一種甘氨酸的環保清潔生產方法

2023-12-09 11:26:31 1

一種甘氨酸的環保清潔生產方法
【專利摘要】本發明涉及一種甘氨酸的環保清潔生產方法，所述生產方法是將羥基乙腈與碳酸氫銨、氨氣、水或者羥基乙腈與二氧化碳、氨氣、水經連續的兩級控溫反應，每一級反應溫度以梯級升溫的方式緩慢升溫，該方法反應溫和，有效避免了羥基乙腈的分解，提高了甘氨酸的收率；並且未反應完全的二氧化碳和氨氣，可以直接反覆循環套用；本發明還包括甘氨酸環保清潔生產裝置連續生產甘氨酸，該裝置將海因的合成與海因的水解反應分開，代替了傳統的壓力釜合成器的一鍋法，海因合成採用梯度升溫的方式，降低了羥基乙腈的分解，大大降低了副產物的產生，原料轉化率高，甘氨酸收率高且產品質量穩定，同時能非常好的解決「三廢」對環境的汙染，真正做到環保清潔生產。
【專利說明】一種甘氨酸的環保清潔生產方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及精細化工領域，具體涉及一種甘氨酸的環保清潔生產方法。【背景技術】
[0002]甘氨酸(Gly)又名氨基乙酸，是化工、醫藥、農藥等工業的重要原料，具有廣泛的用途。
[0003]甘氨酸的製備工藝有多種，羥基乙腈法生產甘氨酸是近年來報導的新方法，該方法又分為兩種情況:第一種情況:如中國專利CN1962611B公開了一種羥基乙腈法製備甘氨酸的工藝，將羥基乙腈、氨水混合反應，得到氨基乙腈的氨水溶液，向得到的氨化液中直接加入無機鹼，得到含甘氨酸鹽的鹼解液，再將鹼解液脫氨後用無機酸中和、脫色，脫色液經過濃縮分步結晶和重結晶得到甘氨酸和無機鹽；但是該方法的缺點是產品不容易精製，生產成本較高，工藝操作條件苛刻，反應後的脫鹽操作較繁雜，反應路線較長，甘氨酸結晶母液難以循環套用，甘氨酸的損失較大，產生大量的難以處理的廢水廢渣。第二種情況是海因法，該方法是羥基乙腈在高溫、高壓下與二氧化碳和氨水溶液或者與碳酸氫銨和氨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，同時釋放出二氧化碳和氨氣。該工藝方法具有環保清潔，最具有原子經濟性。但是，目前使用該方法生產甘氨酸存在以下兩個方面的問題:(1)由於羥基乙腈的不穩定性，羥基乙腈在高溫、高壓下參與反應，易導致原料分解、羥基乙腈熱解聚合及副產物生成，使甘氨酸的收率降低；(2)羥基乙腈經過海因生產甘氨酸的反應化學式可以用下列化學式表示:
[0004]
【權利要求】
1.一種甘氨酸的環保清潔生產方法，其特徵在於，包括如下進行的步驟: (1)將羥基乙腈與碳酸氫銨、氨氣、水或者羥基乙腈與二氧化碳、氨氣、水在壓力4.0~7.0MPa的條件下，反應溫度從80°C升溫至120°C，進行反應得反應混合液； (2)將步驟(1)中得到的反應混合液快速升溫至120~2001:，壓力控制在4.0~7.0MPa進行水解反應，得水解反應液； (3)回收步驟(2)得到的水解反應液中未反應完的二氧化碳和氨氣混合氣，得甘氨酸水溶液，回收的二氧化碳和氨氣混合氣循環用於甘氨酸的製備； (4)將步驟(3)中得到的甘氨酸水溶液進行濃縮，得到甘氨酸濃縮液，將甘氨酸濃縮液冷卻結晶，得到甘氨酸晶體，結晶母液循環至步驟(3)中與下批次得到的甘氨酸水溶液混合進行濃縮。
2.根據權利要求1所述的一種甘氨酸的環保清潔生產方法，其特徵在於，所述的步驟(O中，所述反應是經連續的兩級控溫反應，得反應混合液；所述的兩級控溫反應為:第一級控溫反應:溫度從80°C梯度升溫至10(TC ;第二級控溫反應:溫度從10(TC梯度升溫至120。。。
3.根據權利要求1或2所述的一種甘氨酸的環保清潔生產方法，其特徵在於，所述的步驟(I)中，壓力控制在4.5~5.5MPa，反應總的停留時間為30~60分鐘。
4.根據權利要求1或2所述的一種甘氨酸的環保清潔生產方法，其特徵在於，所述的步驟(I)中，先將碳酸氫銨、氨氣和水原料，或者二氧化碳、氨氣和水原料先通入反應器中，將反應器的溫度預熱至25°C~80°C，然後再將羥基乙腈原料通入反應器中。
