專利名稱：一步法生產(chǎn)結(jié)晶醋酸鈉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工產(chǎn)品結(jié)晶醋酸的制造方法，尤其涉及一步法生產(chǎn)結(jié)晶醋酸鈉的方法。
背景技術(shù)：
結(jié)晶醋酸鈉是一種用途廣泛的化工產(chǎn)品，主要用于醫(yī)藥、香料在食品在食品工業(yè)中用作緩沖劑、調(diào)味劑、增香劑等，在印染中用作媒染劑，在道路、機場跑道方面用作融雪劑。現(xiàn)有結(jié)晶醋酸鈉的制備方法稱二步法。即第一步將冰醋酸與碳酸鈉(或氫氧化鈉) 反應(yīng)，生成醋酸鈉溶液，然后再將醋酸鈉溶液經(jīng)壓濾，濃縮結(jié)晶，離心分離，平燥等工序，得到結(jié)晶醋酸鈉。離心過程得到的母液，還需重新返回反應(yīng)管循環(huán)使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種工藝簡單、操作方便、節(jié)約降耗的一步法生產(chǎn)結(jié)晶醋酸鈉的方法。其原理為充分利用化學(xué)反應(yīng)和結(jié)晶所產(chǎn)生的熱量，一步法生產(chǎn)結(jié)晶醋酸鈉。即將冰醋酸、氫氧化鈉(或碳酸鈉)以及水投入到反應(yīng)器中，在反應(yīng)器中化學(xué)反應(yīng)生成結(jié)晶醋酸鈉產(chǎn)品，并利用化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量和產(chǎn)品結(jié)晶過程中所釋放出的熱量蒸發(fā)反應(yīng)過程中生成的多余水分(必要時也可少量用外加熱)。本發(fā)明得到的產(chǎn)品能夠符合FCC的標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明物料的選擇以及用量是通過以下方式確定的醋酸、氫氧化鈉或碳酸鈉(碳酸氫鈉也可)、水，按照結(jié)晶醋酸鈉的組成CH3C00Na_3H20 (即CH3C00_ =Na+ =H2O=I 1 3)來確定反應(yīng)物的組成及用量。由于醋酸與氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉的反應(yīng)比較徹底，按照完全反應(yīng)計算生成的水分也是可預(yù)見的，因此當(dāng)反應(yīng)選用醋酸和氫氧化鈉(或碳酸氫鈉)二者的折純后摩爾比為1:1，若選用醋酸和碳酸鈉(即純堿)二者折純后摩爾比為1:0. 5;無論選擇氫氧化鈉、碳酸鈉或碳酸氫鈉，反應(yīng)生成的水與加入的水(含溶劑水)總量應(yīng)稍大于3倍摩爾量的醋酸為宜，若綜合考慮反應(yīng)中的水分蒸發(fā)及其他損失，反應(yīng)后系統(tǒng)理論總水量過量選擇不超過17%，最佳不超過10%，即反應(yīng)后系統(tǒng)理論總水量與醋酸摩爾比控制在3. 3:1 以下。本發(fā)明能夠通過以下以下技術(shù)方案實現(xiàn)反應(yīng)物為組分a、b、c，所述的a為醋酸或其水溶液，b為氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉或者三者的水溶液中一種或幾種的混合(即 b可以是三種單一物質(zhì)中一種或幾種的混合，也可以是其水溶液種一種或幾種的混合，還可以是單一物質(zhì)與水溶液二者任意幾種的混合)，c為水；其中a中CH3COOH的摩爾量與b中 Na的摩爾量之比為1 :1，c的用量彡0，且a、b中的溶劑水摩爾量加上a、b理論反應(yīng)生成的水摩爾量再加上c的摩爾量之和，與CH3COOH摩爾量之比為3. 1-3. 5 1 ；其反應(yīng)步驟如下
①將a、b、c在反應(yīng)器中混合后，自然升溫，②反應(yīng)結(jié)束后降溫結(jié)晶，③當(dāng)溫度降至50-55°C，控制真空度-0. 0Γ -0. 02MPa結(jié)晶，Φ結(jié)晶完成后降溫出料。上述方案還包括所述a、b中的溶劑水的摩爾量加上a、b理論反應(yīng)生成的水的摩爾量再加上c的摩爾量之和，與CH3COOH摩爾量之比優(yōu)選為3. 2-3. 3:1。上述步驟③降溫至50_55°C的時間為30-40分鐘。上述步驟 的結(jié)晶完成的終點
