利用电渗析分离提纯甲基丙烯酰胺的方法技术

本发明专利技术针对化工领域，涉及利用电渗析分离提纯甲基丙烯酰胺的方法，该方法包括步骤：A、以甲基丙烯酰胺硫酸盐为原料，水介质中，经氨气或者氨水充分中和，分离得含硫酸铵的甲基丙烯酰胺粗品和中和母液Ⅰ；B、对中和母液Ⅰ进行电渗析除硫酸铵处理，得中和母液II；C、所得中和母液II与含硫酸铵的甲基丙烯酰胺粗品合并，搅拌溶解硫酸铵，再分离得甲基丙烯酰胺半成品和洗涤母液。该方法可提高甲基丙烯酰胺的纯度和收率，减少废水排放，降低能耗，操作简单，设备投资低，大大降低了生产成本。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术针对化工领域，涉及，该方法包括步骤：A、以甲基丙烯酰胺硫酸盐为原料，水介质中，经氨气或者氨水充分中和，分离得含硫酸铵的甲基丙烯酰胺粗品和中和母液Ⅰ；B、对中和母液Ⅰ进行电渗析除硫酸铵处理，得中和母液II；C、所得中和母液II与含硫酸铵的甲基丙烯酰胺粗品合并，搅拌溶解硫酸铵，再分离得甲基丙烯酰胺半成品和洗涤母液。该方法可提高甲基丙烯酰胺的纯度和收率，减少废水排放，降低能耗，操作简单，设备投资低，大大降低了生产成本。【专利说明】
本专利技术针对化工领域，涉及甲基丙烯酰胺硫酸盐的分离提纯，具体涉及。
技术介绍
甲基丙烯酸胺是一种重要的化工产品，广泛用作蚕丝增重剂、纤维匀染剂、吸湿剂、胶粘剂和抗静电剂，还用作水泥添加剂、砂浆添加剂、人造革添加剂等。在丝质品的制备中，由于生丝在脱胶时去除了色素、脂、蜡等杂质，有20-30%的脱胶量的重量损失，通过在染整前甲基丙烯酸胺的增重处理，不仅可以弥补因脱胶而导致的白厂丝重量损失，而且可以明显改善丝绸织物的悬垂效果和色泽性状，提高相应的丝绸织物使用效果。目前，甲基丙烯酰胺的制备方法有甲基丙烯睛水解法、丙酮氰醇酸性水解法、甲基丙烯酸甲酯氨解法、甲基丙烯酸与氨合成法等。工业上主要采用丙酮氰醇水解法，国内目前仍停留在小试阶段，产品纯度达95%，收率往往只有60%~70%。另外，该方法生产过程中会产生大量废水，由于废水中含有一定量的甲基丙烯酰胺和硫酸铵，废水的排放会造成环境污染，对产品也是一种损失。专利申请201310104382.8描述了一种改进的甲基丙烯酰胺的制备和提纯方法，即将硫酸、丙酮氰醇投入反应釜进行酰胺化反应，生成甲基丙烯酰胺硫酸盐，再进行中和反应，生成甲基丙烯酰胺，再分离提纯。酰胺化反应和中和反应是甲基丙烯酰胺生产过程中非常重要的工艺过程，直接决定甲基丙烯酰胺的产量和废液排放量。该方法中，中和反应后的分离提纯步骤主要包括除盐和重结晶，其中也使用了母液的循环套用，不仅减少了废液的排放，还减少了甲基丙烯酰胺产品在母液中的溶解度，增加甲基丙烯酰胺的收率。甲基丙烯酰胺硫酸盐通过反复的纯化，最终获得的甲基丙烯酰胺的纯度和收率与丙酮氰醇水解法相t匕，都有明显提高。但是，该方法在分离纯化过程中，为了使其体系达到平衡，必须采出部分含盐母液，采出的母液中不仅含有硫酸铵，而且还残留一定量的甲基丙烯酰胺产品。可见，怎样进一步减少甲基丙烯酰胺损失量，减少废水排放量，以增加产品的总收率，是分离提纯甲基丙烯酰胺的关键技术。本专利技术是基于上述现有技术，并针对现有技术的不足进行了改进专利技术。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供，该方法可提高甲基丙烯酰胺的纯度和收率，减少废水排放，降低能耗，操作简单，设备投资低，大大降低了生产成本。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为:，包括以下步骤:A、以甲基丙烯酰胺硫酸盐为原料，水介质中，经氨气或者氨水充分中和，分离得含硫酸铵的甲基丙烯酰胺粗品和中和母液I;B、所得中和母液I进行电渗析除硫酸铵处理，得中和母液II ；C、所得中和母液II与含硫酸铵的甲基丙烯酰胺粗品合并，搅拌溶解硫酸铵，再分离得甲基丙烯酰胺半成品和洗涤母液。所述甲基丙烯酰胺硫酸盐以硫酸和丙酮氰醇为原料通过酰胺化反应制得，如专利申请201310104382.8描述的制备方法，当然，通过其他方式制备的甲基丙烯酰胺硫酸盐也可用本专利技术的方法进行分离提纯。所述步骤A中，用于中和甲基丙烯酰胺硫酸盐的碱除了氨气或氨水外，还可以为其他无机碱，但这些碱的强度以不破坏目标产物中的酰胺键为限。本专利技术出于后续纯化的考虑，优选弱碱性的氨气或氨水，中和同时不会额外引入其他盐类。