CN114133363A - 一种ak糖结晶废液中回收ak糖的方法 - Google Patents

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肖世东
陈永旭
陈朝晖
张正颂
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Abstract

本发明涉及一种AK糖结晶废液中回收AK糖的方法，其特征在于：（1）将AK糖生产过程中所产生的结晶废液滴加硫酸或盐酸、进行酸化，控制PH在0~7，在10~80℃下酸化10‑600 min，放出二氧化碳气体，过滤除去析出的高分子物质和盐，得到澄清的酸化液；（2）将酸化液采用有机溶剂进行多次萃取，萃取得到AK糖前体，AK糖前体送入水解液萃取工段进行中和，得纯度85‑95%的AK糖。本发明优点：处理后结晶废液的COD由原来的200000ppm降至20000PPM以下，降低废水后处理成本；可以通过水相和萃取有机相返回AK糖生产工艺，可以提高AK糖的收率。

Description

一种AK糖结晶废液中回收AK糖的方法
技术领域
本发明属安赛蜜生产技术领域，涉及一种AK糖结晶废液中回收AK糖的方法。
背景技术
AK糖，又名安赛蜜，化学名称为乙酰磺胺酸钾，全称6-甲基-2,2-二氧代-1,2,3-氧硫氮杂-4-环己烯酮钾盐，英文名称为Acesulfame Potassium (Acesulfame K)，简称ASK。以双乙烯酮、氨基磺酸、三乙基胺和三氧化硫为主要原料的生产工艺，具有原料易得、反应条件温和、收率较高、成本低、产品质量好等优点，现在是绝大多数AK糖的生产厂家均采用的方法。其生产过程包括以下步骤：(1)乙酰乙酰氨基磺酸盐的制备：将氨基磺酸和三乙胺悬浮于溶剂中，必要时加入少量乙酸作为催化剂，控温条件下通入双乙烯酮，得到近无色溶液；(2)三氧化硫/二氯甲烷溶液的制备：将三氧化硫通入二氯甲烷得到溶液；(3)AK糖中间体的制备：低温下乙酰乙酰氨基磺酸盐溶液用三氧化硫/二氯甲烷溶液环合反应得到AK糖中间体；(4)AK糖的制备：AK糖中间体水解后用二氯甲烷萃取，二氯甲烷用氢氧化钾中和反应，蒸出二氯甲烷，水相经脱色、蒸发、结晶得到AK糖。一般来讲产品AK糖需要多次重结晶才能得到合格的产品，而每步结晶母液含有较多量的AK糖，需要经过循环套用达到重复利用减少损耗提高收率的目的。
当前工艺中一次结晶母液因为多次套用、颜色较深、纯度不够而会作为废水排放，每生产1吨AK糖，会产生0.5吨左右废水，直接排放会造成环境污染，同时使产品的成本增加，因为里面含有15~30%的钾盐，主要是碳酸钾，少量氨基磺酸钾、硫酸钾和氢氧化钾，以及1~3%的AK糖，这些钾盐的直接排放就会造成资源浪费、环境污染并有很大的经济损失。
专利号公开号为CN102336647B提供了AK糖结晶母液的用途及利用结晶母液制备钾盐的方法，其直接将结晶母液与有机酸或无机酸混合，经冷却、过滤、重结晶制得钾盐产品；因为该技术方案未考虑结晶母液中AK糖的回收利用，而原有结晶母液提出钾盐后剩余废液内含AK糖也被排放，同时不纯钾盐重结晶还产生二次母/废液液。因而该技术只是利用了其中的钾资源，而未考虑结晶母液中AK糖的回收利用，并且而会产生更多的二次污染。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，提供了一种AK糖结晶废液中回收AK糖的方法；本发明将AK糖生产过程中所产生的结晶废液进行酸化处理，析出不溶的高分子物质，过滤去除不溶的高分子物质，然后萃取回收其中的AK糖。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种AK糖结晶废液中回收AK糖的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将AK糖生产过程中所产生的结晶废液（碳酸钾1.0-20%、氨基磺酸钾0.1-5%、硫酸钾0.1-5%和氢氧化钾1.0-10%、安赛蜜0.1-5%）滴加硫酸或盐酸（浓度为0.01~98%）进行酸化，控制PH在0~7，在10~80℃下酸化10-600 min，放出二氧化碳气体，过滤除去析出的高分子物质和盐（硫酸氢钾、硫酸钾），得到澄清的酸化液（AK糖前体）；
（2）将酸化液采用有机溶剂进行多次萃取，萃取得到AK糖前体，即6-甲基-2,2-二氧代-1,2,3-氧硫氮杂-4-环己烯酮（简称AH），AK糖前体送入水解液萃取工段进行中和，得AK糖（纯度85-95%）。
