一种利用金属钠制备甲醇钠的新工艺

摘要

本发明属于甲醇钠的制备工艺技术领域，尤其是一种利用金属钠制备甲醇钠的新工艺，解决了现有甲醇钠生产工艺或生产成本高，操作危险性大，或生产过程可逆，产品质量差，能耗大等问题，所述固体甲醇钠的精制工艺，包括以下步骤：将原料金属钠和甲醇加入到反应釜中，搅拌反应得甲醇钠粗品和氢气；将甲醇的气相冷却回用，将氮气和氢气引自高空排放；将甲醇钠粗品经常压蒸馏后，进行真空干燥，即得高纯度甲醇钠。本发明原料利用率高，反应转化率高，可以实现高收率，减少物料浪费，有效的降低了反应成本，制得的甲醇钠纯度高，游离碱含量低。

说明书

技术领域

本发明涉及甲醇钠的制备工艺技术领域，尤其涉及一种利用金属钠制备甲醇钠的新工艺。

背景技术

甲醇钠的传统生产方法有金属钠法和碱法，分别用金属钠和氢氧化钠与甲醇反应来制取甲醇钠，并已实现工业化生产。金属钠法是采用金属钠与甲醇反应来生产甲醇钠，反应方程式为：

2Na+2CH3OH→2CH3ONa+H2↑

金属钠法生产甲醇钠可以采用连续或间歇生产方式，工艺流程相对简单，得到的液体甲醇钠中游离碱含量低。金属钠法的间歇工艺是在氮气环境中进行反应，首先将金属钠加入反应釜中，然后滴加甲醇；反应初期甲醇滴加速度不宜过快，防止放热量过多导致反应温度上升，甲醇大量蒸发，反应后期可加快滴加速度来提高反应温度；间歇生产工艺流程，制得的甲醇钠溶液的产率可达到98％以上，游离碱含量小于0.5％，间歇工艺只适用于小批量生产。金属钠法的连续生产工艺是将金属钠分散在与醇不互溶的惰性有机溶剂中，连续加入反应釜，在20～75℃下与甲醇混合反应，制得甲醇钠；该法需要使用惰性有机溶剂来分散金属钠，反应完成后需要去除产品中的惰性溶剂，过程复杂。基于上述陈述，针对现有金属钠法生产甲醇钠工艺中的不足，本发明提出了一种利用金属钠制备甲醇钠的新工艺。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有甲醇钠生产工艺或生产成本高，操作危险性大，或生产过程可逆，产品质量差，能耗大等问题，而提出的一种利用金属钠制备甲醇钠的新工艺。

一种利用金属钠制备甲醇钠的新工艺，包括以下步骤：

S1、先将原料甲醇加入甲醇计量槽中，将原料金属钠加入到反应釜中，向反应釜中通氮气，在氮气保护下，冰浴条件下，将计量槽中的甲醇加入到反应釜中，搅拌反应至无气泡产生后，缓慢升温至72～85℃，得甲醇钠粗品和氢气；

S2、将步骤S1中反应生成的氢气、甲醇的气相以及保护气体氮气经冷凝器冷却后，甲醇回用于甲醇计量槽，氮气和氢气引自高空排放；

S3、将步骤S1中甲醇钠粗品经澄清槽澄清排出未反应的钠渣回用于反应釜中，将澄清后的甲醇钠送入真空耙式干燥机中，常压蒸馏后甲醇的气相经冷凝器冷却回用于甲醇计量槽中；

S4、将步骤S3中蒸馏得到的甲醇钠进行真空干燥，干燥后的甲醇钠进入包装工序，包装完成即得高纯度甲醇钠产品。

优选的，所述步骤S1中金属钠和甲醇的质量比为1:8～12,甲醇的加入速率为0.3～3ml/min。

优选的，所述步骤S1中升温速率为8～15℃/h。

优选的，所述步骤S2和步骤S3中冷凝器包括一级水冷式冷凝器和二级盐水冷凝器，其中一级水冷式冷凝器的冷却温度为38～45℃，二级盐水冷凝器的冷却温度为20～30℃。