判斷為溫度下降到41-42°C時，溫度突然反升；所述出料溫度為40°C以下。當(dāng)反應(yīng)物組分中a為醋酸，b為氫氧化鈉，c為去離子水，其中a :b:c三者摩爾量
之比為1 :1 2. 22 ；所述步驟①混合過程為在反應(yīng)器中先加入氫氧化鈉，然后5-20分鐘內(nèi)
緩慢加入無離子水，加完后反應(yīng)器溫度控制75-80°C，最后在20-40分鐘內(nèi)緩慢加入醋酸， 加完后溫度控制在100-102°C。當(dāng)反應(yīng)物組分中a為醋酸，b為質(zhì)量分?jǐn)?shù)32%氫氧化鈉溶液和碳酸鈉，c=0，其中醋酸32%氫氧化鈉溶液碳酸鈉三者折純后摩爾比為1. O 0. 50 0. 25，三者質(zhì)量之比為 1.0 1. 043 =04417,當(dāng)a的摩爾量取1時，a分別與b中兩種組分反應(yīng)，生成的水理論摩爾量為1，折純氫氧化鈉摩爾量為0. 5的32%的氫氧化鈉溶液中，含有的溶劑水摩爾量為 (40X0. 5) +32%X( 1-32%) +18=2. 36，則反應(yīng)后系統(tǒng)中水的理論總摩爾量為1+2. 36=3. 26，
其與折純CH3COOH摩爾量之比為3. 26 :1 ；上述步驟0)混合過程為在反應(yīng)器中先加入碳酸
鈉，然后在10-30分鐘內(nèi)緩慢添加醋酸，加完后溫度控制在40-45°C，再在10-30分鐘內(nèi)加
入32%氫氧化鈉溶液，加完后溫度控制在60-62°C ；所述步驟①、②之間還包括在反應(yīng)器夾
彎中通蒸汽使其溫度上升至75-80°C，并保溫反應(yīng)5-10分鐘。當(dāng)通過控制物料的滴加速度及時間，自然升溫能夠?qū)⒆罡叻磻?yīng)溫度控制在75-80°C，即不必通過外加溫的方式升溫。當(dāng)反應(yīng)物組分中a為質(zhì)量分?jǐn)?shù)77%醋酸，b為氫氧化鈉，c為去離子水，其中a、b、 c三者折純后摩爾比為1. O 0. 990 1. 233，則a、b、c三者質(zhì)量之比為1. O 0. 5133 0. 2834 (折純后質(zhì)量比為1:0. 660:0. 368)，當(dāng)a的摩爾量為1時，a、b反應(yīng)生成的水理論摩爾量為 1，摩爾量為1的77%醋酸中含有的溶劑水摩爾量=(1X60) + 77%X (1-77%) +18=1，則反應(yīng)后系統(tǒng)中水的理論總摩爾量=1. 233+1+1=3. 233，其與折純CH3COOH摩爾量之比為3. 233
1 ；所述步驟①混合過程為在反應(yīng)器中先加入氫氧化鈉，然后5-20分鐘內(nèi)緩慢加入無離子
水，加完后反應(yīng)器溫度控制75-80°C，最后在20-40分鐘內(nèi)緩慢加入77%醋酸，加完后溫度控制在 100-102°C。當(dāng)制作工業(yè)級的醋酸鈉時，上述77%醋酸可以選擇本公司另一項產(chǎn)品乙?；鶛幟仕崛□サ母碑a(chǎn)物醋酸，達到資源的循環(huán)利用。本發(fā)明中各個技術(shù)方案中的氫氧化鈉、碳酸鈉均優(yōu)先選擇純度較高的產(chǎn)品，比如 99%以上的食品級產(chǎn)品，純度越高，產(chǎn)物的純度、收率同樣越高，反之，產(chǎn)物的純度及收率越低，可根據(jù)產(chǎn)品用途比如食用級或工業(yè)級，選擇適當(dāng)純度的原料；本發(fā)明優(yōu)先通過反應(yīng)自然升溫來蒸發(fā)水分，根據(jù)實際需要，比如加快反應(yīng)速度時，也可以少量采用外加熱的升溫方式。本發(fā)明將反應(yīng)器設(shè)置液壓傳動裝置，可根據(jù)工況需求啟開或關(guān)閉反應(yīng)器頂蓋，也可進行90°的轉(zhuǎn)動，生產(chǎn)過程中原料的加入和產(chǎn)品取出均便捷省力；反應(yīng)中會生成氣體二氧化碳，應(yīng)注意及時排氣。本發(fā)明經(jīng)小試、中試已投入工業(yè)化生產(chǎn)，與傳統(tǒng)的二步法生產(chǎn)結(jié)晶醋酸鈉相比，一步法堪稱結(jié)晶醋酸鈉制造技術(shù)的重大突破其顯著特點是
