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如何降低降低硝酸胍的水不溶物

发布时间:2022年4月21日 来源:http://www.xiaosuangua.com

水不溶物是硝酸胍一项重要的质量指标,据ZBG17022-89,粗胍水不溶物要求0.15%,精胍则要求≤0.10%,在我厂硝酸胍试生产中,由于水不溶物超标而影响产品质量较多,如粗胍生产l#~40#批,不合格品达25批次,其中80%与水不溶物偏高有关,精胍生产2批,不合格品达8批次,都是水不溶物超标,我们针对水溶物超标做了一些实验,规范了操作控制指标,较好地解决了硝酸胍水不溶物含量偏高的问题。

l水不溶物的产生

从水不溶物的成份分析,见表1,由原料和生产过程中带入的机械杂质较少,其主要成份为有机副产物。
 

其中:样A粗胍水不溶物含量为0.30%,溶液PH值为6.5~7.0:

样B为精胍生产中滤布上残余物,原料粗胍水溶物含量为0.24%,溶液PH值控制为8.0~8.5。

在36#粗胍生产中,其温度与时间曲线见图1,我们对不同反应温度点进行取样分析,见表2,表明水不溶物偏高主要是在反应过程中产生的。

从反应机理看,硝酸铵和双氰胺生成硝酸胍的反应接以下两步进行:

步骤(2)为放热反应,放出大量热,必须通过冷却以控制反应温度≤220℃,以避免发生硝酸胍分解爆炸(其分解温度一般>260℃)。而双氰胺分解温度较低,在其熔点(209℃)在右即发生剧烈放热反应,产物复杂,有的含有两个或三个三嗪环的脱氨物,如:

 

实际生产中,步骤(1)、(2)的反应往往同时进行,当整个反应进程过于激烈或反应局部温度偏高时,即发生双氰胺的分解反应,并可能引发其它副反应。综上所述,要降低水不溶物,首先要求控制合适的原料配比:其次要严格控制反应进程。

2降低粗胍水不溶物

2.1控制原料配比

一般双氰胺、硝酸铵配比控制在1:1.98,按投料比则为151.5:300或126:(kg/kg),双氰胺配比偏低则影响硝酸胍的含量,偏高则水不溶物含量迅速攀升,试生产中曾试验过130:250(kg/kg)的配比量,其结果是硝酸胍含量提高有限而水不溶物含量太大超过指标,最高达到3.04%。

2.2控制反应进程

双氰胺,硝酸胍在反应釜中先吸热后放热的反应过程中,中压蒸汽的通断,冷却水的通断等操作控制均依靠人为判断、操作,在试生产中,对于经验不足,操作不熟练的新工人来说,巳成为工作的难点,从试生产看,操作工的生产操作控制不稳定,见图l和表3。

从图l表3说明,当反应进程偏于激烈时,粗胍含量、水不溶物指标均不理想:而当反应进程相对舒缓时,产品质量较理想,为此我们规范了操作和操作控制指标。

2.2l加料要求少量、多次及反复搅拌,从图1看,每一批反应时间有大差异,这除了原料、蒸汽压等外部条件及温控操作影响外,主要与加料状况有关。

2.2.2反应温度控制粗胍含量和水不溶物两指标与反应温度存在的关系,见图2。

最高反应温度不能完全反映反应进程,但在操作控制相对平稳时,能相对准确地反映反应状况,国内生产厂家一般要求最高反应温度220℃,但不很注重该指标,根据试生产情况,我们要求严格控制最高反应温度<214℃,并以202-210℃为宜。

过程温度控制主要在于中压蒸汽、冷却水的通断操作。根据设备、生产的实际情况,我们也进行了规范:关中压蒸汽温度为155℃;第一次打冷却水温度为165±2℃:一次打水时间为40±5,二次、三次打水则根据反应状况来判断,操作。

2.2.3反应时间从投料完到反应达最高温度,要求反应时间≥15min,反应时间作为一个参照指标,能较好地反映反应进行的激烈程度。

3降低精胍水不溶物

精胍水不溶物超标的主要原因是粗胍水不溶物超标,由水不溶物超标的粗胍生产出合格的精胍是试生产中急待解决的问题。在精胍生产的溶解、压滤、结晶、分离、烘干等工序中,我们主要针对以下两个方面进行研究。

3.1压滤

生产工艺采用压滤方式,压滤压力0.15MPa,滤布则采用帆布质,由于溶液中水不溶物颗粒较细,介于溶液与胶体之间,过滤效果不理想。从实验看,见表4,一种经纬数更密的滤布可以一定程度上改善过滤效果,但综合压滤速率及滤布的耐压等诸因素,在试产生中帆布仍是较好的选择,有关新的工业滤布的选择的实验仍在进行。

3.2溶液PH值

国内生产厂家在溶解粗胍时,溶液PH值一般要求固定调控在8.0~8.5不变,在水不溶物成份分析实验中,我们则发现水不溶物的有机成份在一定碱性条件下即转化为溶解度更太的可溶性物质,而无机成份则转化为沉淀析出,为与样A、B(表4)对比,我们对不同PH条件的水不溶物取样分析,见表5。

其中,样I、J均为粗胍生产中滤布上残余物,样I原料粗胍水不溶物含量为0.14%,溶液PH值控制在9.5;样J原料粗胍水不溶物含量为0.29%,溶液PH值控制在10.5。

实验结果表明:精胍生产按375kg粗胍比700L水(或母液)投料,随着粗胍中水不溶物含量增加,溶液由澄清转为乳白色,但随着碱液的加入和溶液PH值增加,溶液存在着从乳白色转为澄清的突变终点,该点的PH值因粗胍水不溶物含量不同而有所区别,一般≤10.5,我们即以此突变终点的PH值为精胍生产的PH调控值(下限值为8.0)。当溶液PH值≥ll时,有时结晶偏细,在离心分离时,少量的晶体水母液被甩出,此对应加强离心分离操作。