專利名稱：一種以羥基乙腈為原料制備及提純羥基乙酸的方法
一種以羥基乙腈為原料制備及提純羥基乙酸的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及精細化工技術領域，具體地說，是一種以羥基乙腈為原料制備及提純 羥基乙酸的方法。
背景技術：
羥基乙酸，又稱乙醇酸、甘醇酸等，是分子結構簡單的果酸之一，也是一種十分重 要的精細化工中間體，可廣泛應用于金屬材料的表面清洗、染色材料的助染、高檔化妝品的 配制、生物降解醫(yī)用材料的合成和聚乙醇酸類聚酯樹脂的生產(chǎn)等。在已公布的文獻中提到 制備羥基乙酸的方法有日本特公開平9-21684號公報的氯乙酸堿水解、濃縮、除堿金屬氯 化物后在用水稀釋的電滲析法，由該方法所獲得的產(chǎn)品中氯離子很難除去，從而影響產(chǎn)品 的質量和應用使用范圍；美國專利US4054601和中國專利公開號為CN1066650A所公開的羥 基乙腈在酸性條件下水解以后用水稀釋，再用三烷基磷酸酯和二烷基醚等有機溶劑萃取和 水反萃取，得到羥基乙酸。中國專利CN101264394A和CN101265174A分別公開了采用三辛 胺、磷酸三丁酯、正辛醇和磺化煤油組成的協(xié)同萃取劑分離含羥基乙腈水解液及其工業(yè)實 施的方法。通常液液萃取處理的對象為被分離物質的稀溶液，對于含高濃度羥基乙腈水解 液需采用大量的純水進行溶解與稀釋，反萃取后得到的含羥基乙酸水相濃度低，通常不高 于10%，濃縮過程能耗高，萃取劑價格昂貴而且流失量大、設備投資大、操作復雜，由該方法 所獲得的產(chǎn)品殘留有微量萃取劑，仍需進一步精制，否則影響產(chǎn)品的質量。中國專利公開號 CN1724504A所公開的羥基乙腈在酸性條件下水解以后，加入甲醇酯化，并蒸出甲醇、水、羥 基乙酸混合物，然后再加入水進行水解分離出羥基乙酸，采用該方法，雖然能得到純度很高 的產(chǎn)品，缺陷是酯化反應時間長、酯化率不高，造成過程收率不高且能耗大、生產(chǎn)成本高；中 國專利號CN1944379A所公開的羥基乙腈在磷酸中水解，然后濃縮結晶除鹽和用丙酮進一 步除鹽，再減壓濃縮丙酮、水、羥基乙酸混合物，采用該方法，反應時間長、丙酮易揮發(fā)損失 大，污染環(huán)境、費用較高、蒸餾過程中容易形成過氧化物，大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)安全性差。

發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種以羥基乙腈為原料制備及提純 羥基乙酸的方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的一種以羥基乙腈為原料制備及提純羥基乙酸的方法，具體步驟為(1)在羥基乙腈的水溶液中加入硫酸，在加熱的條件下水解；所述的羥基乙腈水溶液的質量百分比為50% ；所述的硫酸質量百分比為70% 98% ；所述的硫酸與羥基乙腈摩爾比為0.50 1 2.0 1，較適宜的摩爾比為 0. 55 1 0. 65 1 ；所述的羥基乙腈水溶液與硫酸的反應溫度為100 150°C，反應時間為5 12h ；較適宜反應溫度為115 130°C，反應時間為6 8h ；(2)加入氨水中和過量殘余的硫酸；所述的氨水添加量與羥基乙腈的摩爾比為0. 10 1 0.20 1;(3)除去體系中的大部分水；除水的方法可以是減壓蒸餾，也可以是薄膜蒸發(fā)等其他濃縮脫水方法；(4)用低碳醇醇析法除鹽；所述的鹽是指硫酸銨，硫酸銨是通過多次醇析法除去和回收的；所述的低碳醇為工業(yè)級無水丙醇或異丙醇、工業(yè)甲醇、工業(yè)無水乙醇，或是它們的 二元、三元或多元混合物，其添加量為體系中羥基乙酸質量的3 6倍；(5)通過減壓精餾除去低碳醇，蒸餾回收的低碳醇可以進入步驟(4)循環(huán)使用；得 到羥基乙酸產(chǎn)品。