從胺基酸的鹼金屬鹽的水溶液中連續分離純化胺基酸的系統的製作方法
2023-07-14 23:51:06 2
從胺基酸的鹼金屬鹽的水溶液中連續分離純化胺基酸的系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型的從胺基酸的鹼金屬鹽的水溶液中連續分離純化胺基酸的系統，至少包括依次連接的下列裝置：含有胺基酸的鹼金屬鹽的水溶液進行連續離子交換反應的一級連續離子交換裝置、從粗胺基酸的水溶液中除鹽的電滲析裝置和亞氨基二羧酸的鹼金屬酸式鹽水溶液進行連續離子交換反應的二級連續離子交換裝置；該系統易於操作，避免產生「包晶現象」，能夠很好的實現胺基酸和副產物亞氨基二羧酸的分離，提高胺基酸的產品品質。
【專利說明】從胺基酸的鹼金屬鹽的水溶液中連續分離純化胺基酸的系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及化工領域，涉及一種連續分離純化胺基酸的系統，尤其涉及從胺基酸的鹼金屬鹽的水溶液中分離純化胺基酸和亞氨基二羧酸的系統。
【背景技術】
[0002]甘氨酸、丙氨酸和蛋氨酸等胺基酸的製備方法採用施特雷克(Strecker)法，在Strecker方法中，獲得鹼金屬鹽形式的胺基酸，如甘氨腈水解得到甘氨酸鈉水溶液，再由所得的胺基酸的鹼金屬鹽的水溶液脫鹽製備胺基酸。
[0003]目前，胺基酸的分離純化(脫鹽)大多是採用酸中和胺基酸的鹼金屬鹽的水溶液，之後再通過結晶方法回收胺基酸。如中國專利CN 1962611B中報導了對羥基乙腈法製備產生的含甘氨酸鹽的鹼解液，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。該方法的脫鹽過程中需要用到大量的無機酸，對設備的腐蝕性較強，因此，生產工藝對設備的要求較高；另外，在該方法中，為了使甘氨酸和無機鹽充分分離，往往需要通過反覆調節PH值來進行逐步結晶，或者調節溫度來進行逐步結晶。這些方法的操作都非常煩雜，不易把握，需要相應複雜的設備來配合，生產效率低下，並且工業實施很困難。
[0004]另外，還有文獻報導了採用填充有陽離子交換樹脂的連續離子交換裝置對胺基酸的鹼金屬鹽水溶液中的鹼金屬離子進行陽離子交換(脫鹽)，從而得到胺基酸水溶液，得到的胺基酸水溶液結晶得胺基酸晶體，陽離子交換樹脂可以採用強酸性和弱酸性的，優選弱酸性。但該方法的缺點是，無論是採用強酸性陽離子樹脂還是弱酸性陽離子樹脂，均不能有效的將胺基酸和作為共存的副產物亞氨基二羧酸分離開，產生「包晶現象」，影響胺基酸產品的品質。
[0005]基於上述原因和現有技術，本實用新型提供了一種生產上易於操作的連續分離純化胺基酸的純化系統，能夠很好的實現胺基酸和作為共存的副產物亞氨基二羧酸的分離，產物均單獨結晶，避免了生產過程中出現的「包晶現象」，提高胺基酸的產品品質。
實用新型內容
[0006]有鑑於此，本實用新型的目的是在於克服上述缺陷，提出了從胺基酸的鹼金屬鹽的水溶液中連續分離純化胺基酸的系統，該系統易於操作，能夠很好的實現胺基酸和作為共存的副產物亞氨基二羧酸的分離，避免了生產過程中出現的「包晶現象」，提高胺基酸的產品品質，且同時得到胺基酸和副產物亞氨基二羧酸產品。
[0007]為實現上述目的，本實用新型的技術方案為:
[0008]本實用新型的從胺基酸的鹼金屬鹽的水溶液中連續分離純化胺基酸的系統，至少包括依次連接的下列裝置:一級連續離子交換裝置、電滲析裝置和二級連續離子交換裝置。所述一級連續離子交換裝置是用於含有胺基酸的鹼金屬鹽的水溶液進行連續離子交換反應，電滲析裝置是用於從粗胺基酸的水溶液中除鹽，二級連續離子交換裝置是用於亞氨基二羧酸的鹼金屬酸式鹽水溶液進行連續離子交換反應。
[0009]進一步，所述的系統，所述一級連續離子交換裝置中填充有弱酸性陽離子交換樹脂。
[0010]進一步，所述的系統，所述二級連續離子交換裝置中填充有強酸性陽離子交換樹脂。
[0011]進一步，所述的系統，在所述的一級連續離子交換裝置之前還設置有用於含有胺基酸的鹼金屬鹽的水溶液進行脫色的脫色塔，所述的脫色塔與一級連續離子交換裝置相連接。工業生產的含有胺基酸的鹼金屬鹽的水溶液一般含有很多雜質，影響最終產品的色度，因此，需在一級連續離子交換裝置之前安裝脫色塔，便於對含有胺基酸的鹼金屬鹽的水溶液原料液進行脫色。
[0012]進一步，所述的系統，所述的脫色塔是設置有一系列超濾膜和/或納濾膜的脫色+?
