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如何降低降低硝酸胍的水不溶物

釋出時間✘▩↟☁│:2022年4月21日 來源✘▩↟☁│:http://www.knolpad.com

水不溶物是硝酸胍一項重要的質量指標╃│☁▩◕,據ZBG17022-89╃│☁▩◕,粗胍水不溶物要求0.15%╃│☁▩◕,精胍則要求≤0.10%╃│☁▩◕,在我廠硝酸胍試生產中╃│☁▩◕,由於水不溶物超標而影響產品質量較多╃│☁▩◕,如粗胍生產l#~40#批╃│☁▩◕,不合格品達25批次╃│☁▩◕,其中80%與水不溶物偏高有關╃│☁▩◕,精胍生產2批╃│☁▩◕,不合格品達8批次╃│☁▩◕,都是水不溶物超標╃│☁▩◕,我們針對水溶物超標做了一些實驗╃│☁▩◕,規範了操作控制指標╃│☁▩◕,較好地解決了硝酸胍水不溶物含量偏高的問題↟◕。

l水不溶物的產生

從水不溶物的成份分析╃│☁▩◕,見表1╃│☁▩◕,由原料和生產過程中帶入的機械雜質較少╃│☁▩◕,其主要成份為有機副產物↟◕。
 

其中✘▩↟☁│:樣A粗胍水不溶物含量為0.30%╃│☁▩◕,溶液PH值為6.5~7.0✘▩↟☁│:

樣B為精胍生產中濾布上殘餘物╃│☁▩◕,原料粗胍水溶物含量為0.24%╃│☁▩◕,溶液PH值控制為8.0~8.5↟◕。

在36#粗胍生產中╃│☁▩◕,其溫度與時間曲線見圖1╃│☁▩◕,我們對不同反應溫度點進行取樣分析╃│☁▩◕,見表2╃│☁▩◕,表明水不溶物偏高主要是在反應過程中產生的↟◕。

從反應機理看╃│☁▩◕,硝酸銨和雙氰胺生成硝酸胍的反應接以下兩步進行✘▩↟☁│:

步驟(2)為放熱反應╃│☁▩◕,放出大量熱╃│☁▩◕,必須透過冷卻以控制反應溫度≤220℃╃│☁▩◕,以避免發生硝酸胍分解爆炸(其分解溫度一般>260℃)↟◕。而雙氰胺分解溫度較低╃│☁▩◕,在其熔點(209℃)在右即發生劇烈放熱反應╃│☁▩◕,產物複雜╃│☁▩◕,有的含有兩個或三個三嗪環的脫氨物╃│☁▩◕,如✘▩↟☁│:

 

實際生產中╃│☁▩◕,步驟(1)·↟▩、(2)的反應往往同時進行╃│☁▩◕,當整個反應程序過於激烈或反應區域性溫度偏高時╃│☁▩◕,即發生雙氰胺的分解反應╃│☁▩◕,並可能引發其它副反應↟◕。綜上所述╃│☁▩◕,要降低水不溶物╃│☁▩◕,首先要求控制合適的原料配比✘▩↟☁│:其次要嚴格控制反應程序↟◕。

2降低粗胍水不溶物

2.1控制原料配比

一般雙氰胺·↟▩、硝酸銨配比控制在1✘▩↟☁│:1.98╃│☁▩◕,按投料比則為151.5✘▩↟☁│:300或126✘▩↟☁│:(kg/kg)╃│☁▩◕,雙氰胺配比偏低則影響硝酸胍的含量╃│☁▩◕,偏高則水不溶物含量迅速攀升╃│☁▩◕,試生產中曾試驗過130✘▩↟☁│:250(kg/kg)的配比量╃│☁▩◕,其結果是硝酸胍含量提高有限而水不溶物含量太大超過指標╃│☁▩◕,最高達到3.04%↟◕。

2.2控制反應程序

雙氰胺╃│☁▩◕,硝酸胍在反應釜中先吸熱後放熱的反應過程中╃│☁▩◕,中壓蒸汽的通斷╃│☁▩◕,冷卻水的通斷等操作控制均依靠人為判斷·↟▩、操作╃│☁▩◕,在試生產中╃│☁▩◕,對於經驗不足╃│☁▩◕,操作不熟練的新工人來說╃│☁▩◕,巳成為工作的難點╃│☁▩◕,從試生產看╃│☁▩◕,操作工的生產操作控制不穩定╃│☁▩◕,見圖l和表3↟◕。

從圖l表3說明╃│☁▩◕,當反應程序偏於激烈時╃│☁▩◕,粗胍含量·↟▩、水不溶物指標均不理想✘▩↟☁│:而當反應程序相對舒緩時╃│☁▩◕,產品質量較理想╃│☁▩◕,為此我們規範了操作和操作控制指標↟◕。

