3-甲基吡啶化学法制备工艺优化及分离新工艺研究

发布时间：2020-02-25 04:54

【摘要】：烟酰胺和烟酸是重要的饲料添加剂,可提高畜禽的抗病、防病能力,加快生长速度,降低饲料成本。近几年国外规模性工业生产不断扩大,生产能力也逐年提高,有数据显示,2007年全球烟酰胺、烟酸总生产能力近6万吨/年。预计到2012年,全球烟酰胺、烟酸的需求预期将会达到2%～3%的年均增长率。而我国的生产规模相对较小,市场竞争能力较低,每年都进口5000吨左右烟酰胺、烟酸以满足市场需求。目前,二者的市场价格分别为烟酰胺6～8万元/吨,烟酸4～6万元/吨。该两种产品主要以吡啶类化合物为原料,通过氨氧化法进行工业生产。此过程中烟氰的水解直接关系到烟酰胺和烟酸的产率；但是当水解主产物为烟酰胺时往往得到产物和原料的混合物,三者化学性质相似,难以分离,是工业生产中亟待解决的重要问题。本课题通过分析国内烟酰胺与烟酸的生产特点,致力于新工艺的研究和开发,降低产品成本,寻找产物分离提纯的高效方法。针对碱性条件下的烟氰水解反应,通过单因素考察及正交实验,得出主产物分别为烟酰胺和烟酸的反应条件,包括烟氰与碱的摩尔比、烟氰浓度、碱浓度、反应温度、反应时问等重要参数。实验结果表明,当烟氰与NaOH的摩尔比为1：4,烟氰溶度为2%(g/mL),反应时间5h,反应温度100℃时,烟氰水解完全转化为烟酸。当烟氰与NaOH的摩尔比为8：1,烟氰浓度为6.48%(g/mL),碱浓度为1.1%,反应时间5h,反应温度60℃时,烟氰水解可以产生最多的烟酰胺,其产物中含烟酰胺90.62%,烟酸7.90%,烟氰1.48%。烟酰胺是饲料添加中的重要物质,为了使烟酰胺含量达到饲料添加剂中高于99.0%的标准,本实验研究了烟酰胺的分离工艺。最初尝试通过常规的分离方法,如重结晶、萃取等,皆不能实现产物的完全分离。通过分析二者的结构特点和不断试验,发现了一种新的分离方法——强碱性阴离子交换树脂分离。当反应液通过树脂时,全部烟酸将被吸附,流出液即为纯的烟酰胺。本实验通过寻找合适的离子交换树脂以及洗脱剂,将被吸附的烟酸及少量烟酰胺洗脱下来,洗脱液通过加热回流即可将烟酰胺与烟酸的混合液全部转化为烟酸,烟酰胺与烟酸经完全分离。最后利用有机试剂A对硫酸钠难溶的特点解决了分离产物中和溶液除盐的问题。由此制得高纯度的烟酰胺和烟酸制品。实验最终通过HPLC分析结果确定了最优分离条件为：5g干树脂加液量为7mL,流速1mL/min;洗脱剂2mol/LNaOH溶液量6mL,流速0.3mL/min;水洗量2mL,流速0.25mL/min。实验证实,产物中60%的烟酰胺得到分离纯化,其余40%随洗脱液流出然后转化成烟酸。脱盐条件为,在65℃的热的有机试剂A中边搅拌边加样品,趁热过滤,旋干滤液后干燥。具体用量为1g烟酰胺约用3mL有机试剂A；1g烟酸约用6mL有机试剂A。使各技术指标符合饲料添加剂的规定。结果表明,离子交换树脂法分离效果好,得到的产品纯度高,而且树脂能多次循环使用,NaOH溶液作为洗脱剂在树脂洗脱的同时又可再生,节约了成本。本研究结果可为高收率、高纯度烟酰胺和烟酸的工业化生产提供实验数据和理论基础,对于今后烟酰胺和烟酸行业的发展具有重大的意义。
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TQ253

【参考文献】