CN1830953A - 亚氨基二乙腈的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了以羟基乙腈和氨水为原料制备亚氨基二乙腈的工艺，其特征在于将原料羟基乙腈和氨水分别预热后再混合发生反应。本发明针对现有技术的缺陷，采取一系列工艺措施，使得按照本发明得到的产品亚氨基二乙腈，其收率均在90％以上，纯度提高到98％以上，从而使产品质量也大大提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种亚氨基二乙腈的制备工艺，具体地说是以羟基乙腈和氨源制备亚氨基二乙腈的工艺。
背景技术
亚氨基二乙腈(Iminodiacetonitrile)，浅褐色至灰白色结晶粉末，熔点75～76℃，是一种重要的精细化工中间体，广泛应用于农药、染料、医药、合成树脂、水处理、电子电气等领域。
美国专利5187301公开了以羟基乙腈和氨源制备亚氨基二乙腈的方法，其原理如下：
主反应：
副反应：
上述反应中，副反应还包括以上产物自身二聚体、三聚体和多聚体以及互相之间的聚合体。该制备方法分间歇法和连续法两种。但无论是间歇法还是连续法生产，由于其本身反应产物复杂、容易聚合，导致产品不稳定，尽管产品转化率高，但产品收率低，且产品含量低、质量差等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高纯度、高收率的亚氨基二乙腈的制备工艺。
本发明的目的是这样实现的：一种亚氨基二乙腈的制备工艺，它采用羟基乙腈和氨水为原料，其特征在于：原料羟基乙腈和氨水分别预热后再混合发生反应。本发明之所以先将原料预热再混合进行反应，主要是为了降低升温过程中副反应的发生，避免混合温度即为反应温度的缺陷。
上述原料羟基乙腈先预热至50～120℃，上述原料氨水预热至170～180℃，再将两者混合在一起反应。
为了抑制产品的聚合和分解，在上述原料羟基乙腈预热前加入稳定剂三氧化铝，其加入量为羟基乙腈总量的0.1～5％，以重量百分比计。
发明人经过反复实验发现，产品亚氨基二乙腈在碱性和中性环境中是不稳定的，自身容易聚合为二聚体和多聚体，而在酸性条件下是相对稳定的，因此发明人认为，在反应混合物中加入稀酸如硫酸、磷酸、盐酸、乙酸或其他有机酸等，使其PH值为3～5。
为了进一步提高产品收率以及提高产品的色泽，外观质量，本发明将所述反应完成后反应器出口的混合液急冷至45～100℃进入结晶器，加入稀酸控制PH值为3～5，再加入以重量百分比计占羟基乙腈总量0.2～0.5％的抗氧剂，冷却结晶、离心干燥后得产品亚氨基二乙腈。
上述反应器出口的混合液急冷进入结晶器后，加入的稀酸为稀硫酸或稀盐酸，加入的抗氧剂为苯二酚或萘二酚。
具体地说，本发明是这样的：在重量百分比浓度为20～80％的羟基乙腈中加入以重量百分比计占羟基乙腈总量0.1～5％的三氧化二铝，在室温下搅拌混合均匀，酸化到PH值为3～5，再预热到50～120℃；将重量百分比浓度为25～28％的氨水预热到170～180℃；然后将上述预热的两种原料送入连续反应器混合反应，反应温度为120～180℃，反应压力为0.4～1Mpa，反应时间为0.5～3分钟；之后，将上述连续反应器出口的反应混合物急冷到45～100℃后进入结晶器，加入稀硫酸控制PH值为3～5，再加入占羟基乙腈总量0.2～0.5％的苯二酚或萘二酚，冷却结晶、离心干燥后得产品亚氨基二乙腈。
本发明将反应物原料分别预热到一定温度后再进入连续反应器中混合反应，避免了现有技术中反应物混合后达到反应所需温度时间长的问题；且现有技术中原料混合后从低温到高温是一个渐进过程，在这过程中有许多副反应及副产物产生，本发明通过分别预热反应物原料，当反应物原料达到我们所需温度时，两种反应物才混合在一起反应，避免了混合温度即为反应温度的缺陷，大大降低了升温过程副反应的发生。