5.根據權利要求1或2所述的一種甘氨酸的環保清潔生產方法，其特徵在於，所述的步驟(I)中，所述的羥基乙腈的質量百分數為15%~50% ;所述羥基乙腈、碳酸氫銨、氨與水的投料摩爾比為1:2~4:2~4:30~100 ;或者羥基乙腈、氨、二氧化碳和水的摩爾比為1:4 ~6:2 ~4:30 ~100。
6.根據權利要求1或2所述的一種甘氨酸的環保清潔生產方法，其特徵在於，所述的步驟(2)中，水解反應時溫度要快速升溫至160°C~185°C，水解反應的壓力控制在4.0~5.0MPa，水解反應時間為2~4小時。
7.根據權利要求1或2所述的一種甘氨酸的環保清潔生產方法，其特徵在於，所述的步驟(4)中，得到的甘氨酸濃縮液中甘氨酸的甘氨酸的質量百分數為25%以上。
8.根據權利要求1或2所述的一種甘氨酸的環保清潔生產方法，其特徵在於，所述的步驟(4)中，冷卻結晶溫度為-10°C~25°C。
9.利用甘氨酸環保清潔生產裝置連續生產甘氨酸的方法，其特徵在於:所述的甘氨酸環保清潔生產裝置包括靜態混合反應器(I)、水解反應釜(2)和氣提塔(3)、濃縮釜(4)、結晶釜(5)，所述靜態混合反應器(I)是兩級串聯的靜態混合反應器，包括第一級靜態混合反應器(11)和第二級靜態混合反應器(12);所述水解反應釜(2)的進料口、出料口分別與第二級靜態混合反應器(12 )的出料口、氣提塔(3 )的進料口相通，所述濃縮釜(4 )的進料口與氣提塔(3)的出料口相通，所述結晶釜(5)的進料口與濃縮釜(4)的出料口相通；所述的第一級靜態混合反應器(11)、第二級靜態混合反應器(12)、水解反應釜(2)均設有壓力及溫度調節輔助裝置， 所述濃縮釜(4)、結晶釜(5)設有溫度調節輔助裝置；所述連續生產甘氨酸的方法包括以下步驟:(1)將羥基乙腈與碳酸氫銨、氨氣、水或者羥基乙腈與二氧化碳、氨氣、水依次通入第一級靜態混合反應器(11)和第二級靜態混合反應器(12)中，進行連續的兩級反應，得反應混合液；第一級靜態混合反應器(11)和第二級靜態混合反應器(12)中的壓力控制在4.0~，7.0MPa，第一級靜態混合反應器中反應溫度從80°C梯度升溫至10(TC，第二級靜態混合反應器的溫度從100°C梯度升溫至120°C ； (2)將步驟(1)中得到的反應混合液送入水解反應釜(2)中，並將水解反應釜(2)中溫度快速升溫至120~200°C，水解反應釜(2)中壓力控制在4.0~7.0MPa進行水解，得水解反應液； (3)在所述的氣提塔(3)內通入壓力為0.2~0.8MPa的水蒸氣，將步驟(2)中得到的水解反應液送入氣提塔(3 )中，分離回收未反應完的二氧化碳和氨氣混合氣，得甘氨酸水溶液，回收的二氧化碳和氨氣混合氣循環用於甘氨酸的製備； (4)將步驟(3)中得到的甘氨酸水溶液送入濃縮釜(4)中進行濃縮，得到甘氨酸濃縮液，將甘氨酸濃縮液送入結晶釜(5)中，冷卻結晶，得到甘氨酸晶體，結晶母液循環至濃縮釜(4 )中與下批次得到的甘氨酸水溶液混合進行濃縮。
10.根據權利要求9所述的利用甘氨酸環保清潔生產裝置連續生產甘氨酸的方法，其特徵在於，所述氣提塔(3)進料口處設有洩壓閥(6)，所述氣提塔(3)塔頂設置有氣液分離器(7)，在所述的步驟(3)中，將步驟(2)中得到的水解反應液經過洩壓閥洩壓至0.8~，1.0MPa後再送入氣提塔(3)中；未反應完的二氧化碳和氨氣混合氣從氣提塔(3)塔頂出來經氣液分離器(7)去除混合氣中帶有的液體。
11.根據權利要 求9或10所述的利用甘氨酸環保清潔生產裝置連續生產甘氨酸的方法，其特徵在於，所 述的甘氨酸環保清潔生產裝置還包括重結晶釜(8)，在所述的步驟(4)中，將得到的甘氨酸晶體與 水按照質量比為1:2~4的比例投入重結晶釜(8)中，-10°C~，25°C冷卻重結晶，得到高純度的甘氨酸晶體，重結晶母液可以循環至重結晶釜(8)中與下批次得到的甘氨酸晶體重結晶 或者循環至濃縮釜(4 )中與下批次得到的甘氨酸水溶液混合進行濃縮。
【文檔編號】C07C227/24GK103880690SQ201410133219
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月3日 優先權日:2014年4月3日
【發明者】吳傳隆, 秦嶺, 楊帆, 陳宏楊, 朱麗利, 丁永良, 王用貴, 李歐, 姚如傑, 鄭道敏 申請人:重慶紫光國際化工有限責任公司