專利名稱：一種生產(chǎn)二甲酸鉀的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及二甲酸鉀的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
二甲酸鉀是近幾年開發(fā)研制的一種新型的抗生素促生長劑替代物產(chǎn)品。飼用試驗結(jié)果表明，在豬日糧中添加0.6％-1.2％的二甲酸鉀，即可顯著提高豬的增重效果，減少由于細菌感染造成的死亡數(shù)量。由于其安全性強，促生長尤其是對仔豬的促生長和防治下痢效果，并可提高奶牛的產(chǎn)奶率，因此深受畜禽養(yǎng)殖者的好評。二甲酸鉀是非抗生素飼料添加劑，但在養(yǎng)豬生產(chǎn)中起到抗生素促生長劑的作用。2001年被歐盟批準(zhǔn)使用，是歐盟批準(zhǔn)的第一種用于替代抗生素促生長劑的非抗生素飼料添加劑產(chǎn)品，應(yīng)用前景廣闊。
美國發(fā)明專利US 6137005介紹了以甲酸鉀和甲酸為原料制備二甲酸鉀的方法，盡管此法可獲得較高收率的二甲酸鉀，但是該方法中使用原料之一甲酸鉀價格較高。公開號為CN1428325A的中國發(fā)明專利申請介紹了用甲酸同固體碳酸鉀或固體氫氧化鉀反應(yīng)制備二甲酸鉀的工藝，但是其工藝僅僅為甲酸同碳酸鉀或氫氧化鉀一步反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物二甲酸鉀的收率較低，最高不能超過50％；而且甲酸同固體碳酸鉀或固體氫氧化鉀直接反應(yīng)非常劇烈，放出大量的熱量，反應(yīng)過程不易控制，容易對生產(chǎn)操作者構(gòu)成傷害，并且該反應(yīng)需在特殊的反應(yīng)器中進行，才能達到較佳的反應(yīng)效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高產(chǎn)率、低污染的生產(chǎn)二甲酸鉀的方法。
本發(fā)明所提供的生產(chǎn)二甲酸鉀的方法，以甲酸和氫氧化鉀或碳酸鉀為原料，是將80-90％的甲酸溶液與氫氧化鉀或碳酸鉀溶液在45-80℃反應(yīng)2-6h，然后在65-75℃下真空濃縮至反應(yīng)物總體積的1/2-2/3，將濃縮液冷卻到20℃下攪拌結(jié)晶20-28h，得到產(chǎn)品。
產(chǎn)品結(jié)晶后還需經(jīng)過離心分離、干燥步驟，離心分離條件通常為2000-3000rpm下離心5-10min。
反應(yīng)所用的氫氧化鉀或碳酸鉀溶液的質(zhì)量百分比濃度通常為50-70％；甲酸溶液優(yōu)選濃度為85％。反應(yīng)物為氫氧化鉀時，甲酸與氫氧化鉀的物質(zhì)的量之比為1.5-2.5∶1，優(yōu)選為2∶1；為碳酸鉀時，甲酸與碳酸鉀的物質(zhì)的量之比為3.5-4.5∶1，優(yōu)選為4∶1。反應(yīng)的優(yōu)選溫度為60℃。
為了提高產(chǎn)物得率，并減少廢水等的排放，真空濃縮所得回收酸水以及結(jié)晶母液可以用于配制氫氧化鉀或碳酸鉀溶液。
本發(fā)明生產(chǎn)工藝流程圖如圖1所示。本發(fā)明由于采用甲酸與氫氧化鉀或碳酸鉀溶液反應(yīng)，反應(yīng)條件溫和，易于控制，對反應(yīng)設(shè)備要求低；反應(yīng)過程中真空濃縮回收的酸性水以及結(jié)晶后的母液循環(huán)使用，提高了二甲酸鉀的反應(yīng)收率，最終得率大手94％，產(chǎn)品純度高達97％以上，降低了生產(chǎn)成本；生產(chǎn)過程無廢水、廢氣、廢渣生成，減少環(huán)境污染。本發(fā)明生產(chǎn)的二甲酸鉀具有含量高、流散性好等特點，可以直接用于飼料生產(chǎn)當(dāng)中。


圖1為二甲酸鉀生產(chǎn)工藝流程2為所得二甲酸鉀HPLC圖譜具體實施方式
實施例1、甲酸與碳酸鉀反應(yīng)制備二甲酸鉀將60％的碳酸鉀(2K2CO3·3H2O)溶液705.75Kg加入到1500L帶有攪拌裝置的夾套式搪瓷反應(yīng)釜中，室溫、75-80rpm攪拌條件下，緩慢加入甲酸(HCOOH)溶液(含量85％)531Kg，35-40min加料完畢。然后將反應(yīng)溫度升至60℃，反應(yīng)2h。