进一步，所述硫酸来自AK糖合成工艺磺化水解后的废硫酸。
进一步，所述酸的浓度为10~50%。
进一步，所述PH为0~3，酸化温度为30~60℃。
进一步，所述有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸丁酯中任一种。
进一步，所述中和步骤为：将AK糖前体加碱性物质（氢氧化钾或碳酸钾）进行中和，控制AK糖前体与碱性物质的摩尔比为0.5–1.2：1，在0-20℃下中和1-120min即得AK糖。
进一步，萃取后的水相酸化液直接用于AK糖生产工艺中的三氧化硫合环后的水解步骤，部分替代使用中的工艺水。
本发明将AK糖生产过程中所产生的结晶废液先进行酸化处理，得到的酸化液经过过滤去除高分子物质，然后通过有机溶剂萃取的方法回收其中的AK糖，剩余的酸化液可以外排后处理，也可用于AK糖生产工艺中的三氧化硫合环后的水解步骤。
本发明具有如下优点：
本发明通过去除不溶高分子物质和萃取回收其中的AK糖后结晶废液的COD由原来的200000ppm降至20000PPM以下，降低废水后处理成本；可以通过水相和萃取有机相返回AK唐生产工艺，可以提高AK糖的收率（由原来的67%升至69%），降低AK糖的生产成本，同时可以使外排废水量大大减少（由原来的3.0吨/吨降至2.5吨/吨），废水中的钾含量降低（由原来的2%降至0.2以下），减少废水对环境的污染；具有明显的经济、社会和环境效益。
附图说明
图1为一种安赛蜜结晶废液中回收AK糖工艺简图。
具体实施方式
一种AK糖结晶废液中回收AK糖的方法，具体的实施步骤如下：
实施例 1
（1）将AK糖生产过程中所产生的结晶废液（碳酸钾10%、氨基磺酸钾2 %、硫酸钾2.5%和氢氧化钾5%、安赛蜜2.5%）100mL置于1000mL烧杯中，水浴20℃下，边搅拌边缓慢滴加98%硫酸10ml，滴加时间控制在20min，加完后有大量气泡（二氧化碳气体）产生，过滤除去析出的高分子物质和盐（共计25g），得到澄清的酸化液（AK糖前体溶液）；
（2）将酸化液采用二氯甲烷萃取5次（每次用量100mL），萃取得到AK糖前体，AK糖前体送入水解液萃取工段用浓度20%的碳酸钾溶液中和，得AK糖2.2g（纯度90%）。
AK糖的取回收率如下表1：
PH=12 PH=7 PH=5 PH=3 PH=1
萃取1次 0.9% 2.4% 23.3% 50.4% 56.8%
萃取3次 1.6% 3.5% 30.6% 69.3% 75.5%
萃取5次 1.8% 3.8% 34.1% 72.5% 78.8%
实施例 2
（1）将AK糖生产过程中所产生的结晶废液（碳酸钾15%、氨基磺酸钾5 %、硫酸钾3%和氢氧化钾8%、安赛蜜1%）100mL置于1000mL烧杯中，水浴60℃下，边搅拌边缓慢滴加AK糖合成工艺磺化水解后的废硫酸（浓度20%）30ml，滴加时间控制在15min，加完后有大量气泡（二氧化碳气体）产生，过滤除去析出的高分子物质和盐（共计21g），得到澄清的酸化液（AK糖前体）；
（2）将酸化液采用乙酸乙酯萃取5次（每次用量100mL），萃取得到AK糖前体，AK糖前体送入水解液萃取工段用浓度20%的KOH溶液中和，得AK糖0.75g（纯度90%）。
AK糖的取回收率如下表2：
PH=12 PH=7 PH=5 PH=3 PH=1
萃取1次 1.0% 2.5% 22.2% 48.4% 50.3%
萃取3次 1.6% 3.7% 30.5% 59.5% 62.4%
萃取5次 1.9% 3.9% 32.1% 62.7% 65.2%
实施例 3
（1）将AK糖生产过程中所产生的结晶废液（碳酸钾20%、氨基磺酸钾1 %、硫酸钾1%和氢氧化钾2%、安赛蜜5%）5m3置于10m3反应釜中，室温下，边搅拌边缓慢滴加AK糖合成工艺磺化水解后的废硫酸（浓度20%）1.5m3，滴加过程中有大量气泡（二氧化碳气体）产生，待反应到PH为1后，有大量泡沫状漂浮物，过滤去除这些高分子泡沫状漂浮物和盐约2000Kg，得到澄清的酸化液（AK糖前体）；
（2）将酸化液采用二氯甲烷强制逆流循环萃取5次（每次用量20m3），萃取得到AK糖前体，AK糖前体送入水解液萃取工段用浓度20%的KOH溶液中和，得AK糖粗品250Kg（纯度89%）。
将生产线上结晶废液按照实施例3分批处理，萃取有机相进入水解液萃取工艺，而水相进入磺化液水解工艺，最后得到的产品质量没有明显的影响，收率提高2~4%，废水量每天减少10 m3，有明显的经济效益。

