專利名稱：40％煙堿苯系溶液和純煙堿的制備方法及設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種以煙草下腳料為原料，屬于水浸提—離子交換—溶劑萃取工藝模式，適用于制備含量40％煙堿苯系溶液或純煙堿，提及的苯系溶劑可以是二甲苯、甲苯、苯或混苯。
以碎次煙葉、煙梗等下腳料為原料制取煙堿的方法，見諸報導的有水煮、干餾、離子交換或溶劑萃取。
它們都或多或少存在一些缺陷，或步驟繁瑣，或能耗大，或工藝要求苛刻，或溶劑、廢水污染環境等等。
迄今為止，煙堿的商品以純煙堿及其鹽類的形式出現。由于純煙堿生產工藝難度高，市場價格昂貴，限制了它的用途，所以大量是以硫酸煙堿作為商品出售，含量有20％～40％兩種規格。
CN94110582.2提出了動態逆流連續水浸取，離子交換樹脂酸性吸附堿性洗脫，固相有機溶劑淋萃吸附，酸性液反淋萃成鹽的改進工藝。它較之前述諸法減少了污染降低了能耗，具有工業化價值。但是仍有不足1、其最終產品仍是以硫酸煙堿為主的煙堿鹽，硫酸作為煙堿的載體，可保護煙堿在貯運期的穩定。但對用戶來說，并不理想，因為在應用時還需要經過堿化—萃取方可。
2、其動態逆流連續提取，是以夾套蒸汽加熱，不利于熱量傳遞。
3、離子交換的工作當量遠未達到樹脂的能力，僅為0.5mgE/g濕樹脂。
本發明的目的在于提供一種全新技術方案，制造時一步到位，制成可直接復配煙堿乳油的40％苯系溶液；如果需要純煙堿，真空蒸餾脫去溶劑即可。本技術方案工藝周期更短，設備利用率更高，產品質量更純，無溶劑污染，同樣工藝設備投資，產量卻可翻番。
本發明目的是通過如下技術方案實施的通過帶蒸汽分布孔的空心攪拌軸，實現了均勻、高效的直接蒸汽加熱下連續水浸提工藝，煙草下腳料與浸提水逆向流動，煙水重量比為1∶1～2，水溫30～50℃，煙草下腳料在浸出器中的滯留時間為20～60min。
去渣后的煙草水浸提液中，含有1～2％鈣和鎂的有機酸鹽，通過以硫酸酸化至pH2～3，使鈣鎂離子以硫酸鹽形式沉淀出來，濾除沉淀后得澄清煙草水浸提液，可提高離子交換效果。
用堿液淋洗離子交換樹脂，將煙堿洗脫，本發明采用揮發性堿氫氧化銨與非揮發性堿氫氧化鈉或氫氧化鉀這樣一種混合堿液，總堿濃度為4～10％，二者的重量比為2～20∶1，洗脫液含煙堿量可達4～8％。
堿性洗脫液減壓下蒸發濃縮至煙堿含量達20～30％后，與苯系溶劑行多級離心萃取，濃液與苯系溶液，重量比為1∶1～3，可得40％的煙堿苯系溶液，可直接作為復配的煙堿原料出售，因無溶劑回收工序，所以無溶劑乳化及回收過程產生的不可避免的污染環境問題。
常規真空蒸餾脫去溶劑，可以按需獲得更高濃度的煙堿溶液，在100.4～100.8KPa負壓下蒸餾，可獲得100％純度的無色澄明油狀液體純煙堿。
提及的苯系溶劑，可以是常用的二甲苯，也可以是甲苯、苯、混苯，效果一致。
本技術方案煙草下腳料水浸提取器的攪拌軸是空心的，軸上帶有蒸冷分布孔。
本發明的效果是1、提供了40％煙堿苯系溶液新品種，例如，常用的40％二甲苯或甲苯溶液，從根本上避免了大量酸堿的處理浪費和由此而帶來的污染，為生物農藥—煙堿乳油系列產品提供可直接復配的煙堿原料。
2、采用改進的動態連續浸提工藝，進一步縮小煙水比，由已有技術的1∶2～5，減為1∶1～2，浸泡時間也有明顯縮短，水提液中煙堿含量成倍提高，使濃縮負荷量減少50％。
3、采用水浸液脫鈣工藝，使樹脂工作當量由已有技術的5～8g純煙堿/100g濕樹脂提高到14～17g純煙堿/100g濕樹脂，即由0.5mgE/g濕樹脂提高到1mgE/g濕樹脂。
4、采用大孔樹脂，使煙堿的吸附和洗脫更易進行，節約洗脫劑50％左右，并延緩了因有機物污染而引起的樹脂能力衰減周期。
5、采用以揮發性堿為主的混合堿洗脫使洗脫液減壓濃縮后氨氣逸失，僅余非揮發性堿保持一定的堿性以利于萃取，又可避免濃縮液粘稠度太大而不利于萃取。
6、采用蒸發濃縮至煙堿含量為20～30％的高濃度堿性溶液為萃取對象，萃取物量少僅為已有技術的1/100～1/150，離心萃取后的萃取相即為產品—40％煙堿苯系溶液。因采用離心萃取和無溶劑回收，每級萃取液分離完全，無污染。
7、產品純度高，未檢出基它有機雜質。真空蒸餾生產純煙堿的方法簡易可行，因而成本大幅度降低。
8、本發明的技術方案，工藝周期短、節能、無污染，可實施大規模(例如，500噸/年以上)的工業化生產。
以下結合附圖和實施例對本發明作進一步闡述
圖1是本發明的工藝流程示意圖；圖2是動態連續浸提器的結構示意圖。
圖中1是煙草下腳料進口、2是水進口、3是蒸汽進口、4是浸提液出口、5是廢煙渣出口、6是帶蒸汽分布孔的空心攪拌軸。
