇洗涤滤饼，滤饼进行真空干燥得到硝酸硫胺固体。

优选的，所述的硝酸硫胺固体为棒状晶体，堆密度为0.43～0.70g/ml，优选0.43～0.61g/ml。

本发明还可提供所述硝酸硫胺固体在制备药物中的应用。

本发明还可提供所述硝酸硫胺固体作为食品添加剂、动物饲料添加剂的应用。

与现有工艺相比，本发明具有以下优点：

1、本发明所公开的硝酸硫胺制备方法，产品纯度高、收率大；本发明制得的硝酸硫胺晶体为粗棒状，晶体外形优于US2844579的制备方法得到的细长棒状硝酸硫胺晶体；所得硝酸硫胺堆密度由原来的0.24g/ml提高至0.61g/ml，堆密度有了显著的提高。

2、本发明所公开的硝酸硫胺制备方法，在不引入其他金属离子的前提下，避免了大量使用硝酸铵固体的危险性，减少硝酸铵制备的生产环节及现场设备的使用，减小事故发生风险，提高生产安全性。

3、本发明所公开的硝酸硫胺制备方法，可缩短反应时间4h左右，并且避免了硫酸硫胺的浓缩，降低能耗及生产成本，操作条件简单，易于控制，稳定性好，便于工业化大生产，提高生产经济效益。

附图说明

图1：硝酸硫胺晶体的粒度分布图。

图2：本发明制得的硝酸硫胺晶体(左图)和US2844579的制备方法制得的硝酸硫胺晶体(右图)显微镜图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和分数是重量百分比和重量分数。

显微镜图谱测定方法

采用DMBH200显微镜进行观察，放大倍数为100倍，目镜10倍，物镜10倍。制得的显微镜图如如图2所示，本发明制得的硝酸硫胺晶体为A图(左图)，US2844579的制备方法制得的硝酸硫胺晶体为B图(右图)。

实施例1：一种硝酸硫胺制备方法，包括如下工艺步骤：

S1、硫代硫胺25g与质量分数为35％双氧水26g充分混合；用1％硫酸0.5g调节溶液pH值为4，氧化温度控制在10～16℃。加入活性炭1.75g进行脱色，脱色温度23℃，搅拌1h，抽滤得到硫酸硫胺；

S2、将硫酸硫胺75.65g与质量分数为65％硝酸3.45g按照质量比22∶1充分混合；硝酸一次性加入，控制温度低于10℃。搅拌转速为112r/min；

S3、使用蠕动泵缓慢加入氨水，蠕动泵转速为0.1～0.7rpm，用质量分数16.57％的氨水加入至硫酸硫胺与硝酸的混合液中，调节混合液pH值在7.0～8.0左右。控制氨水的滴加时间为3.5h；

S4、随后降温至5℃、用40g无水乙醇洗涤过滤。最后将硝酸硫胺湿品在45℃真空干燥得到硝酸硫胺固体。

所得产品为白色粉末固体，质量收率为94.56％。

实施例2：一种硝酸硫胺制备方法，包括如下工艺步骤：

S1、硫代硫胺25g与质量分数为35％双氧水26g充分混合；用1％硫酸0.5g调节溶液pH值为4，氧化温度控制在10～16℃。加入活性炭1.75g进行脱色，脱色温度23℃，搅拌1h，抽滤得到硫酸硫胺；

S2、将硫酸硫胺75.65g与质量分数为65％硝酸3.45g按照质量比22∶1充分混合；硝酸一次性加入，控制温度低于10℃。搅拌转速为112r/min；

S3、使用蠕动泵缓慢加入氨水，蠕动泵转速为0.1～0.7rpm，用质量分数21.04％的氨水加入至硫酸硫胺与硝酸的混合液中，调节混合液pH值在7.0～8.0左右。控制氨水的滴加时间为4h；

S4、随后降温至2℃、用40g无水乙醇洗涤过滤。最后将硝酸硫胺湿品在45℃真空干燥得到硝酸硫胺固体。

所得产品为白色粉末固体，质量收率为93.46％。

实施例3：一种硝酸硫胺制备方法，包括如下工艺步骤：

S1、硫代硫胺25g与质量分数为35％双氧水26g充分混合；用1％硫酸0.5g调节溶液pH值为4，氧化温度控制在10～16℃。加入活性炭1.75g进行脱色，脱色温度23℃，搅拌1h，抽滤得到硫酸硫胺；

S2、将硫酸硫胺75.66g与质量分数为65％硝酸8.22g按照质量比9∶1充分混合；硝酸一次性加入，控制温度低于10℃。搅拌转速为112r/min；

S3、使用蠕动泵缓慢加入氨水，蠕动泵转速为0.1～0.7rpm，用质量分数21.04％的氨水加入至硫酸硫胺与硝酸的混合液中，调节混合液pH值在7.0～8.0左右。控制氨水的滴加时间为4h；