2.2l加料要求少量·↟▩、多次及反覆攪拌╃│☁▩◕,從圖1看╃│☁▩◕,每一批反應時間有大差異╃│☁▩◕,這除了原料·↟▩、蒸汽壓等外部條件及溫控操作影響外╃│☁▩◕,主要與加料狀況有關↟◕。

2.2.2反應溫度控制粗胍含量和水不溶物兩指標與反應溫度存在的關係╃│☁▩◕,見圖2↟◕。

最高反應溫度不能完全反映反應程序╃│☁▩◕,但在操作控制相對平穩時╃│☁▩◕,能相對準確地反映反應狀況╃│☁▩◕,國內生產廠家一般要求最高反應溫度220℃╃│☁▩◕,但不很注重該指標╃│☁▩◕,根據試生產情況╃│☁▩◕,我們要求嚴格控制最高反應溫度<214℃╃│☁▩◕,並以202-210℃為宜↟◕。

過程溫度控制主要在於中壓蒸汽·↟▩、冷卻水的通斷操作↟◕。根據裝置·↟▩、生產的實際情況╃│☁▩◕,我們也進行了規範✘▩↟☁│:關中壓蒸汽溫度為155℃;第一次打冷卻水溫度為165±2℃✘▩↟☁│:一次打水時間為40±5╃│☁▩◕,二次·↟▩、三次打水則根據反應狀況來判斷╃│☁▩◕,操作↟◕。

2.2.3反應時間從投料完到反應達最高溫度╃│☁▩◕,要求反應時間≥15min╃│☁▩◕,反應時間作為一個參照指標╃│☁▩◕,能較好地反映反應進行的激烈程度↟◕。

3降低精胍水不溶物

精胍水不溶物超標的主要原因是粗胍水不溶物超標╃│☁▩◕,由水不溶物超標的粗胍生產出合格的精胍是試生產中急待解決的問題↟◕。在精胍生產的溶解·↟▩、壓濾·↟▩、結晶·↟▩、分離·↟▩、烘乾等工序中╃│☁▩◕,我們主要針對以下兩個方面進行研究↟◕。

3.1壓濾

生產工藝採用壓濾方式╃│☁▩◕,壓濾壓力0.15MPa╃│☁▩◕,濾布則採用帆布質╃│☁▩◕,由於溶液中水不溶物顆粒較細╃│☁▩◕,介於溶液與膠體之間╃│☁▩◕,過濾效果不理想↟◕。從實驗看╃│☁▩◕,見表4╃│☁▩◕,一種經緯數更密的濾布可以一定程度上改善過濾效果╃│☁▩◕,但綜合壓濾速率及濾布的耐壓等諸因素╃│☁▩◕,在試產生中帆布仍是較好的選擇╃│☁▩◕,有關新的工業濾布的選擇的實驗仍在進行↟◕。

3.2溶液PH值

國內生產廠家在溶解粗胍時╃│☁▩◕,溶液PH值一般要求固定調控在8.0~8.5不變╃│☁▩◕,在水不溶物成份分析實驗中╃│☁▩◕,我們則發現水不溶物的有機成份在一定鹼性條件下即轉化為溶解度更太的可溶性物質╃│☁▩◕,而無機成份則轉化為沉澱析出╃│☁▩◕,為與樣A·↟▩、B(表4)對比╃│☁▩◕,我們對不同PH條件的水不溶物取樣分析╃│☁▩◕,見表5↟◕。

其中╃│☁▩◕,樣I·↟▩、J均為粗胍生產中濾布上殘餘物╃│☁▩◕,樣I原料粗胍水不溶物含量為0.14%╃│☁▩◕,溶液PH值控制在9.5;樣J原料粗胍水不溶物含量為0.29%╃│☁▩◕,溶液PH值控制在10.5↟◕。

實驗結果表明✘▩↟☁│:精胍生產按375kg粗胍比700L水(或母液)投料╃│☁▩◕,隨著粗胍中水不溶物含量增加╃│☁▩◕,溶液由澄清轉為乳白色╃│☁▩◕,但隨著鹼液的加入和溶液PH值增加╃│☁▩◕,溶液存在著從乳白色轉為澄清的突變終點╃│☁▩◕,該點的PH值因粗胍水不溶物含量不同而有所區別╃│☁▩◕,一般≤10.5╃│☁▩◕,我們即以此突變終點的PH值為精胍生產的PH調控值(下限值為8.0)↟◕。當溶液PH值≥ll時╃│☁▩◕,有時結晶偏細╃│☁▩◕,在離心分離時╃│☁▩◕,少量的晶體水母液被甩出╃│☁▩◕,此對應加強離心分離操作↟◕。

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