CN111153834A - 一种1，3-二甲基氰乙酰脲的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种1，3‑二甲基氰乙酰脲的制备方法，属于化工工艺技术领域。该方法将氰乙酸进行真空精馏；真空精馏完成后，向精馏后的氰乙酸中加入含酐醋酸，然后继续加热负压蒸馏，进行酸带水，得到无水氰乙酸和醋酸；带水终点后，冷却降温至38～42℃加入二甲脲，完毕，再升温至58～62℃加入醋酸酐进行缩合反应，缩合反应温度达到95～98℃开启蒸馏阀门负压下真空蒸馏含酐醋酸，缩合反应结束，得1，3‑二甲基氰乙酰脲。本发明的方法得到的产品收率提高平均约0.5％左右；性状由原来的棕红色液体变为浅棕红色液体，另外该方法节约了成本。

Description

一种1，3-二甲基氰乙酰脲的制备方法
技术领域
本发明属于化工工艺技术领域，具体涉及一种1，3-二甲基氰乙酰脲的制备方法。
背景技术
咖啡因生产工艺中，缩合是合成工艺第一步反应，氰乙酸、二甲脲在脱水剂醋酐的作用通过缩合反应得到中间产品1，3-二甲基氰乙酰脲。而此缩合反应需要基本在接近无水(要求在缩合反应器氰乙酸中含水量＜1.0％)情况进行反应，否则，会造成缩合反应不完全，影响缩合的收率。而缩合反应得到的1，3-二甲基氰乙酰脲的收率、质量对最终咖啡因的收率、质量起着决定性的作用。现有的生产工艺为了保证缩合反应前氰乙酸含水符合要求，第一步负压蒸馏出氰乙酸大量的水；第二步加入醋酸酐和剩余少量的水反应生成醋酸，负压将醋酸蒸馏出来，两步完成后基本可以达到缩合反应的工艺要求。
反应原理如下：
(1)、蒸水、带水
Figure BDA0002346714070000011
(2)、缩合反应
Figure BDA0002346714070000012
现有的方法存在一定的不足，表现为：
1、氰乙酸蒸馏第二步使用醋酐带水，使醋酐消耗增加，提高了咖啡因原料制造成本。
2、直接向氰乙酸中加入醋酐带水，在高温条件下加入的醋酐和少量的水迅速反应放热，造成氰乙酸局部过高，由于氰乙酸不稳定，温度过高易造成烧料而使氰乙酸分解，对1，3-二甲基氰乙酰脲的质量、缩合收率造成影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种1，3-二甲基氰乙酰脲的制备方法，该方法的收率提高，且1，3-二甲基氰乙酰脲的质量提升，成本下降。
本发明提供一种1，3-二甲基氰乙酰脲的制备方法，该方法包括：
步骤一：将氰乙酸进行真空精馏；
步骤二：真空精馏完成后，向精馏后的氰乙酸中加入含酐醋酸，然后继续加热负压蒸馏，进行酸带水，得到无水氰乙酸和醋酸；
步骤三：带水终点后，冷却降温至38～42℃加入二甲脲，完毕，再升温至58～62℃加入醋酸酐进行缩合反应，缩合反应温度达到95～98℃开启蒸馏阀门负压下真空蒸馏含酐醋酸，缩合反应结束，得1，3-二甲基氰乙酰脲。
优选的是，所述的步骤一中真空精馏的温度≤92℃，真空度≥0.092Mpa。
优选的是，所述的氰乙酸的质量kg：含酐醋酸的体积L为255：(130～150)。
优选的是，所述的含酐醋酸是将醋酸酐溶于醋酸中得到的，所述的醋酸酐的含量为3～5％。
优选的是，所述的步骤二带水温度≤92℃、真空度≥0.092MPa。
优选的是，所述的步骤三中无水氰乙酸、二甲脲和醋酸酐的摩尔比为1:(1.0595-1.0700):(1.166-1.176)
优选的是，所述的步骤三中蒸酸温度≤92℃、真空度≥0.092MPa。
本发明的有益效果