1、在一套設(shè)備中完成二步法制造生產(chǎn)工藝中多套設(shè)備才能完成的工藝過程大大簡化了生產(chǎn)工藝過程，降低了設(shè)備費用減少勞力。2、二步法制造需加入過量的水分得到醋酸鈉的水溶液，必須再經(jīng)蒸發(fā)蒸去水分， 然后冷卻結(jié)晶，離心分離，平燥等工序才能得到產(chǎn)品。每噸產(chǎn)品需消耗3噸左右的蒸汽。而一步法制造工藝，通過精確計算加入定量水分，并利用產(chǎn)品生產(chǎn)過程所產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)熱和結(jié)晶熱提供熱源，得到符合供量標(biāo)準(zhǔn)的固體產(chǎn)品，蒸汽消耗接近為零。3、二步法制造過程，有離母液產(chǎn)生，這些母液中含有醋酸鈉必須重新返回反應(yīng)管循環(huán)使用，一步法制造則無母液產(chǎn)生。4、一步法工藝先進，生產(chǎn)成本低，具有高的應(yīng)用價值，應(yīng)用于TBC (檸檬酸三丁酯) 生產(chǎn)中的副產(chǎn)品處理，對治理環(huán)境污染，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，提高經(jīng)濟效益，均具有十分重要意義。
具體實施例方式實施例1
利用冰醋酸，去離子水，離子膜電堿生產(chǎn)食用級結(jié)晶醋酸鈉。配方冰醋酸(99%) 150g、去離子水100kg、離子膜電堿(99%) IOOkg 冰醋酸離子膜電堿去離子水摩爾比為=1 1 2. 22
生產(chǎn)工藝
(1)將IOOkg離子膜電堿投入500L專用反應(yīng)器中，關(guān)閉頂蓋，打開放氣閥起動攪拌。(2)慢慢添加去離子水100kg，添加時間約lOmin，加完水分，反應(yīng)器溫度上升至 75-80 "C。(3)慢慢添加冰醋酸150kg，添加時間控制30min左右，添加完冰醋酸，溫度達 100-102°C。(4)繼續(xù)攪拌30_10min溫度下降至50-55°C。(5)啟動真空泵，微開反應(yīng)器頂蓋，控制真空度-0. 01- -0. 02MPa，繼續(xù)攪拌。(6)當(dāng)溫度下降至35_40°C時，停攪拌，氣動液壓裝置，打開頂蓋，并使反應(yīng)器轉(zhuǎn)動至適當(dāng)位置(與操作臺成0° -30°角)將產(chǎn)品取出。得到食用級結(jié)晶醋酸鈉323kg (收率 95%) ο實施例2
利用冰醋酸(99%)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)32%離子膜液堿，99. 2%純堿生產(chǎn)食用級結(jié)晶醋酸鈉。配方冰醋酸(99%)150kg, 32% 離子膜液堿 156. 4kg，純堿 66. 25kg。冰醋酸、離子膜液堿、純堿的摩爾比為=1:0. 5:0. 25。生產(chǎn)工藝(1)將66. 25%純堿投入500L專用反應(yīng)器中，關(guān)閉頂蓋，打開放氣閥，啟動攪拌。(2)慢慢添加冰醋酸150kg，添加時間20min左右，添加完醋酸溫度上升至 40-45 "C。(3)慢慢添加32%液堿156. 4kg，添加時間20min左右，添加完液堿，溫度上升至 60-620C，在反應(yīng)器夾彎，通蒸汽使其溫度上升至75-80°C，保溫反應(yīng)5min，關(guān)蒸汽入口，放凈空氣。(4)繼續(xù)攪拌30-40min，溫度下降至50-52°C。(5)啟動真空泵，微開反應(yīng)器頂蓋，控制真空度-0. 01- -0. 02MPa，繼續(xù)攪拌。(6)當(dāng)溫度下降至41-42°C，突然反彈到50°C，結(jié)晶過程完成。繼續(xù)攪拌，當(dāng)溫度下降至35-40°C時停攪拌，啟動液壓裝置，打開頂蓋并使反應(yīng)器轉(zhuǎn)動至適當(dāng)位置(與操作臺成 0° -30°角)將產(chǎn)品取出，得到食用級結(jié)晶醋酸鈉323kg (收率95%)。實施例3
利用ATBC (乙?；鶛幟仕崛□?副產(chǎn)醋酸，去離子水，離子膜生堿生產(chǎn)工業(yè)級結(jié)晶醋酸鈉。配方ATBC副產(chǎn)質(zhì)量濃度77%冰醋酸194. 8kg，去離子水55. 2kg，離子膜電堿 IOOkg (99%)ο冰醋酸、離子膜液堿、去離子水的摩爾比為=1:1:1. 227.