與現(xiàn)有的技術相比，本發(fā)明的積極效果是(1)本發(fā)明的羥基乙腈水溶液為生產(chǎn)丙烯腈的副產(chǎn)物或是輕油裂解或是天然氣裂 解產(chǎn)物，來源廣泛、價格低廉；(2)本發(fā)明的反應條件溫和易控制；(3)本發(fā)明的生產(chǎn)裝置簡單，投資費用省，操作成本低；(4)本發(fā)明得到的產(chǎn)品羥基乙酸純度高；(5)本發(fā)明的副產(chǎn)物硫酸銨回收操作簡單，純度高，可以做氮肥或用作醫(yī)藥的鹽析 作用、食品醬色的催化劑，以及用于鮮酵母生產(chǎn)酵母菌的培養(yǎng)，也可用作酸性染料的助染劑 和皮革的脫灰劑，以及生產(chǎn)雙氧水用來制過硫酸銨，電鍍等；(6)本發(fā)明采用低碳醇既能有效除鹽，同時由于低碳醇類沸點低，易于回收利用；(7)本發(fā)明蒸出的低碳醇可以回收再循環(huán)利用；(8)本發(fā)明的整個操作過程簡單易行，操作成本低，可同時得到主產(chǎn)品羥基乙酸和 副產(chǎn)品硫酸銨，沒有廢水、廢氣和廢渣等“三廢”產(chǎn)生，適合于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，是屬于原 子經(jīng)濟反應的“綠色”化工過程；(9)按本發(fā)明的工藝所制得的羥基乙酸，以羥基乙腈計達到97. 5%以上的收率； 可以滿足醫(yī)藥、食品、飲料裝置的清洗；合成高分子生物降解醫(yī)用材料以及聚乙醇酸類聚酯 樹脂等其他方面對高純度羥基乙酸的需求。
具體實施方式
以下提供本發(fā)明一種以羥基乙腈為原料制備及提純羥基乙酸的方法的具體實施 方式。實施例1在配有攪拌器、溫度計、滴液漏斗、回流冷凝管的1000ml的四口燒瓶中先加入48 克水和120克98%的濃硫酸，開啟電熱碗加熱，當溫度升至120°C，在攪拌的狀態(tài)下開始慢 慢滴加50% (質量比)的羥基乙腈水溶液228g。料液滴加過程和回流反應過程時間為 6h，即反應液中固體析出，停止加熱，冷卻物料。經(jīng)測定羥基乙腈的轉化率為98. 73%。用 氨水中和過量的殘余硫酸，減壓除去大量的水后，再用657. 1克異丙醇溶劑醇析，分三次除 鹽。最后得到的羥基乙酸的異丙醇溶液中含硫酸銨0.27% (質量比)，硫酸銨中含羥基乙酸1.18% (質量比)。減壓蒸餾羥基乙酸的異丙醇溶液除去異丙醇，異丙醇可循環(huán)使用，得 羥基乙酸148. 3克，收率為97. 56% (以羥基乙腈計)。實施例2在配有攪拌器、溫度計、滴液漏斗、回流冷凝管的1000ml的四口燒瓶中先加入6. 5 克水和120克98%的濃硫酸，開啟電熱碗加熱，當溫度升至120°C，在攪拌的狀態(tài)下開始慢 慢滴加50% (質量比)的羥基乙腈水溶液228g。料液滴加過程和回流反應過程時間為6h， 即反應液中固體析出，停止加熱，冷卻物料。經(jīng)測定羥基乙腈的轉化率為98. 70%。用氨 水中和過量的殘余硫酸，減壓除去大量的水后，再用585. 0克無水乙醇溶劑醇析，分三次除 鹽。最后得到的羥基乙酸的乙醇溶液中含硫酸銨0.21% (質量比)，硫酸銨中含羥基乙酸 0. 62% (質量比)。減壓蒸餾羥基乙酸的乙醇溶液除去乙醇，乙醇可循環(huán)使用，得羥基乙酸 149. 1克，收率為98. 09% (以羥基乙腈計)。實施例3在配有減速機的搪玻璃攪拌槳、電熱偶的5000L夾套搪玻璃反應釜中，先加入378 千克純水和884千克98%的濃硫酸，而后通過流加方式緩慢加入1606千克50% (質量比) 的羥基乙腈水溶液?？