反應(yīng)物在65-70℃下真空濃縮，出水量300Kg左右，得到濃縮物。在攪拌條件下將溫度降至20℃，繼續(xù)攪拌直至生成粉狀結(jié)晶(共28h)。2000rpm離心10min得到產(chǎn)物二甲酸鉀，55℃下干燥20h，得到成品。
將真空濃縮得到pH＝3-4的水和碳酸鉀配成60％的溶液705.75Kg加入反應(yīng)器中，室溫攪拌條件下，緩慢加入85％甲酸溶液至反應(yīng)體系的pH在5左右，將反應(yīng)溫度升至45℃，反應(yīng)4h。
反應(yīng)物在65-70℃下真空濃縮，出水量300Kg左右，得到濃縮物。在攪拌條件下將溫度降至室溫，繼續(xù)攪拌直至生成粉狀結(jié)晶(共25h)。2500rpm離心8min得到產(chǎn)物二甲酸鉀，55℃下干燥20h，得到成品。
將兩次離心后所得母液282Kg加入到反應(yīng)釜中，在室溫攪拌條件下加入212Kg碳酸鉀，攪拌反應(yīng)20-30min后，緩慢加入85％甲酸溶液至反應(yīng)體系的pH在5左右。將反應(yīng)溫度升至80℃，反應(yīng)2h。
反應(yīng)物在65-70℃下真空濃縮，出水量60Kg左右，得到濃縮物。在攪拌條件下將溫度降至室溫，繼續(xù)攪拌直至生成粉狀結(jié)晶(共20h)。3000rpm離心5min得到產(chǎn)物二甲酸鉀，55℃下干燥20h，得到成品。
本過程總收率為94％，產(chǎn)品經(jīng)過HPLC、元素分析、紅外光譜檢測含量達到97％以上。產(chǎn)品HPLC圖如圖2所示。
產(chǎn)品元素分析C 18.48％(理論值18.46％)，H 1.85％(理論值2.31％)，K 30.46％(理論值30.05％)；紅外光譜3426.66、2808.37、2721.44、2095.21、1631.17、1596.25、1383.74、1349.35、762.51cm-1。
產(chǎn)物熔點109℃(理論值109-110℃)。
實施例2、甲酸與碳酸鉀反應(yīng)制備二甲酸鉀將甲酸(HCOOH)溶液(含量85％)531Kg用耐酸泵加入到1500L帶有攪拌裝置的夾套式搪瓷反應(yīng)釜中，室溫、75-80rpm攪拌條件下，緩慢加入60％的碳酸鉀(2K2CO3·3H2O)溶液705.75Kg約50-60min加料完畢。然后將反應(yīng)溫度升至60℃，反應(yīng)2h。
余下步驟同實施例1。
本過程總收率為94％，產(chǎn)品經(jīng)過HPLC檢測含量達到97％以上。
實施例3、甲酸與氫氧化鉀反應(yīng)制備二甲酸鉀將60％的氫氧化鉀(KOH)溶液533Kg加入到1500L帶有攪拌裝置的夾套式搪瓷反應(yīng)釜中，室溫、75-80rpm攪拌條件下，緩慢加入甲酸(HCOOH)溶液(含量85％)600Kg，約30-35min加料完畢。然后將反應(yīng)溫度升至60℃，反應(yīng)2h。
反應(yīng)物在65-70℃下真空濃縮，出水量230Kg左右，得到濃縮物。在攪拌條件下將溫度降至室溫，繼續(xù)攪拌直至生成粉狀結(jié)晶(共28h)。2000rpm離心10min得到產(chǎn)物二甲酸鉀，55℃下干燥20h，得到成品。
將真空濃縮得到pH＝3-4的水和氫氧化鉀配成60％的溶液533Kg加入到反應(yīng)器中，室溫攪拌條件下，緩慢加入85％甲酸溶液至反應(yīng)體系的pH在5左右，將反應(yīng)溫度升至70℃，反應(yīng)2h。
反應(yīng)物在65-70℃下真空濃縮，出水量230Kg左右，得到濃縮物。在攪拌條件下將溫度降至室溫，繼續(xù)攪拌直至生成粉狀結(jié)晶(共25h)。2500rpm離心8min得到產(chǎn)物二甲酸鉀，55℃下干燥20h，得到成品。
將兩次離心后所得母液320Kg加入到反應(yīng)釜中，在室溫攪拌條件下加入240Kg氫氧化鉀，攪拌反應(yīng)20-30min后，緩慢加入85％甲酸溶液至反應(yīng)體系的pH在5左右。將反應(yīng)溫度升至50℃，反應(yīng)3h。
反應(yīng)物在65-70℃下真空濃縮，出水量100Kg左右，得到濃縮物。在攪拌條件下將溫度降至室溫，繼續(xù)攪拌直至生成粉狀結(jié)晶(共20h)。3000rpm離心5min得到產(chǎn)物二甲酸鉀，55℃下干燥20h，得到成品。
