一種流動床合成氨基乙酸的環保清潔工藝方法
2023-12-05 22:12:06 2
專利名稱：一種流動床合成氨基乙酸的環保清潔工藝方法
一種流動床合成氨基乙酸的環保清潔工藝方法。用於醫藥化工原料咪唑酸乙酯等的生產，屬醫藥化工原料的生產方法。
氨基乙酸是重要的醫藥化工原料。單獨使用和與穀氨酸鈉等配合使用作調味劑，也用於合成酒、釀造製品；在醫藥方面，可用作胺基酸製劑、金黴素的緩衝劑和作為金森氏病藥物L-多巴的合成原料；還可用作奶油、人造奶油和乾酪的添加劑，以延長其保質期；在有機合成和生物化學中用作生化試劑和溶劑。
生產氨基乙酸的現有工藝方法主要有1、氯乙酸氨化法。先將烏洛託品全部投入反應釜內，然後加入氨水，再滴加氯乙酸，在30～50℃下進行反應，在72～78℃下保溫3小時，再經醇析，得到產品。
2、施特雷克法。用甲醛與氰化鈉(氰化鈣、氰化鉀)和氯化銨反應，同時加入冰醋酸，析出亞甲基氨基乙腈結晶。產物在硫酸存在下加入乙醇進行分解，得到氨基乙腈硫酸鹽，然後加入氫氧化鈉分解得到甘氨酸鋇鹽。最後加入硫酸鋇定量沉澱過濾，濾液濃縮，放置，析出甘氨酸晶體。
3、明膠或蠶絲水解、精製而得氨基乙酸。
4、氫氰酸法。氫氰酸法合成甘氨酸是以氫氰酸為主要原料，在低溫下與甲醛進行反應生成羥基乙腈，用合成的羥基乙腈在壓力釜內經高溫、高壓下與碳酸銨水溶液進行反應合成乙內醯脲，最後將乙內醯脲在一定的溫度和壓力下進行水解，水解產物為甘氨酸，同時放出二氧化碳和氨氣。
對於以上各工藝方法生產氨基乙酸，方法1是目前使用最多的最成熟的方法之一，但其原材料成本較高。方法2也是很成熟的工藝方法，但其工藝過程較長，處理也較麻煩，生產成本較高。方法3其產量有限，同時產品精製分離設備要求較高。方法4是工藝過程較為簡單，原材料成本最低的工藝方法，但其設備利用率很低、能耗大、投資大，但還不能用於產業化生產。
針對這種情況，本發明提供了一種流動床合成氨基乙酸的方法。是一種氨基乙酸合成的環保清潔工藝方法。本發明的目的是提供這種以流動床作為主合成容器的實用工藝技術方法。以流動床合成容器取代了壓力釜合成容器，並具有工藝方法先進，轉化率高，降低能耗，提高設備利用率，降低投資，自動化可控程度高，產品質量穩定，並綜合利用資源，同時能很好的解決「三廢」對環境的汙染問題。
本發明提供一種流動床合成工藝方法，以淨化後的氫氰酸氣體與甲醛反應生成羥基乙腈。羥基乙腈再與碳酸銨(或碳酸氫銨)水溶液通過注射計量泵進入流動床，在流動床內進行高溫高壓合成反應生成乙內醯脲，在流動床內合成後，經過自動控制閥洩壓降溫進入水解釜，同時放出氨氣與二氧化碳，反應液在水解釜中進行常壓水解，溫度保持在60℃～120℃之間，再脫色，並脫水，最後過濾、結晶、分離、乾燥得產品。母液回收套用，洩壓水解放出得氨氣和二氧化碳回收合成碳酸氫銨，又可用作本工藝過程中的原料，反覆套用。
本法主要分如下步驟進行第一步淨化後的氫氰酸氣體通過甲醛吸收反應生成羥基乙腈水溶液。
第二步羥基乙腈水溶液與碳酸銨水溶液混合均勻後，用注射計量泵加入流動床反應器，在加熱、加壓、並有分子篩等催化劑存在下合成乙內醯脲。其投料比為
羥基乙腈∶碳酸氫銨∶水＝1∶1.5～2.5∶10～100
物料用注射計量泵從底部進入，頂部流出，壓力為2.0～6.0Mpa，一段反應溫度為80～110℃，二段反應溫度為100～140℃，三段反應溫度為130～180℃。
