CN110627091A - 一种采用化学法提纯用于制备己二腈的氢氰酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用化学法提纯用于制备己二腈的氢氰酸的方法,往含水量≤1 wt%的液体氢氰酸中加入三氯化磷或者五氧化二磷溶液,充分混合后得到含水量≤50 ppm高纯液体氢氰酸。制备得到的高纯液体氢氰酸满足己二腈合成需求,减少镍催化剂中毒率;且加入的三氯化磷或者五氧化二磷溶液与液体氢氰酸中的水反应生成的氯化氢、亚磷酸或磷酸均可以作为氢氰酸体系稳定剂,从而无需添加稳定剂就能防止高纯液体氢氰酸自聚,同时氯化氢、亚磷酸或磷酸有助于己二腈合成体系中异构化催化剂HNiL3 +的生成,进而有利于己二腈的合成。
Description
技术领域
本发明属于化工中间体的分离提纯技术领域,特别涉及一种采用化学法提纯用于制备己二腈的氢氰酸的方法。
背景技术
己二腈(分子式:NC(CH2)4CN,缩写为ADN)为生产尼龙66的主要中间体,己二腈的合成方法较多,目前生产己二腈的工艺路线主要有丙烯腈电解二聚法和丁二烯直接氢氰化法两种,其中尤以丁二烯直接氢氰化法制备己二腈最具经济优势。
丁二烯直接氢氰化法制备己二腈的化学方程式如下。采用丁二烯直接氢氰化法制备己二腈过程中,需使用高纯度液体氢氰酸(氢氰酸含水量最优<50ppm),原因是该生产工艺中使用零价镍配合物和有机膦配体作为氢氰酸与烯烃双键加成反应的催化剂,零价镍配合物催化剂和有机磷配体极易发生水解反应,从而导致催化剂中毒和有机磷配体降解,进而造成己二腈生产成本的大幅度提高。
此外,氢氰酸的物性比较特殊,是一种无色、透明、易挥发液体,具有苦杏仁味,是一种剧毒化学品。与水互溶,可溶于乙醇、乙醚、甘油、苯等,氢氰酸有自聚特性,尤其是高纯度液体氢氰酸极易发生聚合反应,进而堵塞管道,导致操作困难,因此液体氢氰酸在存储及使用过程中往往需加入稳定剂,如硫酸、磷酸、醋酸及二氧化硫等。
已知的氢氰酸中微量水的去除通常是采用精馏的方法。如巴斯夫专利CN1771197A采用加压精馏的方法提纯氢氰酸,最终可得含水量小于100ppm氢氰酸;山东新和成氨基酸有限公司专利CN104724727A采用双塔串联的方式精制氢氰酸,最终可得含水量小于200ppm氢氰酸。此两种工艺均采用单一的精馏方法,虽能得到含水量在200ppm以下高纯氢氰酸,但精馏能耗很高,且该氢氰酸在长时间存储过程中需要加入额外的稳定剂(稳定剂的加入量通常为0.01~1wt%)。此外杜邦公司专利US2571099中提到了含水量在2~3wt%氢氰酸可以通过向氢氰酸中加入脱水剂制备,但工业生产中使用脱水剂如分子筛等是昂贵且费力的,脱水剂必须要与含水氢氰酸接触,然后再从脱水的氢氰酸中除去之后再生。
所以,提供一种节能、方便且快速的去除液体氢氰酸中微量水,并能维持液体氢氰酸体系稳定,避免液体氢氰酸自聚的方法是亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足,本发明的目的就在于提供一种采用化学法提纯用于制备己二腈的氢氰酸的方法,该方法可快速有效地除去液体氢氰酸中微量水,并能维持液体氢氰酸体系稳定,避免液体氢氰酸自聚,同时该方法还节能、操作简便。
本发明的技术方案是这样实现的:
一种采用化学法提纯用于制备己二腈的氢氰酸的方法,其特征在于,往含水量≤1wt%的液体氢氰酸中加入三氯化磷或者五氧化二磷溶液,充分混合后得到含水量≤50ppm高纯液体氢氰酸。