生產(chǎn)工藝
(1)將IOOkg離子膜電堿投入500L專用反應(yīng)器中。關(guān)閉頂蓋，打開放氣閥，啟動攪拌。(2)慢慢加入去離子水55. 2kg，添加時間30min左右。(3)慢慢添加77%副產(chǎn)醋酸194. 8kg，添加時間30min左右，添加完付產(chǎn)醋酸，溫度達 100-102°C。(4)繼續(xù)攪拌30-40min，溫度下降至50_55°C。(5)啟動真空泵，微開反應(yīng)器頂蓋，控制真空度-0. 01- -0. 02MPa，繼續(xù)攪拌。(6)當(dāng)溫度下降至41-42°C，物料溫度突然反升到50°C，結(jié)晶過程完成。繼續(xù)攪拌， 當(dāng)溫度下降至35-40°C時停攪拌，啟動液壓裝置，打開頂蓋，并使反應(yīng)器轉(zhuǎn)動到適當(dāng)位置(與操作臺成0° -30°角)將產(chǎn)品取出。得到工業(yè)級結(jié)晶醋酸鈉323kg (收率95%)
以上的實施例為本發(fā)明的幾個最佳實施例，其中的各個工藝參數(shù)的控制(溫度、時間等)都是與原料的選擇直接相關(guān)，從而相互協(xié)同達到最佳的技術(shù)效果(比如質(zhì)量及收率)， 上述實施例的目的是有助于本發(fā)明領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以適當(dāng)選擇其他的的工藝參數(shù)， 比如滴加時間、反應(yīng)溫度、結(jié)晶時間等，只要能達到相應(yīng)的技術(shù)目的即可，在此就不一一列舉。因此本發(fā)明的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以在醋酸、氫氧化鈉和/或碳酸鈉和/或碳酸氫鈉、水之間形成適當(dāng)配比，即達到反應(yīng)物中的CH3COOH =Na =1 :1，水分(包括反應(yīng)中生成的水分、加入的去離子水以及原料中的溶劑水)的總量稍大于3倍摩爾量的醋酸即可，水與醋酸的摩爾比在3. 1-3. 5之間均可，通過控制水分蒸發(fā)量即可，在此就不一一列舉；但是上述的各種選擇均與本發(fā)明實質(zhì)性相同，同樣落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一步法生產(chǎn)結(jié)晶醋酸鈉的方法，其特征在于反應(yīng)物為組分a、b、c，所述的a 為醋酸或其水溶液，b為氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉或三者的水溶液之一，再或者上述任意幾種的混合，c為水；其中a中CH3COOH的摩爾量與b中Na的摩爾量之比為1 :1，c的用量>0，且a、b中的溶劑水的摩爾量加上a、b理論反應(yīng)生成的水的摩爾量再加上c的摩爾量之和，與CH3COOH摩爾量之比為3. 1-3.5 1 ；其反應(yīng)步驟如下 (E將a、b、c在反應(yīng)器中混合后，自然升溫￡反應(yīng)結(jié)束后降溫結(jié)晶，③當(dāng)溫度降至50-55°C， 控制真空度-O. 0Γ -0. 02MPa結(jié)晶， 結(jié)晶完成后降溫出料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一步法生產(chǎn)結(jié)晶醋酸鈉的方法，其特征在于所述a、b中的溶劑水的摩爾量加上a、b理論反應(yīng)生成的水的摩爾量再加上c的摩爾量之和，與CH3COOH摩爾量之比為3. 2-3. 3:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一步法生產(chǎn)結(jié)晶醋酸鈉的方法，其特征在于所述步驟往的結(jié)晶完成的終點判斷為溫度下降到41-42°C時，溫度突然反升；所述出料溫度為40°C以下。