第三步在流動床反應器內合成的乙內醯脲水溶液，經過控制閥，洩壓降溫後在水解釜內水解，生成氨基乙酸，放出氨氣與二氧化碳，水解溫度為60℃～120℃，壓力為低壓或常壓。
第四步洩壓和水解放出的氨氣和二氧化碳回收合成碳酸氫銨作為原料反覆套用。水解得到的產品液經脫色、脫水、過濾、結晶、分離、乾燥後得成品。
脫水過程中脫出的水也直接作為配料用水。
本發明的反應步驟過程為原料(淨化後的氫氰酸氣體)加輔料(甲醛水溶液)得羥基乙腈水溶液，再加輔料(碳酸銨水溶液)在流動床反應器內合成得中間體乙內醯脲，再在低壓或常壓水解釜內水解，得產品水溶液，經脫色、脫水、過濾、結晶、分離、乾燥後得產品。母液回收套用，水解放出得副產物(氨氣與二氧化碳)經合成後得輔料(碳酸氫銨)反覆套用。
圖為工藝流程圖。
從上述反應步驟和工藝過程中，可以看出本發明的特徵1.提供一種流動床合成工藝方法。使用這種流動床合成工藝，可以使物料連續進料、連續生成，並能很好得使用自動化控制合成溫度與壓力的相對穩定，可以使產品收率得到很大的提高，產品質量得到很好的保證。
2.使用流動床合成氨基乙酸的工藝，可以很好的避免釜式反應的壓力與溫度隨反應進程的進行而必須相應變化的缺點，以及物料升華造成生產上的麻煩。
3.使用流動床合成氨基乙酸的工藝，在流動床反應器中合成後的反應液，通過自動控制閥，洩壓後進入水解釜，過量的碳酸氫銨分解生成的氨氣和二氧化碳氣體以及中間體水解得到的氨氣和二氧化碳氣體，可以方便地回收併合成原料碳酸氫銨，系統可直接反覆循環使用。
4.本發明提供的工藝技術方法屬環保清潔工藝方法，基本無三廢，只有少量用於脫色的脫色劑(活性炭等)，可用焚燒的方法得到很好地處理。
5.本工藝方法流程簡單，設備投資少，自動化控制方便，收率高，產品質量高且穩定，能耗低，產能高。
6.本工藝方法可很好地直接利用丙腈等的副產氫氰酸氣體生成羥基乙腈，這對環保與資源的綜合利用有著極其重要的意義。
以下結合具體實施例，詳述本發明的生產方法實驗例1用37％甲醛溶液吸收淨化後的氫氰酸氣體，製得400g/l左右的羥基乙腈水溶液。
將上述羥基乙腈水溶液、碳酸氫銨、水按1∶2∶20的摩爾比例在配料釜中常溫常壓攪拌下混合。再用注射計量泵以1000L/小時的進料速度連續進料於4000L容積的流動床反應器，物料從底部進入，頂部流出。流動床反應器內滯留時間為4小時，一段反應溫度80℃，二段反應溫度120℃，三段反應溫度150℃，流動床反應器內壓力為4.5Mpa。從頂部流出的物料經自動控制閥，洩壓降溫後進入水解釜，羥基乙腈轉化率98.4％。物料於水解釜中在102℃、常壓水解8小時，再脫色、脫水、過濾、結晶、分離、乾燥得含量為99.1％的產品，總收率93.4％。
實施例2用37％甲醛溶液吸收淨化後的氫氰酸氣體，製得400g/l左右的羥基乙腈水溶液。
將上述羥基乙腈水溶液、碳酸氫銨、水按1∶2∶20的摩爾比例在配料釜中常溫常壓攪拌下混合。再用注射計量泵以1000L/小時的進料速度連續進料於4000L容積的流動床反應器，物料從底部進入，頂部流出。流動床反應器內滯留時間為4小時，一段反應溫度85℃，二段反應溫度125℃，三段反應溫度155℃，流動床反應器內壓力為4.8Mpa。從頂部流出的物料經自動控制閥，洩壓降溫後進入水解釜，羥基乙腈轉化率98.45％。物料於水解釜中在104℃、常壓水解8小時，再脫色、脫水、過濾、結晶、分離、乾燥得含量為99.02％的產品，總收率93.45％。