Claims (9)

1.一种AK糖结晶废液中回收AK糖的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将AK糖生产过程中所产生的结晶废液滴加硫酸或盐酸、进行酸化，控制PH在0~7，在10~80℃下酸化10-600 min，放出二氧化碳气体，过滤除去析出的高分子物质和盐，得到澄清的酸化液；
（2）将酸化液采用有机溶剂进行多次萃取，萃取得到AK糖前体， AK糖前体送入水解液萃取工段进行中和，得纯度85-95%的AK糖。
2.根据权利要求1所述一种AK糖结晶废液中回收AK糖的方法，其特征在于：所述硫酸来自AK糖合成工艺磺化水解后的废硫酸。
3.根据权利要求1所述一种AK糖结晶废液中回收AK糖的方法，其特征在于：所述酸的浓度为0.01~98%。
4.根据权利要求1所述一种AK糖结晶废液中回收AK糖的方法，其特征在于：所述结晶废液中含碳酸钾1.0-20%、氨基磺酸钾0.1-5%、硫酸钾0.1-5%和氢氧化钾1.0-10%、安赛蜜0.1-5%。
5.根据权利要求1所述一种AK糖结晶废液中回收AK糖的方法，其特征在于：所述PH为0~3，酸化温度为30~60℃。
6.根据权利要求1所述一种AK糖结晶废液中回收AK糖的方法，其特征在于：所述有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸丁酯中任一种。
7.根据权利要求1所述一种AK糖结晶废液中回收AK糖的方法，其特征在于：所述中和步骤为：将AK糖前体加碱性物质进行中和，控制AK糖前体与碱性物质的摩尔比为0.5–1.2：1，在0-20℃下中和1-120min即得AK糖。
8.根据权利要求7所述一种AK糖结晶废液中回收AK糖的方法，其特征在于：所述碱性物质为氢氧化钾或碳酸钾。
9.根据权利要求1-8所述一种AK糖结晶废液中回收AK糖的方法，其特征在于：萃取后的水相酸化液直接用于AK糖生产工艺中的三氧化硫合环后的水解步骤，部分替代使用中的工艺水。
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