4.根據(jù)1-3任一權(quán)利要求所述的一步法生產(chǎn)結(jié)晶醋酸鈉的方法，其特征在于所述步驟C降溫至50-55°C的時間為30-40分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一步法生產(chǎn)結(jié)晶醋酸鈉的方法，其特征在于所述反應(yīng)物組分中a為醋酸，b為氫氧化鈉，c為去離子水，其中a:b:C三者摩爾量之比為1 :1 :2.22; 所述步驟Φ混合過程為在反應(yīng)器中先加入氫氧化鈉，然后5-20分鐘內(nèi)緩慢加入無離子水， 加完后反應(yīng)器溫度控制75-80°C，最后在20-40分鐘內(nèi)緩慢加入醋酸，加完后溫度控制在 100-102°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一步法生產(chǎn)結(jié)晶醋酸鈉的方法，其特征在于所述反應(yīng)物組分中a為醋酸，b為質(zhì)量分?jǐn)?shù)32%氫氧化鈉溶液和碳酸鈉，c=0，其中醋酸32%氫氧化鈉溶液碳酸鈉三者折純后摩爾比為1. 0 0. 50 0. 25，所述步驟I混合過程為在反應(yīng)器中先加入碳酸鈉，然后在10-30分鐘內(nèi)緩慢添加醋酸，加完后溫度控制在40-45°C，再在10-30分鐘內(nèi)加入32%氫氧化鈉溶液，加完后溫度控制在60-62°C;所述步驟C、 之間還包括在反應(yīng)器夾彎中通蒸汽使其溫度上升至75-80°C，并保溫反應(yīng)5-10分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一步法生產(chǎn)結(jié)晶醋酸鈉的方法，其特征在于所述反應(yīng)物組分中a為質(zhì)量分?jǐn)?shù)77%醋酸，b為氫氧化鈉，c為去離子水，其中a、b、c三者折純后摩爾比為1. 0 1. 0 1. 233，所述步驟(E混合過程為在反應(yīng)器中先加入氫氧化鈉，然后5-20分鐘內(nèi)緩慢加入無離子水，加完后反應(yīng)器溫度控制75-80°C，最后在20-40分鐘內(nèi)緩慢加入77%醋酸，加完后溫度控制在100-102°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一步法生產(chǎn)結(jié)晶醋酸鈉的方法，其特征在于所述的77%醋酸為乙酰基檸檬酸三丁酯副產(chǎn)物。
全文摘要
本發(fā)明屬于化學(xué)合成領(lǐng)域，涉及化工產(chǎn)品結(jié)晶醋酸鈉的制造方法，尤其涉及一步法生產(chǎn)結(jié)晶醋酸鈉的方法。本發(fā)明利用原材料數(shù)理化特性，充分利用生產(chǎn)本產(chǎn)品的化學(xué)放熱效應(yīng)和結(jié)晶所產(chǎn)生的熱量，一步法生產(chǎn)結(jié)晶醋酸鈉，即將冰醋酸與碳酸鈉(或氫氧化鈉、碳酸氫鈉)投入到專用的反應(yīng)器中，在反應(yīng)器中完成化學(xué)反應(yīng)生成結(jié)晶醋酸鈉，并利用化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量和結(jié)晶過程中所釋放的熱量，蒸發(fā)反應(yīng)過程中生成的水分。得到符合FCC(美國食品藥品協(xié)會)標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)晶醋酸鈉產(chǎn)品。免去老工藝的蒸餾、結(jié)晶、離心分離的繁瑣步驟。本發(fā)明的制備方法其工藝簡單，且效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)成本低廉，對環(huán)境無污染等特點。
文檔編號C07C51/43GK102351679SQ201110303288
公開日2012年2月15日 申請日期2011年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月10日
發(fā)明者李會來, 李建忠 申請人:東營金明工貿(mào)有限公司