糖精钠生产工艺评述

糖精钠生产工艺评述
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广东化工
2007年第1期
第34卷总第165期
糖精钠生产工艺评述
李美菊,蒲帅天,张万青,苏鸿钧
(开封市华星化工厂,河南开封475003)
【摘要】对糖精钠四种生产工艺进行了论述,并着重论述了甲苯法和苯酐法两种工艺,对两种工艺从产品收率,产品质量,污
染及治理等方面进行了评述.
【关键词】糖精钠;甲苯;甲苯法;苯酐;苯酐法DiscussingabouttheProductionTechnicsofSaccharinSodium
LiMeiju,PuShuaitian,ZhangWanqing,SuHongjun (KaifengHuaxingChemicalFactory,Kaifeng475003,China)
discussedemphatically.Alsotheyields,thequalities,thepollutionsandthecounter-measure softwoproducingmethodswerecompared.
Keywords:saccharinsodium;toluene;toluenemethod;phthalicanhydride;phthalicanhydri demethod
糖精钠又名邻磺酰苯甲酰亚胺钠,于1879年开发,是最先
应用的人工合成非营养型甜味剂,通常含两分子结晶水,溶于
水,在稀溶液中的甜度为蔗糖的500倍,浓度大时有苦味,在
酸性条件下加热,甜味消失,并可形成苦味的邻氨基磺酰苯甲
酸….凶其低热量,不为人体吸收,可随大小便一路自动排出
等特点被肥胖病,高血脂,糖尿病和龋齿等患者用作食糖替代
品.另外也可用作电镀镍铬的增亮剂,血液循环测定剂【2】,渗透剂等,用途相当普遍.
糖精钠生产工艺有多种,按生产采纳的要紧原料划分可分
为甲苯法,苯酐法,邻甲基苯胺法和苯酐二硫化物法.
1生产工艺
甲苯法是糖精发明者Fakllerg最先采纳的方式,后人进行
_『多次改良,成为生产糖精钠较简便的方式,也是我国较早生产糖精钠的方式.其要紧生产原料有无水甲苯,氯磺酸,氨水, 活性炭,液体氢氧化钠,盐酸,高锰酸钾,亚硫酸钠和碳酸氢
钠等,包括氯磺化,胺化,氧化,酸析,中和等化学反映.
将无水甲苯慢慢加入装有氯磺酸的氯磺化锅中,低温反映,
加完后反映3h,反映完毕,冷却,使氯磺酸完全分解,放出酸液,然后将所得的磺酰氯油状物进行水洗,于?l5～?20"C冷冻
锅内预先放入氨水,加入邻甲苯磺酰氯,在60"C反映2h,冷却,过滤,滤饼经活性炭脱色,在精制锅中别离用盐酸和氢氧
化钠溶液精制,得邻甲苯磺酰胺j.将邻甲苯磺酰胺,水和液
体氢氧化钠加入氧化锅内,于25～35℃将高锰酸钾分次投入, 加毕,保温反映7h,降温至250C,慢慢加入亚硫酸钠溶液至
氧化溶液呈无色为止,过滤,含二氧化锰滤饼水洗至无甜味时, 归并滤液,加稀盐酸至pH为3,析出未氧化物,过滤,滤液中
加入浓盐酸至完全析出沉淀,过滤,滤饼用微酸水洗涤,最后
碳酸氢钠,加热溶解反映,在反映温度达70℃时调剂反映液至中性,趁热过滤,滤液经结晶,干燥即得糖精钠成品.
甲苯法生产糖精钠的工艺流程见图1.
【作者简介】李美菊(1967?).女.河南开封人,工程师.要紧从事有机化工产品的生产与研究.
2007年第1期
第34卷总第165期
广东化工
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氯磺酸
————————
●
甲苯
—-——-----
■'
盐酸废酸水
水,氢氧化钠
高锰酸钾
废酸水
兰回一—一I胺化反映l——+
含氨,铵盐等废水废活性炭
盐酸或
—————-----
●
氢氧化钠
圉圈竺圈一叵H
图1甲苯法生产糖精钠工艺流程图
该法的要紧特点是原料来源普遍,工艺成熟,反映简单,
生产技术易于把握.有采纳铬酸氧化邻甲苯磺酰胺的,也有采
用电解法将邻甲苯磺酰胺进行电解的,从而达到节约原料,减
少污染,降低劳动强度的目的.