本发明还通过在原料羟基乙腈中加入产品亚氨基二乙腈的稳定剂三氧化二铝，抑制产品亚氨基二乙腈的聚合和分解；另外通过对从连续反应器出来的反应混合物的急冷，即将在高温下不稳定的产品亚氨基二乙腈迅速冷却到其稳定温度，大大降低了产品亚氨基二乙腈的分解程度，保证了在高的转化率的同时，也有高的收率，解决了现有技术中转化率高而收率低的问题，同时也大大提高了产品亚氨基二乙腈的纯度。
由于本发明中涉及到的原料、中间体、产品和副产品都为不稳定性物质，在生产过程中容易被氧化性物质氧化，导致反应物颜色加深，严重时导致反应物无法处理，最终产品含量低，色泽不符合要求。本发明通过在冷却结晶过程中加入抗氧剂苯二酚或萘二酚等，也有利于产品质量的提高。
除此之外，发明人在反复实验中发现，产品亚氨基二乙腈在碱性和中性环境中是不稳定的，自身容易聚合为二聚体和多聚体，而在酸性条件下是相对稳定的，因此本发明在反应混合物中以及反应完毕后的结晶器中加入稀酸作为稳定剂，对产品的收率和质量都具有明显的提高作用。
总之，本发明针对现有技术的缺陷，采取上述一系列工艺措施，使得按照本发明得到的产品亚氨基二乙腈，其收率大大提高，均在90％以上，纯度提高到98％以上，从而产品质量也大大提高。
具体实施方式
下面通过实施例来说明本发明，但本发明不局限于这些实施例。
实施例1：在不预热条件下，将重量百分比浓度为40％的羟基乙腈和重量百分比浓度为26.5％的氨水，然后按理论配比分别用计量泵进入连续反应器，羟基乙腈流量为2m3/小时，反应温度控制为165℃～180℃，反应压力为0.4Mpa，物料在反应器中停留时间为1分钟，反应器出口混合液用高效液谱分析，转化率为78.7％，连续反应24小时得到黑色固体亚氨基二乙腈产品9680千克，含量88.1％，收率53.4％。
实施例2：分别将重量百分比浓度为40％的羟基乙腈预热到80℃，重量百分比浓度为26.5％的氨水预热到175℃，然后按理论配比分别用计量泵进入连续反应器，羟基乙腈流量为2m3/小时，反应温度控制为165℃～170℃，反应压力为0.7Mpa，物料在反应器中停留时间为1分钟，反应器出口混合液用高效液谱分析，转化率为95.7％，连续反应24小时得到黑色固体亚氨基二乙腈产品13356千克，含量92.6％，收率77.3％。
实施例3：在重量百分比浓度为20％的羟基乙腈中加入稳定剂三氧化铝，其加入量为羟基乙腈重量的0.1％，在室温下搅拌混合均匀，预热到60℃；将重量百分比浓度为25％的氨水预热到170℃；分别用计量泵进入连续反应器，反应温度控制为120℃～140℃，反应压力为0.5Mpa，物料在反应器中停留时间为3分钟；反应器出口混合液用高效液谱分析，转化率为94.9％，得到棕黑色固体亚氨基二乙腈产品7122千克，含量94.8％，收率84.4％。
实施例4：在重量百分比浓度为80％的羟基乙腈中加入三氧化二铝，其加入量为羟基乙腈重量的5％，在室温下搅拌混合均匀后用稀硫酸酸化到PH值为4，预热到120℃；将重量百分比浓度为28％的氨水预热到180℃；分别用计量泵进入连续反应器，羟基乙腈流量为2m3/小时，反应温度控制为160℃～180℃，反应压力为0.6Mpa，物料在反应器中停留时间为2分钟；之后，将上述连续反应器出口的反应混合物急冷到75～100℃后进入结晶器，加入占羟基乙腈重量0.2％的抗氧化剂对苯二酚，再加入稀硫酸使PH值为5，连续收集24小时的反应混合液，得到浅棕色固体亚氨基二乙腈产品29424千克，含量98.2％，收率90.3％。
实施例5：在重量百分比浓度为60％的羟基乙腈中加入三氧化二铝，其加入量为羟基乙腈重量的3％，在室温下搅拌混合均匀后用稀硫酸酸化到PH值为5，预热到50℃；将重量百分比浓度为25％的氨水预热到170℃；分别用计量泵进入连续反应器，羟基乙腈流量为2m3/小时，反应温度控制为120℃～130℃℃，反应压力为0.5Mpa，物料在反应器中停留时间为0.5分钟；之后，将上述连续反应器出口的反应混合物急冷到70℃后进入结晶器，加入占羟基乙腈重量0.3％的抗氧化剂邻苯二酚，再加入稀硫酸使PH值为3，转化率为94.9％，得到浅棕色固体亚氨基二乙腈产品21949千克，含量98.4％，收率90.0％。