本发明提供一种1，3-二甲基氰乙酰脲的制备方法，该方法是使用缩合反应产生的副产含酐醋酸替代醋酐，利用含酐醋酸中3～5％醋酐含量进行带水，不仅达到预期的带水结果，同时，由于少量的醋酐含在醋酸中，加入后反应温和，杜绝了直接加入醋酐造成烧料的损害，进而提高了缩合收率，收率提高平均约0.5％左右；同时保证了1，3-二甲基氰乙酰脲的质量，实验结果表明：本发明的工艺得到的1，3-二甲基氰乙酰脲性状由原来的棕红色液体变为浅棕红色液体，从这一性状的改变可以肯定1，3-二甲基氰乙酰脲烧料分解的情况得以杜绝。同时，从后续中间产品DM·FAU外观性状的改善及含量的提高都得到证明。
另外，本发明的工艺取消直接用醋酐带水后，醋酐消耗减少约3％，每年节省醋酐约38吨，FAU原料成本下降约123元/吨，每年为公司可增加利润约22万元。
附图说明
图1为本发明实施例1制备得到的1，3-二甲基氰乙酰脲的照片图；
图2为以本发明1，3-二甲基氰乙酰脲为原料制备DM·FAU的外观照片。
具体实施方式
本发明提供一种1，3-二甲基氰乙酰脲的制备方法，该方法包括：
步骤一：将氰乙酸在加热、负压进行真空蒸馏，将氰乙酸中大量的水蒸馏出来，所述的蒸馏温度优选≤92℃，更优选为85-90℃，真空度优选≥0.092MPa，更优选为0.095-0.098MPa；
步骤二：真空精馏完成后，向精馏后的氰乙酸中加入含酐醋酸，所述的含酐醋酸是将醋酸酐溶于醋酸中得到的，所述的醋酸酐的含量为3～5％，利用含酐醋酸中含量3～5％的醋酐和剩余少量的水全部反应生产醋酸，然后继续加热负压蒸馏，进行酸带水，得到无水氰乙酸和醋酸；所述的带水温度优选≤92℃，更优选为85-90℃，真空度优选≥0.092MPa，更优选为0.095-0.098MPa；所述的氰乙酸的质量kg：含酐醋酸的体积L优选为255：(130～150)；
反应过程如下：
Figure BDA0002346714070000031
步骤三：带水终点后，冷却降温至38～42℃加入二甲脲，完毕，再升温至58～62℃加入醋酸酐进行缩合反应，缩合反应温度达到95～98℃开启蒸馏阀门负压下真空蒸馏含酐醋酸，缩合反应结束，得1，3-二甲基氰乙酰脲，所述的蒸酸的温度优选≤92℃，更优选为85-90℃，真空度优选≥0.092MPa，更优选为0.095-0.098MPa；所述的无水氰乙酸、二甲脲和醋酸酐的摩尔比优选为1:(1.0595-1.0700):(1.166-1.176)，更优选为1：1.1595：1.166。
反应过程如下：
Figure BDA0002346714070000041
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，实施例中涉及到的原料均为商购获得。
实施例1
将255kg氰乙酸，加热、负压进行真空蒸馏，将氰乙酸中大量的水蒸馏出来，蒸馏温度为85℃，真空度为0.095MPa；
真空精馏完成后，加入含酐醋酸130L，利用含酐醋酸中含量3％的醋酐和剩余少量的水全部反应生产醋酸，然后，继续加热负压蒸馏，进行酸带水，带水温度为85℃，真空度为0.095MPa，得到230kg无水氰乙酸和110L醋酸；
带水终点后，冷却降温至38℃加入196kg二甲脲，完毕，再调整温度为58℃加入255kg醋酸酐进行缩合反应，缩合反应温度达到95℃开启蒸馏阀门负压下真空蒸馏含酐醋酸，蒸酸温度为85℃，真空度为0.095MPa，缩合反应结束，得1，3-二甲基氰乙酰脲，颜色为浅棕红色液体，产品的外观照片如图1所示，收率为95.3％。
图2为以本发明1，3-二甲基氰乙酰脲为中间体制备DM·FAU的外观照片。从图2可以看出，制备得到的产物DM·FAU外观得到了改善。
实施例2
将255kg氰乙酸，加热、负压进行真空蒸馏，将氰乙酸中大量的水蒸馏出来，蒸馏温度为90℃，真空度为0.098MPa；