S4、随后降温至2℃、用40g无水乙醇洗涤过滤。最后将硝酸硫胺湿品在45℃真空干燥得到硝酸硫胺固体。

所得产品为白色晶体，质量收率达到102.89％。

对比例1：一种硝酸硫胺制备方法，包括如下工艺步骤：

参照US2844579的制备方法合成硝酸硫胺。

S1、在5％双氧水中，加入少量硝酸，调节溶液pH为2～4，缓慢加硫代硫胺75g，加活性炭2.25g进行脱色，脱色后的溶液降压浓缩，得到硫酸硫胺112.12g；

S2、在四口瓶中加入质量分数为65％硝酸214.14g，缓慢加入质量分数为20％氨水137.53g，反应温度低于25℃，控制反应时间为2h左右，得到浓度为48％的硝酸铵溶液；

S3、在四口烧瓶中加入112.12g硫酸硫胺，然后再加入步骤二所制备的硝酸铵溶液，使用25％氨水溶液滴至pH值6左右；

S4、滴加结束后降温至10℃以下搅拌1h，过滤烘干得硝酸硫胺固体63.42g，质量收率为84.56％。

样品堆密度测定：

分别对实施例1、实施例2、实施例3和对比例1所得的硝酸硫胺固体测定其堆积密度，测定方法为各取10g样品分别放入100ml纳氏比色管中所读体积，用10g除以所读体积数值为松密度即堆密度数值。

测试结果如下表所示：

由上表可知，实施例1～3的硝酸硫胺的堆积密度可达到0.61mg/ml，远高于对比例1的0.21，所以，本说明所提供的制备方法制得的硝酸硫胺具有比对比例1的制备方法制得的硝酸硫胺更高的堆积密度。

样品粒径测试

将硝酸硫胺样品30g，过80目、100目、120目和200目标准筛。筛子从上到下依次为80目、100目、120目和200目。按水平方向旋转振摇至少3分钟，并不时在垂直方向轻叩筛。取筛下的颗粒及粉末称重并计算其所占比例。如80目过筛通过率为100目、120目和200目上颗粒的总重量除以30g。100目过筛通过率为120和200目筛子上的颗粒总重量除以样品30g。

测试结果如图1所示，本发明提供的制备方法得到的硝酸硫胺固体具有较好的粒径分布。

本发明提供的硝酸硫胺制备方法避免了提前制备硝酸铵溶液的步骤，所得到的硝酸硫胺固体收率较高，且得到的产品具有更好的晶型外貌以及更好的堆积密度，并且可以解决大量使用硝酸铵固体带来的安全隐患。

本发明还可提供所述硝酸硫胺固体在制备药物中的应用，所述的药物按照常规实验方法制备得到。

本发明还可提供所述硝酸硫胺固体作为食品添加剂、动物饲料添加剂的应用。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种硝酸硫胺制备方法，包括如下工艺步骤：

S1、将硫代硫胺与双氧水混合，加入硫酸调pH值，进行氧化反应制备硫酸硫胺；

S2、将步骤S1制备的硫酸硫胺与硝酸混合，反应得混合液1；

S3、用氨水调节混合液1的pH值，得混合液2；

S4、收集混合液2所得的硝酸硫胺固体，制得硝酸硫胺产品。

2.根据权利要求1所述的硝酸硫胺制备方法，其特征在于：步骤S1的硫代硫胺与双氧水的摩尔比为0.3∶1。

3.根据权利要求1所述的硝酸硫胺制备方法，其特征在于：步骤S1的pH值为2～5。

4.根据权利要求1所述的硝酸硫胺制备方法，其特征在于：步骤S1的氧化反应完成后，还包括用活性炭进行脱色处理。

5.根据权利要求1所述的硝酸硫胺制备方法，其特征在于：步骤S2的硝酸的浓度为65～69％。

6.根据权利要求1所述的硝酸硫胺制备方法，其特征在于：步骤S2的硫酸硫胺与硝酸的质量之比为8∶1～25∶1。

7.根据权利要求1所述的硝酸硫胺制备方法，其特征在于：步骤S3的氨水的浓度为15％～25％。

8.根据权利要求1所述的硝酸硫胺制备方法，其特征在于：步骤S3的氨水加入的方式采用流加，滴加时间控制在3～6小时。

9.根据权利要求1所述的硝酸硫胺制备方法，其特征在于：步骤S3的pH值为6.5～8.0。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的硝酸硫胺制备方法，其特征在于：步骤S4在收集硝酸硫胺固体之前还包括将混合液降温析晶，析晶时间不低于1h，析晶温度不高于10℃，降温速率为5℃/min。