进一步地,三氯化磷或五氧化二磷与含水量≤1wt%的液体氢氰酸中水的摩尔比均为1:1~1:3。
进一步地,五氧化二磷溶液为五氧化二磷溶于下述溶剂中形成的溶液,所述溶剂为2-甲基-3-丁烯腈、3-戊烯腈、2-甲基戊二腈和己二腈中一种或多种混合组分。
进一步地,所述高纯液体氢氰酸能在5~10℃下稳定保存1~2个月。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
1、本发明通过往含水量≤1wt%的液体氢氰酸中加入三氯化磷或者五氧化二磷溶液快速有效的除去微量水,得到含水量≤50ppm高纯液体氢氰酸,同时五氧化二磷用己二腈制备过程中的中间体或产品溶解成溶液,保证催化剂体系不引入新物质。
2、本发明加入的三氯化磷或者五氧化二磷溶液与含水量≤1wt%的液体氢氰酸中的微量水反应后生成氯化氢、亚磷酸或磷酸,用于作为氢氰酸体系的稳定剂,从而不需另外添加稳定剂,就能维持氢氰酸体系稳定,避免高纯液体氢氰酸发生自聚;同时,氯化氢、亚磷酸或磷酸这些酸性物质会大大提高己二腈合成体系中异构化催化剂HNiL3 +(L为配体“Ligand”的简写)生成速度,进而更有利于己二腈的合成。
3、本发明得到的高纯液体氢氰酸可在5~10℃下稳定保存1~2个月,并且本发明节能,且操作简便。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
一种采用化学法提纯用于制备己二腈的氢氰酸的方法,往含水量≤1wt%的液体氢氰酸中加入三氯化磷或者五氧化二磷溶液,充分混合后得到含水量≤50ppm高纯液体氢氰酸。
通过三氯化磷和五氧化二磷与水反应,从而将液体氢氰酸中微量水除去,其反应方程式为:
PCl3+3H2O→3HCl+H3PO3
P2O5+3H2O→2H3PO4
此外,反应生成的氯化氢、亚磷酸或磷酸,用于作为氢氰酸体系的稳定剂,从而不需另外添加稳定剂,就能维持氢氰酸体系稳定,避免高纯液体氢氰酸发生自聚;同时,《过渡金属有机化学》第五版(美R.H.克拉布特里编著)第222页中写到,在合成己二腈的体系中会形成一种活性非常高的异构化催化剂HNiL3 +,结合书中给出的该催化剂形成机理可知,除水反应生成的氯化氢、亚磷酸或磷酸等酸性物质,会大大提高异构化催化剂HNiL3 +生成速度,进而更有利于己二腈的合成。
具体实施时,三氯化磷或五氧化二磷与含水量≤1wt%的液体氢氰酸中水的摩尔比均为1:1~1:3。
具体实施时,五氧化二磷溶液为五氧化二磷溶于下述溶剂中形成的溶液,所述溶剂为2-甲基-3-丁烯腈、3-戊烯腈、2-甲基戊二腈和己二腈中一种或多种混合组分。
因三氯化磷为液体可以直接加入到液体氢氰酸中,而五氧化二磷为固体,需经过溶剂溶解成溶液后加入,2-甲基-3-丁烯腈、3-戊烯腈、2-甲基戊二腈和己二腈这些溶剂是己二腈制备体系中的中间体或产品,以上述物质作为溶剂就不会额外引入新物质,从而避免对后续己二腈的合成造成影响。
具体实施时,所述高纯液体氢氰酸能在5~10℃下稳定保存1~2个月。
实施例1
往含水量为1wt%、重量为100克的液体氢氰酸中加入2.54克三氯化磷,即三氯化磷与含水液体氢氰酸中水的摩尔比为1:3,充分混合后得到高纯液体氢氰酸,通过检测得到高纯液体氢氰酸的含水量为36ppm。
实施例2
往含水量为0.5wt%、重量为100克的液体氢氰酸中加入1.27克三氯化磷,即三氯化磷与含水液体氢氰酸中水的摩尔比为1:3,充分混合后得到高纯液体氢氰酸,通过检测得到高纯液体氢氰酸的含水量为32ppm。