具体反应过程中，在保持甲基丙烯酰胺硫酸盐的流动性下，可采用滴加甲基丙烯酰胺硫酸盐的同时，滴加氨水或通入氨气的方式进行反应，氨水或氨气的总量以甲基丙烯酰胺硫酸盐中的硫酸计，恰好完全中和硫酸为宜。电渗析是20世纪50年代发展起来的一种新技术，最初用于海水淡化，现在广泛用于化工、轻工、冶金、造纸、医药工业，尤以制备纯水和在环境保护中处理三废最受重视，例如用于酸碱回收、电镀废液处理以及从工业废水中回收有用物质等。其原理是:在外加直流电场作用下，利用离子交换膜的透过性(即阳膜只允许阳离子透过，阴膜只允许阴离子透过)，使水中的阴、阳离子作定向迁移，从而达到水中的离子与水分离的一种物理化学过程。电渗析的装置主要由阴、阳离子交换膜，浓、淡水隔板，正负电极导水板和夹紧装置所组成。从淡水室内出来的水为淡水，从浓水室出来的水为浓水。所述步骤A中，优选水介质的用量为甲基丙烯酰胺硫酸盐质量的0.3~0.7倍，更优选0.5倍。由于中和反应是放热反应，温度过高，甲基丙烯酰胺会发生水解反应，故反应温度控制在O~60°C。完全中和后体系的pH值保持在2.5~3.0，静置结晶，结晶温度控制在O~25°C。所述反应体系在0°C时，由于反应液中有盐及溶于水的有机物，水的结冰点会降低，故本专利技术所述的0 °C不存在结冰的问题。所述步骤B中，电渗析前，中和母液I中含硫酸铵15%~30%，含甲基丙烯酰胺2%~5% ；电渗析后，中和母液II中含硫酸铵的浓度可降低到0.2%以下，而含甲基丙烯酰胺的量却基本不变。电渗析及时减少了硫酸铵在母液中的残留，使母液不必进行稀释或其他处理即可直接循环套用，避免了废水的排放。另外，通过电渗析还回收了硫酸铵。所述步骤C为粗品的洗盐操作，相当于对滤饼的洗涤操作。该过程中，由于中和母液II中的硫酸铵浓度很低，而甲基丙烯酰胺的浓度却高，在搅拌下，粗品中的硫酸铵溶解，而中和母液II中的甲基丙烯酰胺却析出，从而提高了甲基丙烯酰胺的纯度和收率。可根据甲基丙烯酰胺粗品中硫酸铵的含量来决定中和母液II的用量，优选使甲基丙烯酰胺粗品中硫酸铵溶解成饱和硫酸铵溶液的用量。即中和母液II的量以使硫酸铵恰好溶解为准，根据硫酸铵在相应温度下的溶解度来计算。该步骤搅拌溶解硫酸铵时，温度控制在O~20°C，优选温度为O~10°C。进一步，本专利技术还包括步骤D:将甲基丙烯酰胺半成品加热溶解于水介质中，经活性炭脱色，冷却结晶，得晶体和重结晶母液I，晶体烘干得甲基丙烯酰胺纯品。所述步骤D中，用于溶解的水介质用量优选甲基丙烯酰胺质量的I~2倍，温度控制在50°C~70°C，溶解和脱色操作控制在30~50分钟。优选在搅拌状态下结晶，搅拌的速度不宜太快，以便得到很好的晶型；结晶温度控制在10°c左右，优选O~10°C ;结晶操作控制在40分钟内，以防止甲基丙烯酰胺的水解和聚合。进一步，对所述步骤D获得的重结晶母液I进行电渗析除硫酸铵处理，得重结晶母液II。重结晶母液I通过电渗析可回收硫酸铵，得到的重结晶母液II具有与中和母液II类似的特点，可继续用于生产。进一步，所述电渗析得到的硫酸铵浓溶液经减压浓缩，得硫酸铵晶体。所得硫酸铵可用作肥料等。在上述的基础上，本专利技术还提供一种利用电渗析循环分离提纯甲基丙烯酰胺的方法，即:所述步骤A、B、C第一轮生产完成后，依次重复步骤A、B、C进行下一轮生产；所述第一轮获得的洗涤母液用作下一轮生产步骤A的水介质，依此类推，循环套用洗涤母液。该洗涤母液中含有饱和浓度的硫酸铵和甲基丙烯酰胺，循环至步骤A，既有利于中和后产品的析出，又继续保留了母液中的甲基丙烯酰胺本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用电渗析分离提纯甲基丙烯酰胺的方法，其特征在于：包括以下步骤：A、以甲基丙烯酰胺硫酸盐为原料，水介质中，经氨气或者氨水充分中和，分离得含硫酸铵的甲基丙烯酰胺粗品和中和母液Ⅰ；B、所得中和母液Ⅰ进行电渗析除硫酸铵处理，得中和母液II；C、所得中和母液II与含硫酸铵的甲基丙烯酰胺粗品合并，搅拌溶解硫酸铵，再分离得甲基丙烯酰胺半成品和洗涤母液。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴传隆，陈宏杨，丁永良，朱丽利，王用贵，任星宇，秦岭，杨帆，
申请(专利权)人：重庆紫光化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：