實施例3用37％甲醛溶液吸收淨化後的氫氰酸氣體，製得400g/l左右的羥基乙腈水溶液。
將上述羥基乙腈水溶液、碳酸氫銨、水按1∶2.0∶20的摩爾比例在配料釜中常溫常壓攪拌下混合。再用注射計量泵以1000L/小時的進料速度連續進料於4000L容積的流動床反應器，物料從底部進入，頂部流出。流動床反應器內滯留時間為4小時，一段反應溫度90℃，二段反應溫度130℃，三段反應溫度160℃，流動床反應器內壓力為5.0Mpa。從頂部流出的物料經自動控制閥，洩壓降溫後進入水解釜，羥基乙腈轉化率98.6％。物料於水解釜中在105℃、常壓水解7小時，再脫色、脫水、過濾、結晶、分離、乾燥得含量為99.0％的產品，總收率93.5％。
實施例4用37％甲醛溶液吸收淨化後的氫氰酸氣體，製得400g/l左右的羥基乙腈水溶液。
將上述羥基乙腈水溶液、碳酸氫銨、水按1∶2.0∶20的摩爾比例在配料釜中常溫常壓攪拌下混合。再用注射計量泵以1000L/小時的進料速度連續進料於4000L容積的流動床反應器，物料從底部進入，頂部流出。流動床反應器內滯留時間為4小時，一段反應溫度100℃，二段反應溫度140℃，三段反應溫度170℃，流動床反應器內壓力為5.4Mpa。從頂部流出的物料經自動控制閥，洩壓降溫後進入水解釜，羥基乙腈轉化率97.6％。物料於水解釜中在105℃、常壓水解7小時，再脫色、脫水、過濾、結晶、分離、乾燥得含量為98.8％的產品，總收率91.5％。
實施例5用37％甲醛溶液吸收淨化後的氫氰酸氣體，製得400g/l左右的羥基乙腈水溶液。
將上述羥基乙腈水溶液、碳酸氫銨、水按1∶2.4∶20的摩爾比例在配料釜中常溫常壓攪拌下混合。再用注射計量泵以1000L/小時的進料速度連續進料於4000L容積的流動床反應器，物料從底部進入，頂部流出。流動床反應器內滯留時間為4小時，一段反應溫度80℃，二段反應溫度120℃，三段反應溫度150℃，流動床反應器內壓力為4.8Mpa。從頂部流出的物料經自動控制閥，洩壓降溫後進入水解釜，羥基乙腈轉化率98.6％。物料於水解釜中在102℃、常壓水解8小時，再脫色、脫水、過濾、結晶、分離、乾燥得含量為99.2％的產品，總收率94.4％。
實施例6用37％甲醛溶液吸收淨化後的氫氰酸氣體，製得400g/l左右的羥基乙腈水溶液。
將上述羥基乙腈水溶液、碳酸氫銨、水按1∶1.6∶20的摩爾比例在配料釜中常溫常壓攪拌下混合。再用注射計量泵以1000L/小時的進料速度連續進料於4000L容積的流動床反應器，物料從底部進入，頂部流出。流動床反應器內滯留時間為4小時，一段反應溫度80℃，二段反應溫度120℃，三段反應溫度150℃，流動床反應器內壓力為4.2Mpa。從頂部流出的物料經自動控制閥，洩壓降溫後進入水解釜，羥基乙腈轉化率94.6％。物料於水解釜中在102℃、常壓水解8小時，再脫色、脫水、過濾、結晶、分離、乾燥得含量為99.15％的產品，總收率92.0％。
實施例7用37％甲醛溶液吸收淨化後的氫氰酸氣體，製得400g/l左右的羥基乙腈水溶液。