实施例3
往含水量为1wt%、重量为100克的液体氢氰酸中加入5.08克三氯化磷,即三氯化磷与含水液体氢氰酸中水的摩尔比为2:3,充分混合后得到高纯液体氢氰酸,通过检测得到高纯液体氢氰酸的含水量为19ppm。
实施例4
往含水量为1wt%、体积或者重量为100克的液体氢氰酸中加入7.62克三氯化磷,即三氯化磷与含水液体氢氰酸中水的摩尔比为1:1,充分混合后得到高纯液体氢氰酸,通过检测得到高纯液体氢氰酸的含水量为15ppm。
实施例5
往含水量为0.8wt%、重量为100克的液体氢氰酸中加入2克三氯化磷,即三氯化磷与含水液体氢氰酸中水的摩尔比为1:3,充分混合后得到高纯液体氢氰酸,通过检测得到高纯液体氢氰酸的含水量为35ppm。
实施例6
往含水量为1wt%、重量为100克的液体氢氰酸中加入10克五氧化二磷溶液(其中含五氧化二磷2.63克,溶剂己二腈7.37克),即五氧化二磷与含水液体氢氰酸中水的摩尔比为1:3,充分混合后得到高纯液体氢氰酸,通过检测得到高纯液体氢氰酸的含水量为45ppm。
实施例7
往含水量为0.5wt%、重量为100克的液体氢氰酸中加入5克五氧化二磷溶液(其中含五氧化二磷1.32克,溶剂己二腈3.68克),即五氧化二磷与含水液体氢氰酸中水的摩尔比为1:3,充分混合后得到高纯液体氢氰酸,通过检测得到高纯液体氢氰酸的含水量为44ppm。
实施例8
往含水量为1wt%、重量为100克的液体氢氰酸中加入15克五氧化二磷溶液(其中含五氧化二磷3.96克,溶剂己二腈11.04克),即五氧化二磷与含水液体氢氰酸中水的摩尔比为1:2,充分混合后得到高纯液体氢氰酸,通过检测得到高纯液体氢氰酸的含水量为40ppm。
将实施例1~8得到的高纯液体氢氰酸置于5℃保存,经两个月内不定期观察,液体氢氰酸体系均未发生明显的颜色变化,说明氢氰酸未发生明显的自聚反应,说明该体系下的氢氰酸是稳定的。
最后需要说明的是,本发明的上述实施例仅是为说明本发明所作的举例,而并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动,这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (4)
1. 一种采用化学法提纯用于制备己二腈的氢氰酸的方法,其特征在于,往含水量≤1wt%的液体氢氰酸中加入三氯化磷或者五氧化二磷溶液,充分混合后得到含水量≤50 ppm高纯液体氢氰酸。
2.根据权利要求1所述的一种采用化学法提纯用于制备己二腈的氢氰酸的方法,其特征在于,三氯化磷或五氧化二磷与含水量≤1 wt%的液体氢氰酸中水的摩尔比均为1:1~1:3。
3.根据权利要求1所述的一种采用化学法提纯用于制备己二腈的氢氰酸的方法,其特征在于,五氧化二磷溶液为五氧化二磷溶于下述溶剂中形成的溶液,所述溶剂为2-甲基-3-丁烯腈、3-戊烯腈、2-甲基戊二腈和己二腈中一种或多种混合组分。
4.根据权利要求1所述的一种采用化学法提纯用于制备己二腈的氢氰酸的方法,其特征在于,所述高纯液体氢氰酸能在5~10 ℃下稳定保存1~2个月。
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- 2019-10-24 CN CN201911018945.5A patent/CN110627091A/zh active Pending
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