真空精馏完成后，加入含酐醋酸150L，利用含酐醋酸中含量5％的醋酐和剩余少量的水全部反应生产醋酸，然后，继续加热负压蒸馏，进行酸带水，带水温度为90℃，真空度为0.098MPa，得到235kg无水氰乙酸和130L醋酸；
带水终点后，冷却降温至42℃加入197kg二甲脲，完毕，再调整温度为62℃加入256kg醋酸酐进行缩合反应，缩合反应温度达到98℃开启蒸馏阀门负压下真空蒸馏含酐醋酸，蒸酸温度为90℃，真空度为0.098MPa，缩合反应结束，得1，3-二甲基氰乙酰脲，颜色为浅棕红色液体，收率为95.5％。
实施例3
将255kg氰乙酸，加热、负压进行真空蒸馏，将氰乙酸中大量的水蒸馏出来，蒸馏温度为92℃，真空度为0.092MPa；
真空精馏完成后，加入含酐醋酸140L，利用含酐醋酸中含量4％的醋酐和剩余少量的水全部反应生产醋酸，然后，继续加热负压蒸馏，进行酸带水，带水温度为92℃，真空度为0.092MPa，得到232kg无水氰乙酸和120L醋酸；
带水终点后，冷却降温至40℃加入198kg二甲脲，完毕，再调整温度为60℃加入257kg醋酸酐进行缩合反应，缩合反应温度达到96℃开启蒸馏阀门负压下真空蒸馏含酐醋酸，蒸酸温度为92℃，真空度为0.092MPa，缩合反应结束，得1，3-二甲基氰乙酰脲，颜色为浅棕红色液体，收率为95.6％。
实施例4
将255kg氰乙酸，加热、负压进行真空蒸馏，将氰乙酸中大量的水蒸馏出来，蒸馏温度为88℃，真空度为0.094MPa；
真空精馏完成后，加入含酐醋酸140L，利用含酐醋酸中含量4％的醋酐和剩余少量的水全部反应生产醋酸，然后，继续加热负压蒸馏，进行酸带水，带水温度为88℃，真空度为0.094MPa，得到235kg无水氰乙酸和120L醋酸；
带水终点后，冷却降温至40℃加入196kg二甲脲，完毕，再调整温度为60℃加入257kg醋酸酐进行缩合反应，缩合反应温度达到96℃开启蒸馏阀门负压下真空蒸馏含酐醋酸，蒸酸温度为88℃，真空度为0.094MPa，缩合反应结束，得1，3-二甲基氰乙酰脲，颜色为浅棕红色液体，收率为95.8％。

Claims (7)

1.一种1，3-二甲基氰乙酰脲的制备方法，其特征在于，该方法包括：
步骤一：将氰乙酸进行真空精馏；
步骤二：真空精馏完成后，向精馏后的氰乙酸中加入含酐醋酸，然后继续加热负压蒸馏，进行酸带水，得到无水氰乙酸和醋酸；
步骤三：带水终点后，冷却降温至38～42℃加入二甲脲，完毕，再升温至58～62℃加入醋酸酐进行缩合反应，缩合反应温度达到95～98℃开启蒸馏阀门负压下真空蒸馏含酐醋酸，缩合反应结束，得1，3-二甲基氰乙酰脲。
2.根据权利要求1所述的一种1，3-二甲基氰乙酰脲的制备方法，其特征在于，所述的步骤一中真空精馏的温度≤92℃，真空度≥0.092Mpa。
3.根据权利要求1所述的一种1，3-二甲基氰乙酰脲的制备方法，其特征在于，所述的氰乙酸的质量kg：含酐醋酸的体积L为255：(130～150)。
4.根据权利要求1所述的一种1，3-二甲基氰乙酰脲的制备方法，其特征在于，所述的含酐醋酸是将醋酸酐溶于醋酸中得到的，所述的醋酸酐的含量为3～5％。
5.根据权利要求1所述的一种1，3-二甲基氰乙酰脲的制备方法，其特征在于，所述的步骤二带水温度≤92℃、真空度≥0.092MPa。
6.根据权利要求1所述的一种1，3-二甲基氰乙酰脲的制备方法，其特征在于，所述的步骤三中无水氰乙酸、二甲脲和醋酸酐的摩尔比为1:(1.0595-1.0700):(1.166-1.176) 。
7.根据权利要求1所述的一种1，3-二甲基氰乙酰脲的制备方法，其特征在于，所述的步骤三中蒸酸温度≤92℃、真空度≥0.092MPa。
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