將上述羥基乙腈水溶液、碳酸氫銨、水按1∶2.4∶20的摩爾比例在配料釜中常溫常壓攪拌下混合。再用注射計量泵以1000L/小時的進料速度連續進料於4000L容積的流動床反應器，物料從底部進入，頂部流出。流動床反應器內滯留時間為4小時，一段反應溫度85℃，二段反應溫度125℃，三段反應溫度155℃，流動床反應器內壓力為5.0Mpa。從頂部流出的物料經自動控制閥，洩壓降溫後進入水解釜，羥基乙腈轉化率98.55％。物料於水解釜中在102℃、常壓水解8小時，再脫色、脫水、過濾、結晶、分離、乾燥得含量為99.1％的產品，總收率93.6％。
實施例8
用37％甲醛溶液吸收淨化後的氫氰酸氣體，製得400g/l左右的羥基乙腈水溶液。
將上述羥基乙腈水溶液、碳酸氫銨、水按1∶1.6∶20的摩爾比例在配料釜中常溫常壓攪拌下混合。再用注射計量泵以1000L/小時的進料速度連續進料於4000L容積的流動床反應器，物料從底部進入，頂部流出。流動床反應器內滯留時間為4小時，一段反應溫度90℃，二段反應溫度130℃，三段反應溫度160℃，流動床反應器內壓力為4.8Mpa。從頂部流出的物料經自動控制閥，洩壓降溫後進入水解釜，羥基乙腈轉化率95.4％。物料於水解釜中在102℃、常壓水解8小時，再脫色、脫水、過濾、結晶、分離、乾燥得含量為99.04％的產品，總收率91.4％。
權利要求
1.一種涉及流動床合成氨基乙酸的環保清潔工藝方法，是以淨化後的氫氰酸氣體為原料，經甲醛吸收反應生成羥基乙腈；羥基乙腈再與碳酸銨水溶液混合，通過注射計量泵進入流動床反應器，進行高溫高壓合成反應生成乙內醯脲或氨基乙酸；在流動床合成後，經過控制閥洩壓降溫後進入水解釜，同時放出氨氣與二氧化碳，反應液在水解釜中進行水解，再脫色、脫水、最後過濾、結晶、分離、乾燥得產品；母液回收套用，洩壓水解液放出得氨氣和二氧化碳回收合成碳酸氫銨，用作原料反覆使用。
2.根據權利要求1的一種流動床合成氨基乙酸的環保清潔工藝方法，其中所述的配料摩爾比是羥基乙腈∶碳酸銨∶水＝1.0∶1.5～5.5∶10～100
3.根據權利要求1的一種流動床合成氨基乙酸的環保清潔工藝方法，其中所述採用的合成反應器是流動床反應器，物料用注射計量泵從反應器底部加入，頂部流出，一段反應溫度為60～130℃，二段反溫度為100～150℃，三段反應溫度為130～180℃，壓力為2.0～8.0Mpa，由頂部出料自動控制閥控制。
全文摘要
一種涉及流動床合成氨基乙酸的環保清潔工藝方法，以淨化後的氫氰酸氣體與甲醛反應生成羥基乙腈。羥基乙腈再與碳酸銨(或碳酸氫銨)水溶液通過注射計量泵進入流動床，在流動床內進行高溫高壓合成反應生成乙內醯脲，反應後物料經過自動控制閥洩壓降溫進入水解釜，同時放出氨氣與二氧化碳，反應液在水解釜中進行低壓或常壓水解，溫度保持在60℃～120℃之間，再脫色、脫水，最後過濾、結晶、分離、乾燥得產品。母液回收套用；洩壓水解放出的氨氣和二氧化碳再回收合成碳酸氫銨，用作本工藝的原料反覆套用。
文檔編號C07C229/00GK1958559SQ200510019700
公開日2007年5月9日 申請日期2005年10月31日 優先權日2005年10月31日
發明者餘永發 申請人:安徽省安慶曙光化工(集團)有限公司