本過程總收率為95％，產(chǎn)品經(jīng)過HPLC檢測含量達到97％以上。
實施例4、甲酸與氫氧化鉀反應(yīng)制備二甲酸鉀將甲酸(HCOOH)溶液(含量85％)600Kg用耐酸泵加入到1500L帶有攪拌裝置的夾套式搪瓷反應(yīng)釜中，室溫、75-80rpm攪拌條件下，緩慢加入60％的氫氧化鉀(KOH)溶液533Kg約25-30min加料完畢。然后將反應(yīng)溫度升至60℃，反應(yīng)2h。
余下步驟同實施例3。
本過程總收率為95％，產(chǎn)品經(jīng)過HPLC檢測含量達到97％以上。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)二甲酸鉀的方法，以甲酸和氫氧化鉀或碳酸鉀為原料，其特征在于將80-90％的甲酸溶液與氫氧化鉀或碳酸鉀溶液在45-80℃反應(yīng)2-6h，然后在65-75℃下真空濃縮至反應(yīng)物總體積的1/2-2/3，將濃縮液冷卻到20℃下攪拌結(jié)晶20-28h，得到產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述結(jié)晶后還需經(jīng)過離心分離、干燥步驟得到產(chǎn)品。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述離心分離條件為2000-3000rpm下離心5-10min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述氫氧化鉀或碳酸鉀溶液的質(zhì)量百分比濃度為50-70％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述甲酸溶液質(zhì)量百分比濃度為85％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述甲酸與氫氧化鉀的物質(zhì)的量之比為1.5-2.5∶1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述甲酸與碳酸鉀的物質(zhì)的量之比為3.5-4.5∶1。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述反應(yīng)溫度為60℃。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述真空濃縮所得回收酸水用于配制氫氧化鉀或碳酸鉀溶液。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述結(jié)晶母液用于配制氫氧化鉀或碳酸鉀溶液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生產(chǎn)二甲酸鉀的方法，目的是提供一種高產(chǎn)率、低污染的生產(chǎn)二甲酸鉀的方法。本發(fā)明所提供的生產(chǎn)二甲酸鉀的方法，以甲酸和氫氧化鉀或碳酸鉀為原料，是將80－90％的甲酸溶液與氫氧化鉀或碳酸鉀溶液在45－80℃反應(yīng)2－6h，然后在65－75℃下真空濃縮至反應(yīng)物總體積的1/2－2/3，將濃縮液冷卻到20℃下攪拌結(jié)晶20－28h，得到產(chǎn)品。本發(fā)明工藝簡單，反應(yīng)條件溫和，易于控制，對反應(yīng)設(shè)備要求低；反應(yīng)收率高，最終得率大于94％，純度達97％以上，降低了生產(chǎn)成本；生產(chǎn)過程無廢水、廢氣、廢渣生成，減少環(huán)境污染。本發(fā)明生產(chǎn)的二甲酸鉀具有含量高、流散性好等特點，可以直接用于飼料生產(chǎn)當(dāng)中。
文檔編號C07C55/02GK1704394SQ20041004248
公開日2005年12月7日 申請日期2004年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月26日
發(fā)明者石波, 徐俊寶, 高秀華, 梁平 申請人:北京挑戰(zhàn)農(nóng)業(yè)科技有限公司, 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所