优选的，所述步骤S3中的蒸馏温度为70～90℃。

优选的，所述步骤S4中真空干燥的温度为140～160℃，搅拌速率为800～1000r/min。

本发明提出的一种利用金属钠制备甲醇钠的新工艺，具有以下有益效果：

1、本发明通过合理的控制反应温度和甲醇的滴加速率，有效的控制了反应的平稳进行，制得的甲醇钠纯度高，游离碱含量低，整个反应在氮气保护的密闭环境中进行，安全性好，克服了传统甲醇与金属钠反应剧烈、操作危险的问题。

2、本发明通过设置一级水冷式冷凝器和二级盐水冷凝器，能够有效的回收未反应尽的甲醇，并将其回用于反应，通过设置澄清槽回收未反应尽的钠渣，并将其回用于反应，原料利用率高，反应转化率高，可以实现高收率，减少物料浪费，有效的降低了反应成本。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

实施例一

本发明提出的一种利用金属钠制备甲醇钠的新工艺，包括以下步骤：

S1、先将原料甲醇加入甲醇计量槽中，将原料金属钠加入到反应釜中，向反应釜中通氮气，在氮气保护下，冰浴条件下，将计量槽中的甲醇加入到反应釜中，搅拌反应至无气泡产生后，缓慢升温至72℃，得甲醇钠粗品和氢气；其中金属钠和甲醇的质量比为1:8，甲醇的加入速率为0.3ml/min，升温速率为8℃/h；

S2、将步骤S1中反应生成的氢气、甲醇的气相以及保护气体氮气先经一级水冷式冷凝器冷却至38℃，再经二级盐水冷凝器冷却至20℃，冷却后的甲醇回用于甲醇计量槽，氮气和氢气引自高空排放；

S3、将步骤S1中甲醇钠粗品经澄清槽澄清排出未反应的钠渣回用于反应釜中，将澄清后的甲醇钠送入真空耙式干燥机中，在70℃的温度下，经常压蒸馏后甲醇的气相先经一级水冷式冷凝器冷却至38℃，再经二级盐水冷凝器冷却至20℃，冷却后甲醇回用于甲醇计量槽中；

S4、将步骤S3中蒸馏得到的甲醇钠在温度为140℃，搅拌速率为800r/min条件下进行真空干燥，干燥后的甲醇钠进入包装工序，包装完成即得高纯度甲醇钠产品。

实施例二

本发明提出的一种利用金属钠制备甲醇钠的新工艺，包括以下步骤：

S1、先将原料甲醇加入甲醇计量槽中，将原料金属钠加入到反应釜中，向反应釜中通氮气，在氮气保护下，冰浴条件下，将计量槽中的甲醇加入到反应釜中，搅拌反应至无气泡产生后，缓慢升温至78℃，得甲醇钠粗品和氢气；其中金属钠和甲醇的质量比为1:10，甲醇的加入速率为1.8ml/min，升温速率为12℃/h；

S2、将步骤S1中反应生成的氢气、甲醇的气相以及保护气体氮气先经一级水冷式冷凝器冷却至42℃，再经二级盐水冷凝器冷却至25℃，冷却后的甲醇回用于甲醇计量槽，氮气和氢气引自高空排放；

S3、将步骤S1中甲醇钠粗品经澄清槽澄清排出未反应的钠渣回用于反应釜中，将澄清后的甲醇钠送入真空耙式干燥机中，在80℃的温度下，经常压蒸馏后甲醇的气相先经一级水冷式冷凝器冷却至42℃，再经二级盐水冷凝器冷却至25℃，冷却后甲醇回用于甲醇计量槽中；