實施例一(1)收浸提煙草下腳料(碎煙葉、梗)1000g(煙堿含量2.5％)，水2000g，動態逆流連續浸提器中浸取，直接蒸汽自空心攪拌軸中緩緩通入，維持液溫40℃±，控制攪拌轉速，使浸提過程運行40min左右，提畢，凈化除渣，得棕色清液2000g，硅鎢酸沉淀法測定，煙堿含量1.20％，水提率96％。
(2)脫鈣水提清液用硫酸調節至PH2～3，充分攪勻硫酸鈣鎂沉出，濾得酸性清液2059g，含煙堿1.15％。
(3)離子交換交換柱25×300mm，裝填100g經處理后的大孔強酸型陽離子交換樹脂D001-CC，樹脂含水50～60％，脫鈣后的酸性清液通過交換柱，吸附得純煙堿16.12g。
(4)混合堿洗脫用混合堿淋洗樹脂，總堿含量6％，其中NH3∶NaOH＝4∶1，得煙堿堿性液220g，含煙堿6.80％，和150g含煙堿0.35％的二級流份，淡流份循環套用，洗脫率為96.05％。
(5)蒸發濃縮堿性洗脫液的濃流份，經負壓87.78～90.44KPa蒸餾，加熱脫水濃縮至煙堿含量達28.5％，得濃縮液52.0g。
(6)多級離心萃取把濃縮液萃分成5份，用10g二甲萃對該濃縮液連續進行離心萃取得16.9g透明淺棕紅色煙堿二甲苯溶液，含煙堿41.10％，萃余液循環萃取回收后，綜合萃取收率達95％。經氣相色譜法測定除煙堿與二甲苯三個異構體外未檢出任何雜質峰，40％煙堿二甲苯液經54±2℃恒溫，煙堿含量不變，可滿足商品貯存期兩年的要求。
(7)真空精餾把煙堿二甲萃溶液于真空下脫去溶劑，脫溶后得棕紅色透明殘液6.8g，含煙堿100％，繼續蒸出煙堿，得無色澄明液體6.8g。
實施例二；樹脂改用D61，混合堿改為總堿4％，NH3∶NaOH＝2∶1，萃取溶劑甲苯，其余同例一，最后得煙堿甲苯液16.6g，含煙堿40.7％，真空精餾后得純煙堿6.3g。
實施例三煙水比為1∶1.5，提取溫度30℃，滯留時間60min，得棕色清液1500g，含煙堿1.55％，提取率96.0％，混合堿總堿度6％，NH3∶NaOH＝5∶1，萃取溶劑用苯，濃液∶溶劑為1∶2其余同例一，最后得煙堿苯溶液16.7g，含煙堿41％，真空精餾后得純煙堿6.4g。
實施例四煙水比為1∶1，樹脂為D72，混合堿總堿8％，NH3∶NaOH＝10∶1，萃取溶劑用混苯，濃液∶溶劑為1∶1，其余同例三，最后得煙堿混苯溶液16.6g，含煙堿39.9％，真空精餾后得純煙堿6.5g。
實施例五水浸提溫度50℃，滯留時間20min，得棕色清液1500g，含堿堿1.58％，提取率98.75％，溶劑用二甲苯，濃液∶溶劑為1∶3，最后得煙堿二甲苯液16.8g，含煙堿42.11％，真空精餾后得純煙堿6.7g。
權利要求
1.一種以煙草下腳料為原料，屬于水浸提—離子交換—溶劑萃取工藝模式的40％煙堿苯系溶液和純煙堿的制備方法，其特征是a、直接蒸汽加熱下連續水浸提工藝，b、水浸提液經脫鈣處理后再離子交換，c、揮發性—非揮發性混合堿洗脫，d、堿洗液濃縮后用苯系溶劑多級離心萃取，e、真空蒸餾。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征是所述的直接蒸汽加熱下連續水浸提工藝，是指煙草下腳料與浸提用水逆向運動，煙水重量比為1∶1～2，直接蒸汽加熱，水溫30～50℃，煙草下腳料在浸出器滯留時間為20～60min。
3.按照權利要求1所述的方法，其特征是水浸提液用硫酸酸化至pH2～3，濾除沉淀后再行離子交換。
4.按照權利要求1所述的方法，其特征是離子交換后用揮發性—非揮性混合堿洗脫，總堿濃度為4～10％，二者重量比為2～20∶1。
5.按照權利要求1所述的方法，其特征是堿性洗脫液減壓下蒸發至煙堿含量達20～30％后，再行苯系溶劑多級離心萃取，水液與苯系溶劑重量比為1∶1～3。
6.按照權利要求1所述的方法，其特征是所述的苯系溶劑可以是二甲苯、甲苯、苯或混苯。
7.一種實現權利要求1所述方法的設備，其特征是煙草下腳料水浸提取器的攪拌軸是空心的，軸上帶有蒸汽分布孔。
全文摘要
一種以煙草下腳料為原料，直接蒸汽加熱下連續逆流水浸提，水提液脫鈣，大孔樹脂離子交換，揮發性—非揮發性混合堿洗脫，洗脫液濃縮后用苯系溶劑多級離心萃取，得40％±的煙堿溶液新品種，可直接供生物農藥復配使用，真空蒸餾可得純煙堿。各步均得較高濃度煙堿溶液，工藝周期短，節能，方法簡易可行，產品得率高純度好，成本大幅度降低，避免了大量酸堿處理的浪費，無溶劑回收，因而無污染，適于工業化采用。
文檔編號C07D401/04GK1136563SQ9511046
公開日1996年11月27日 申請日期1995年5月19日 優先權日1995年5月19日
發明者林芝毅 申請人:林芝毅