刂品磻獪囟仍?14 123°C之間，水解反應6h 8h。取樣分析體系 的密度為1. 28g/cm3(20°C )。反應混合液經(jīng)工業(yè)薄膜蒸發(fā)器負壓脫水，得到含羥基乙酸、硫 酸銨和過量殘余硫酸呈漿糊狀的混合物，經(jīng)測定羥基乙腈的轉化率為99. 28%。取其中的 472. 3克混合物，用氨水中和過量的殘余硫酸，再減壓蒸餾除去其中的水后，再用806. 1克 甲醇溶劑醇析，分三次進行除鹽。最后得到的羥基乙酸的甲醇溶液中含硫酸銨0.33% (質 量比)，硫酸銨中含羥基乙酸1.17% (質量比)。減壓蒸餾羥基乙酸的甲醇溶液除去甲醇， 甲醇可循環(huán)使用。得羥基乙酸143. 7克，收率為98. 01% (以羥基乙腈計)。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人 員，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為 本發(fā)明的保護范圍內。
權利要求
一種以羥基乙腈為原料制備及提純羥基乙酸的方法，其特征在于，具體步驟為(1)在羥基乙腈的水溶液中加入硫酸，在加熱的條件下水解；所述的羥基乙腈水溶液的質量百分比為50％；所述的硫酸質量百分比為70％～98％；所述的硫酸與羥基乙腈摩爾比為0.50∶1～2.0∶1；所述的羥基乙腈水溶液與硫酸的反應溫度為100～150℃，反應時間為5～12h；(2)加入氨水中和過量殘余的硫酸；所述的氨水添加量與羥基乙腈的摩爾比為0.10∶1～0.20∶1；(3)除去體系中的大部分水；(4)用低碳醇醇析法除鹽；所述的低碳醇添加量為體系中羥基乙酸質量的3～6倍；(5)通過減壓精餾除去低碳醇，蒸餾回收的低碳醇可以進入步驟(4)循環(huán)使用；得到羥基乙酸產(chǎn)品，同時回收獲得副產(chǎn)品硫酸銨。
2.如權利要求1所述的一種以羥基乙腈為原料制備及提純羥基乙酸的方法，其特征在 于，在所述的步驟(1)中，所述的硫酸與羥基乙腈摩爾比為0.55 1 0.65 1。
3.如權利要求1所述的一種以羥基乙腈為原料制備及提純羥基乙酸的方法，其特征在 于，在所述的步驟(1)中，所述的羥基乙腈水溶液與硫酸的反應溫度為115 130°C，反應時 間為6 8h。
4.如權利要求1所述的一種以羥基乙腈為原料制備及提純羥基乙酸的方法，其特征在 于，在所述的步驟(3)中，除水的方法選自減壓蒸餾或者薄膜蒸發(fā)方法。
5.如權利要求1所述的一種以羥基乙腈為原料制備及提純羥基乙酸的方法，其特征在 于，在所述的步驟(4)中，所述的鹽為硫酸銨，硫酸銨是通過多次醇析法除去和回收的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以羥基乙腈為原料制備及提純羥基乙酸的方法，具體步驟為在羥基乙腈的水溶液中加入硫酸，在加熱的條件下水解；加入氨水中和過量殘余的硫酸；除去體系中的大部分水；用低碳醇醇析法除鹽；通過減壓精餾除去低碳醇，得到羥基乙酸產(chǎn)品。本發(fā)明的優(yōu)點生產(chǎn)裝置簡單，投資費用省，操作成本低；得到的產(chǎn)品羥基乙酸純度高，副產(chǎn)品完全回收利用，無廢棄物排放，適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C07C51/42GK101851157SQ20091004880
公開日2010年10月6日 申請日期2009年4月3日 優(yōu)先權日2009年4月3日
發(fā)明者寧雷, 張華云, 施云海 申請人:華東理工大學