实施例6：重量百分比浓度为55％羟基乙腈中加入的三氧化二铝为0.5％，预热到100℃，氨水预热到170℃，反应器出口反应混合液急冷至100℃，加入占羟基乙腈重量0.5％的抗氧化剂萘二酚，其余同实施例5，转化率为94.7％，得到浅棕色固体亚氨基二乙腈产品20428千克，含量98.1％，收率91.1％。
实施例7：重量百分比浓度为75％羟基乙腈中加入3％的三氧化二铝，预热到110℃，重量百分比浓度为26.0％氨水预热到180℃，反应器出口反应混合液急冷至65℃，加入占羟基乙腈重量0.4％的抗氧化剂萘二酚，用磷酸使体系PH值为5，其余同实施例4，转化率为94.9％，得到浅棕色固体亚氨基二乙腈产品28052千克，含量97.1％，收率90.8％。
实施例8：重量百分比浓度为30％羟基乙腈中加入2％的三氧化二铝，预热到60℃，氨水预热到180℃，反应器出口反应混合液急冷至50℃，加入占羟基乙腈重量0.3％的抗氧化剂对苯二酚，用稀盐酸使体系PH值为3，转化率为92.9％，得到浅棕色固体亚氨基二乙腈产品11049千克，含量98.5％，收率90.7％。
Claims (10)
1、一种亚氨基二乙腈的制备工艺，它采用羟基乙腈和氨水为原料，其特征在于：原料羟基乙腈和氨水分别预热后再混合发生反应。
2、如权利要求1所述的亚氨基二乙腈的制备工艺，其特征在于：将原料羟基乙腈先预热至50～120℃，原料氨水预热至170～180℃，再将两者混合在一起反应。
3、如权利要求1或2所述的亚氨基二乙腈的制备工艺，其特征在于：在所述原料羟基乙腈预热前加入稳定剂三氧化铝，其加入量为羟基乙腈总量0.1～5％，以重量百分比计。
4、如权利要求1或2所述的亚氨基二乙腈的制备工艺，其特征在于：在所述原料羟基乙腈预热前加入稀酸控制PH值为3～5。
5、如权利要求3所述的亚氨基二乙腈的制备工艺，其特征在于：在所述原料羟基乙腈预热前加入稀酸控制PH值为3～5。
6、如权利要求4所述的亚氨基二乙腈的制备工艺，其特征在于：所述原料羟基乙腈预热前加入的稀酸为硫酸或磷酸或盐酸或乙酸。
7、如权利要求5所述的亚氨基二乙腈的制备工艺，其特征在于：所述原料羟基乙腈预热前加入的稀酸为硫酸或磷酸或盐酸或乙酸。
8、如权利要求1或2所述的亚氨基二乙腈的制备工艺，其特征在于：将所述反应完成后反应器出口的混合液急冷至45～100℃进入结晶器，加入稀酸控制PH值为3～5，再加入以重量百分比计占羟基乙腈总量0.2～0.5％的抗氧剂，冷却结晶、离心干燥后得产品亚氨基二乙腈。
9、如权利要求8所述的亚氨基二乙腈的制备工艺，其特征在于：所述反应器出口的混合液急冷进入结晶器后，加入的稀酸为稀硫酸、稀盐酸或稀磷酸，加入的抗氧剂为苯二酚或萘二酚。
10、如权利要求8所述的亚氨基二乙腈的制备工艺，其特征在于：在重量百分比浓度为20～80％的羟基乙腈中加入稳定剂三氧化铝，其加入量为羟基乙腈总量0.1～5％，以重量百分比计，在室温下搅拌混合均匀，再用稀酸酸化到PH值为3～5，预热到50～120℃；将重量百分比浓度为25～28％的氨水预热到170～180℃；然后将所述预热的两种原料送入连续反应器混合反应，反应温度为120～180℃，反应压力为0.4～1Mpa，反应时间为0.5～3分钟；之后，将所述连续反应器出口的反应混合物急冷到45～100℃后进入结晶器，加入稀酸控制PH值为3～5，再加入以重量百分比计占羟基乙腈总量0.2～0.5％的对苯二酚或萘二酚，冷却结晶、离心干燥后得产品亚氨基二乙腈。
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