S4、将步骤S3中蒸馏得到的甲醇钠在温度为150℃，搅拌速率为900r/min条件下进行真空干燥，干燥后的甲醇钠进入包装工序，包装完成即得高纯度甲醇钠产品。

实施例三

本发明提出的一种利用金属钠制备甲醇钠的新工艺，包括以下步骤：

S1、先将原料甲醇加入甲醇计量槽中，将原料金属钠加入到反应釜中，向反应釜中通氮气，在氮气保护下，冰浴条件下，将计量槽中的甲醇加入到反应釜中，搅拌反应至无气泡产生后，缓慢升温至85℃，得甲醇钠粗品和氢气；其中金属钠和甲醇的质量比为1:12，甲醇的加入速率为3ml/min，升温速率为15℃/h；

S2、将步骤S1中反应生成的氢气、甲醇的气相以及保护气体氮气先经一级水冷式冷凝器冷却至45℃，再经二级盐水冷凝器冷却至30℃，冷却后的甲醇回用于甲醇计量槽，氮气和氢气引自高空排放；

S3、将步骤S1中甲醇钠粗品经澄清槽澄清排出未反应的钠渣回用于反应釜中，将澄清后的甲醇钠送入真空耙式干燥机中，在90℃的温度下，经常压蒸馏后甲醇的气相先经一级水冷式冷凝器冷却至45℃，再经二级盐水冷凝器冷却至30℃，冷却后甲醇回用于甲醇计量槽中；

S4、将步骤S3中蒸馏得到的甲醇钠在温度为160℃，搅拌速率为1000r/min条件下进行真空干燥，干燥后的甲醇钠进入包装工序，包装完成即得高纯度甲醇钠产品。

对比例一

本发明提出的一种利用金属钠制备甲醇钠的新工艺，包括以下步骤：

S1、先将原料甲醇加入甲醇计量槽中，将原料金属钠加入到反应釜中，向反应釜中通氮气，在氮气保护下，冰浴条件下，将计量槽中的甲醇加入到反应釜中，搅拌反应至无气泡产生后，缓慢升温至72℃，得甲醇钠粗品和氢气；其中金属钠和甲醇的质量比为1:8，甲醇的加入速率为0.3ml/mi，升温速率为8℃/hn；

S2、将步骤S1中反应生成的氢气、甲醇的气相以及保护气体氮气经水冷式冷凝器冷却至38℃，冷却后的甲醇回用于甲醇计量槽，氮气和氢气引自高空排放；

S3、将步骤S1中甲醇钠粗品经澄清槽澄清排出未反应的钠渣回用于反应釜中，将澄清后的甲醇钠送入真空耙式干燥机中，在70℃的温度下，经常压蒸馏后甲醇的气相经水冷式冷凝器冷却至38℃，冷却后甲醇回用于甲醇计量槽中；

S4、将步骤S3中蒸馏得到的甲醇钠在温度为140℃，搅拌速率为800r/min条件下进行真空干燥，干燥后的甲醇钠进入包装工序，包装完成即得高纯度甲醇钠产品。

对比例二

本发明提出的一种利用金属钠制备甲醇钠的新工艺，包括以下步骤：

S1、先将原料甲醇加入甲醇计量槽中，将原料金属钠加入到反应釜中，向反应釜中通氮气，在氮气保护下，冰浴条件下，将计量槽中的甲醇加入到反应釜中，搅拌反应至无气泡产生后，缓慢升温至72℃，得甲醇钠粗品和氢气；其中金属钠和甲醇的质量比为1:8，甲醇的加入速率为0.3ml/min，升温速率为8℃/h；

S2、将步骤S1中反应生成的氢气、甲醇的气相以及保护气体氮气经盐水冷凝器冷却至20℃，冷却后的甲醇回用于甲醇计量槽，氮气和氢气引自高空排放；

S3、将步骤S1中甲醇钠粗品经澄清槽澄清排出未反应的钠渣回用于反应釜中，将澄清后的甲醇钠送入真空耙式干燥机中，在70℃的温度下，经常压蒸馏后甲醇的气相经盐水冷凝器冷却至20℃，冷却后甲醇回用于甲醇计量槽中；