苯酐法为我国独创,所用原料有苯酐,甲醇,氨水,液体
氢氧化钠,液氯,盐酸,硫酸,亚硝酸钠,硫酸铜,液体二氧
化硫,甲苯,碳酸氢钠,活性炭等,包括酰胺化,霍夫曼降级,
醋化,重氮,置换,氯化,胺化,酸析,中和等化学反映.
将苯酐和冷冻的氨水依次加入酰胺化反映锅内,升温后缓
慢加入氢氧化钠溶液,调pH=l1～l2,保温0.5h反映,再排氨
3.5h,得邻甲酰胺苯甲酸钠溶液(简称酰胺化液).在酯化锅内
将酰胺化液降温后,加入冷冻的甲醇和次氯酸钠溶液,在0*C
下反映45min后升温至30*(2,以淀粉碘化钾溶液测试呈无色反应,然后加入适量的亚硫酸氢钠溶液,料液转稀后,再加入热
水溶解,静置后分离,过滤,分取油层得邻氨基苯甲酸甲酯(简
称甲酯).先将由水,硫酸与盐酸配制好的混酸置于重氮锅内,
冷却后开始缓加甲酯和亚硝酸钠溶液的混合液,重氮温度维持在25"C以下,反映终点时淀粉碘化钾溶液显淡紫色,产物为邻硫酸(盐酸)重氮苯甲酸甲酯溶液(简称重氮液).在置换锅内
将重氮液降温至IO*C,加入硫酸铜,通二氧化硫进行置换,析
出邻亚磺酸苯甲酸甲酯,约lh后用H酸测试反映终点应褪色. 然后加入甲苯,通氯气氯化,以2%联苯胺乙醇溶液测试显深墨绿色为终点,静置分层,有机层为邻甲酸甲酯苯磺酰氯甲苯溶
液(简称磺酰氯).依次将磺酰氯和水加入胺化锅,在10*C时
加氨水胺化,温度可达7O℃,pH值9以上,静置后取基层铵
盐液为邻甲酰苯磺酰亚胺铵溶液(简称胺化液).将胺化液放入酸碱化锅内,加入甲苯和3O%的盐酸到pH值为1,酸析后降温
溶液加热,加入碳酸氢钠中和,调pH值至3.8-.-,4,静置后取
水层,加活性炭脱色,过滤,调滤液pH值至7,在70~75"C
减压浓缩,趁热过滤,滤液经结晶,干燥得糖精钠J.
苯酐法生产糖精钠的工艺流程见图2.
氢氧化钠甲醇氢氧化钠
苯酐III
圈一区亟一圈氨水l酰胺化反映l—+I霍夫曼降级或醇化反映l—+1分离过滤l —————+llllll
I
氨尾气
三卤一回一II
含硫酸铜废酸水甲苯废酸水
图2苯酐法生产糖精钠工艺流程图
活性炭费渣成品
回
圈
甲一
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2007年第1期
第34卷总第165期
该法的要紧特点是产品收率高,产品质量稳固且有保证,
析反映,能够取得固体邻甲酸甲酯苯磺酰氯或不溶性糖精,两
者都能够用作农药中间体.
邻甲基苯胺法所用原料为邻甲基苯胺,亚硝酸钠,硫酸,
铜粉,二氧化硫,液氯,氨水,活性炭,液体氢氧化钠,盐酸,
高锰酸钾,亚硫酸钠和碳酸氢钠等,要紧化学反映有:重氮,
置换,氯化,胺化,氧化,酸析与中和等.
该生产方式采纳邻甲基苯胺先在酸性条件下与亚硝酸钠发
生重氮反映,然后通二氧化硫进行置换,用液氯进行氯化,从
而取得邻甲苯磺酰氯,然后与甲苯法相同,通过胺化,氧化,
酸析和中和反映,取得糖精钠.
