硫酸原素直接制造氨基磺酸生产工艺的制作方法

专利名称：硫酸原素直接制造氨基磺酸生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种氨基磺酸制造工艺。
氨基磺酸是一种重要化工原料，可广泛应用于洗涤行业，用做氯漂稳定剂，电渡助剂，并大量用于食品添加剂如甜蜜素的合成等。生产氨基磺酸有两大类方法。其中一个大类是由日本东洋高压公司于1950年开发的气相法，该法是从气态SO3和WH3反应生成亚氨基二磺酸铵，经硫酸水解制造氨基磺酸。由于是气相反应，因而设备要求高，而且硫酸消耗量大，付产物多，因而在70年代初投产后不久即停止生产。另一个大类是以尿素为原料生产氨基磺酸，该法通常有两种工艺，其一是以高浓度发烟硫酸或液态三氧化硫为原料的三氧化硫过量法。美国专利2408823报导了以液态三氧化硫与尿素作用，再与浓硫酸化合生产氨基磺酸的工艺路线;美国专利2408492，2851366和2419618等报导了以高浓度发烟硫酸(含40-80%游离SO3)与尿素作用生产氨基磺酸工艺。上述三氧化硫过量法虽克服了副产物多的缺点，但因反应过于剧烈，即便使用致冷设备，也很难控制反应，此外，高浓度三氧化硫容易固化导致管道堵塞，因而设备要求高，操作难度也大。尿素法生产氨基磺酸的另一种工艺是硫酸过量法，该法使用含游离SO3为22.5%的发烟硫酸即105酸与尿素作用生产氨基磺酸。虽然该工艺的反应速度比三氧化硫过量法慢，但因反应中放热仍较剧列，因而必须使用致冷设备，同时该法中的过量硫酸无法循环使用，因而硫酸消耗量大，废液多，生产成本也较高。上述三氧化硫过量法和硫酸过量法，均需要不同浓度的发烟硫酸或液态三氧化硫，因而普通硫酸厂必须增加发烟硫酸装置或液态三氧化硫装置才能生产氨基磺酸，这在国内现有条件来说是困难的(例如以湖南为例具有发烟硫酸设备仅有一家工厂，即株洲化工厂)，这样影响了氨基磺酸的生产。
本发明的目的是，针对用发烟硫酸生产氨基磺酸(这是目前我国使用的最多的生产工艺)需要发烟硫酸装置的缺点，以降低成本为目的，提出一种新的工艺生产氨基磺酸，该工艺不但无须发烟硫酸或液态三氧化硫设备，而且还有反应易于控制，收率高，三废少，成本低等显著特点。
本发明以浓硫酸为溶剂，在三氧化硫转化气的作用下与尿素反应，并可使用一种能吸附和传递三氧化硫的催化稳定剂。上述催化稳定剂具有能催化三氧化硫和尿素的磺化反应，同时能降低三氧化硫对尿素的氧化作用，从而提高反应收率。因本工艺过程中三氧化硫的浓度很低，因而反应平稳，操作极为方便，既无须致冷设备也不需要发烟硫酸装置或液态三氧化硫装置，因而简化了生产设备和生产工艺流程，一般的硫酸厂都能使用该工艺生产氨基磺酸。
本发明的生产工艺详细说明如下本发明的化学反应为
其中硫酸与尿素的摩尔比为1∶1到5∶1之间，三氧化硫转化气适量。本发明所述催化稳定剂是脲、硫脲、氨基脲或氨基硫脲中的任意一种，也可以是上述几种的组合物并以硅胶或三氧化二铝为载体的多孔固体物质。
实施本发明工艺，首先在一个装有电动搅拌器的搪瓷釜内置入计量的浓硫酸，同时向该釜内注入适量三氧化硫转化气并电动搅拌，加入尿素和催化稳定剂后升温使反应温度在10-110°之间。反应结束后，抽滤重结晶，离心分离得产品，烘干后其纯度可达99.5%以上。
在实施本发明工艺时，也可以不使用催化稳定剂，但是其收率显著降低，生产成本较高。
利用本发明的生产工艺，不但可免除传统的发烟硫酸设备或液态三氧化硫设备，而且未反应的原料可以循环使用，原料消耗大大降低。每生产1吨氨基磺酸的原料消耗为尿素0.44-0.5吨，98%浓硫酸(包括转化气中SO3)。1.8-2.8吨，催化稳定剂0-3kg。产生30%左右的废酸约1.5吨，可用作酸洗剂或用于普钙的生产。
实施例1在1升浓硫酸中通入三氧化硫转化气后电动搅拌，加入0.3公斤尿素后升温至70℃，约2小时后停止反应，抽滤得粗产品0.81kg。然后重结晶纯化，得纯度为99.6%的氨基磺酸0.58kg。产率59.6%。
实施例2在400升浓硫酸中加入0.5kg催化稳定剂，通入三氧化硫转化气后电动搅拌。再加入120公斤尿素，控制反应温度为50-90℃，升温约2小时后停止反应，抽滤得粗产品380公斤，重结晶纯化，得纯度为99.5%的氨基磺酸292公斤。
权利要求
1.一种以硫酸和尿素为原料的硫酸尿素直接制造氨基磺酸生产工艺，本发明的特征为a、把一定量的硫酸置于一个带有电动搅拌器的搪瓷反应釜中，向反应釜通入三氧化硫转化气并连续搅拌；b、在搪瓷反应釜中加入一定量尿素和催化稳定剂，升温直到反应完全，得到粉末状粗产品；c、真空抽滤上述粗产品并重结晶，离心分离得白色结晶状胺基磺酸。
2.由权利要求1所述的氨基磺酸生产工艺，其特征为硫酸与尿素的摩尔比为1∶1到1∶5，三氧化硫转化气适量。
3.由权利要求1所述的氨基磺酸生产工艺，其特征为反应温度为10-110℃。
4.由权利要求1所述的氨基磺酸生产工艺，其特征为所述催化稳定剂为脲、硫脲、氨基脲或氨基硫脲中的任意一种，也可以是上述几种的任意组合物，并以硅胶或三氧化二铝为载体的多孔固体物质。
5.由权利要求1所述的氨基磺酸生产工艺，其特征为在反应过程中可以不使用催化稳定剂。
全文摘要
硫酸尿素直接制造氨基磺酸生产工艺是使用硫酸和尿素为原料(其摩尔比为1∶1-1∶5)，以三氧化硫为转化气，加入由脲、硫脲、氨基脲或氨基硫脲等物质并以硅胶或三氧化铝为载体而成的多孔性固体物质作为催化稳定剂以生产氨基磺酸的新工艺，与传统的以发烟硫酸法相比，具有反应平稳，操作方便，无须致冷设备等优点。同时，投资省，生产成本低。
文档编号C07C307/02GK1103864SQ9311563
公开日1995年6月21日 申请日期1993年12月17日 优先权日1993年12月17日
发明者徐光保, 蔡晨渡, 龙纶剑 申请人:蔡晨波