S4、将步骤S3中蒸馏得到的甲醇钠在温度为140℃，搅拌速率为800r/min条件下进行真空干燥，干燥后的甲醇钠进入包装工序，包装完成即得高纯度甲醇钠产品。

对比例三

本发明提出的一种利用金属钠制备甲醇钠的新工艺，包括以下步骤：

S1、先将原料甲醇加入甲醇计量槽中，将原料金属钠加入到反应釜中，向反应釜中通氮气，在氮气保护下，冰浴条件下，将计量槽中的甲醇加入到反应釜中，搅拌反应至无气泡产生后，缓慢升温至72℃，得甲醇钠粗品和氢气；其中金属钠和甲醇的质量比为1:8，甲醇的加入速率为0.1ml/min，升温速率为8℃/h；

S2、将步骤S1中反应生成的氢气、甲醇的气相以及保护气体氮气先经一级水冷式冷凝器冷却至38℃，再经二级盐水冷凝器冷却至20℃，冷却后的甲醇回用于甲醇计量槽，氮气和氢气引自高空排放；

S3、将步骤S1中甲醇钠粗品经澄清槽澄清排出未反应的钠渣回用于反应釜中，将澄清后的甲醇钠送入真空耙式干燥机中，在70℃的温度下，经常压蒸馏后甲醇的气相先经一级水冷式冷凝器冷却至38℃，再经二级盐水冷凝器冷却至20℃，冷却后甲醇回用于甲醇计量槽中；

S4、将步骤S3中蒸馏得到的甲醇钠在温度为140℃，搅拌速率为800r/min条件下进行真空干燥，干燥后的甲醇钠进入包装工序，包装完成即得高纯度甲醇钠产品。

对比例四

本发明提出的一种利用金属钠制备甲醇钠的新工艺，包括以下步骤：

S1、先将原料甲醇加入甲醇计量槽中，将原料金属钠加入到反应釜中，向反应釜中通氮气，在氮气保护下，冰浴条件下，将计量槽中的甲醇加入到反应釜中，搅拌反应至无气泡产生后，缓慢升温至72℃，得甲醇钠粗品和氢气；其中金属钠和甲醇的质量比为1:12，甲醇的加入速率为3.5ml/min，升温速率为8℃/h；

S2、将步骤S1中反应生成的氢气、甲醇的气相以及保护气体氮气先经一级水冷式冷凝器冷却至45℃，再经二级盐水冷凝器冷却至30℃，冷却后的甲醇回用于甲醇计量槽，氮气和氢气引自高空排放；

S3、将步骤S1中甲醇钠粗品经澄清槽澄清排出未反应的钠渣回用于反应釜中，将澄清后的甲醇钠送入真空耙式干燥机中，在90℃的温度下，经常压蒸馏后甲醇的气相先经一级水冷式冷凝器冷却至45℃，再经二级盐水冷凝器冷却至30℃，冷却后甲醇回用于甲醇计量槽中；

S4、将步骤S3中蒸馏得到的甲醇钠在温度为160℃，搅拌速率为1000r/min条件下进行真空干燥，干燥后的甲醇钠进入包装工序，包装完成即得高纯度甲醇钠产品。

分别测试实施例一～三以及对比例一～四中制备的甲醇钠产品的纯度和性能，得出如下结果：

表1：

由表1可知：本发明实施例一～三中制备的甲醇钠收率高，纯度高，游离碱含量最低仅为0.38，产品质量高，可广泛应用于药物合成；

由实施例一和对比例一、二可知，本发明设置两极冷凝器，并设置合理的冷却温度，能够高效的回收甲醇并回用于反应中，能够有效提高甲醇的利用率，降低反应成本；

由实施例一、对比例三和实施例三、对比例四可知，本发明通过设置合理的甲醇加入速率，能够有效保证反应的平稳进行，制得的甲醇纯度高，游离碱含量低。

另外，本发明中，甲醇和金属钠先在冰浴条件下反应，有效的保证了操作的安全性，然后进行缓慢升温处理，有效的保证了反应的收率和产物的纯度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。