1+4苯酐二硫化物法
该生产方式所用要紧原料为苯酐,氨水,液体氢氧化钠,
液氯,硫酸,盐酸,铜粉,亚硝酸钠,二硫化钠,甲醇,碳酸
氢钠等,进行的要紧化学反映有酰胺化,霍夫曼降级,重氮,
置换,酯化,氯化,氨化,酸析和中和等.
苯酐先与氨水和氢氧化钠进行酰胺化反映,以后在碱性条
件下与次氯酸钠进行霍夫曼降级反映制得邻氨基苯甲酸,邻氨基苯甲酸与亚硝酸钠在酸性条件下进行重氰反映,接着与二硫化钠进行置换反映取得邻二硫二苯甲酸,邻二硫二苯甲酸与甲醇酯化反映后再被液氯氯化,其后与苯酐法相同,进行胺化,
酸析和中和反映,生成糖精钠.
2生产工艺评述
上述邻甲基苯胺法受到原料邻甲基苯胺来源限制,原料成
硫二苯甲酸结构上的空间障碍,与甲醇酯化需在高压釜中进行, 反映条件较苛刻,对反映设备要求太高,只进行过中试,也没
有实现工业化生产.因此,仅就甲苯法和苯酐法两种工艺加以
评述.
甲苯法以甲苯为原料与氯磺酸进行氯磺化时,有近一半的
对甲苯磺酰氯副产物生成,邻甲苯磺酰氯胺化成邻甲苯磺酰胺的收率仅为75~78%,因此,甲苯法生产糖精钠的总收率不足
40%.苯酐法的生产进程中尽管也存在各类类型的副反映发生, 但其总的收率可达80%以上,比甲苯法收率提高一倍以上,故但就收率而言苯酐法较优.
甲苯法生产糖精钠的进程中生成中间产品邻甲苯磺酰胺,
邻甲苯磺酰胺氧化,酸析后生成不溶性糖精,在实际生产进程中往往氧化不完全,分离时也不能完全将未反映的邻甲苯磺酰
在对甲苯磺酰胺,对产品质量阻碍专门大,欧洲和美国等国家和地域关于糖精钠中邻(或对)甲苯磺酰胺含量指标要求甚严,
比较难以操纵.苯酐法生产那么不存在类似产物,产品质量优于甲苯法.
甲苯法生产进程中存在氯化氢尾气,含氯磺酸,硫酸或盐
酸等废酸水,含氨,铵盐等废水,废碱水,含邻甲苯磺酰胺活
性炭废渣,二氧化锰废渣等,这些废物除氯化氢尾气可用水吸收成盐酸,二氧化锰经处置作为副产品外,其他都不易回收或处置.
苯酐法生产进程中存在的废物有:碱母液废水,含硫酸铜
废酸水,含不溶性糖精废酸水,氨尾气,二氧化氮尾气,二氧
化硫尾气,氯尾气,活性炭废渣,蒸甲苯废渣等,工艺废水量
比甲苯法少一倍.碱母液废水可先回收甲醇,以后与含硫酸铜
大,尾气回下班作是个重点,可回收亚硫酸钠,次氯酸钠,亚
硝酸钠及氨水.活性炭废渣可再生利用;蒸甲苯废渣可作防水建材辅助材料.回收的产物可作为原料继续利用,也可作为产品销售.
3结论
用苯酐法生产糖精钠,在产品收率,产品质量和污染治理
等方面有着其他方式不可比拟的优势,是比较适宜的生产方式,
但目前也仍然存在需要克服的难题,例如甲酯现有的沉降分离
方式需要的时刻太长,至少需要24h,因从而延长了生产周期e
氨尾气和二氧化氮尾气吸收后的再利用,废酸水中溶解的不溶
性糖精的回收,回收邻氨基苯甲酸以后的废水中还含有部份
Na~和cu2+,从而会阻碍到废水的生化处置等问题还有待完全
的解决.
参考文献
…凌关庭.食物添加剂手册【M].北京:化学工业出版社.l997.l8O.
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艺评述【J】.广东化工,2007,34(1):70-72.)～]。