+R ο
[0013]進一步，所述的系統，還包括濃縮釜，所述的濃縮釜至少設置有2個，其中一個濃縮釜與電滲析裝置連接，另一個濃縮釜與二級連續離子交換裝置相連接。
[0014]進一步，所述的系統，所述的濃縮釜為MVR蒸發器。MVR蒸發器是英文(MechanicalVapor Recompress1n)的縮寫，被稱之為「機械式蒸汽再壓縮」蒸發器。它是國際上二十世紀九十年代末開發出來的一種新型高效節能蒸發設備。MVR蒸發器是採用低溫和低壓汽蒸技術和清潔能源一 「電能」，產生蒸汽，將媒介中的水分分離出來。目前MVR是國際上最先進的蒸發技術，是替代傳統蒸發器的升級換代產品。
[0015]進一步，所述的系統，在所述的電滲析裝置和(與電滲析裝置相連的)濃縮釜之間還設置有膜濃縮裝置，所述膜濃縮裝置分別與電滲析裝置和(與電滲析裝置相連的)濃縮釜相連接。膜濃縮是一種改革傳統工藝實現高效純化濃縮的技術。它利用有效成分與液體的分子量的不同實現定向的分離，達到濃縮的作用。相對於傳統的加熱濃縮，具有能耗低，常溫下進行，對產品影響小等優點。膜濃縮裝置利用有效成分與液體的分子量的不同實現定向的分離，達到濃縮的作用。
[0016]進一步，所述的系統，還包括胺基酸溶液儲備池，所述的胺基酸溶液儲備池分別與一級連續離子交換裝置、(與電滲析塔相連接的)濃縮塔和脫色塔相連接，一級連續離子交換裝置進行離子交換後流出的部分粗胺基酸溶液和(與電滲析塔相連接的)濃縮塔濃縮後的胺基酸結晶母液儲備在胺基酸溶液儲備池中，用於調節脫色塔中溶液的PH值。
[0017]進一步，所述的系統，還包括鹼金屬鹽的回收塔，所述鹼金屬鹽的回收塔分別與一級連續離子交換裝置和二級連續離子交換裝置連接，用於回收樹脂再生過程中產生的鹼金屬鹽。
[0018]目前，工業上常採用的離子交換裝置是連續床式離子交換，即由一個帶有多個樹脂柱的圓盤，和一個多孔分配閥組成。通過圓盤的轉動和閥口的轉換，使分離柱在一個工藝循環中完成了吸附，水洗，解吸，再生的全部工藝過程。且在連續離交系統中，離子分離的所有工藝步驟在同時進行。在本實用新型中，所述的連續離子交換裝置(包括一級連續離子交換裝置和二級連續離子交換裝置)優選為上述連續床式離子交換裝置。也可使用固定床離子交換裝置(是在一種間歇式的工藝中一步一段時間的進行所有步驟的操作)。當本實用新型的連續離子交換裝置為固定床式，所述的一級連續離子交換裝置包括進行連續離子交換反應的陽離子交換塔I和實施陽離子交換塔I再生的再生塔I ;所述的二級連續離子交換裝置包括相互連接的進行連續離子交換反應的陽離子交換塔II和實施陽離子交換塔II再生的再生塔II ;所述陽離子交換塔I中裝有弱酸性陽離子交換樹脂，所述陽離子交換塔II中裝有強酸性陽離子交換樹脂。脫色塔可與一級連續離子交換裝置的陽離子交換塔I相連接；濃縮釜可與二級連續離子交換裝置的陽離子交換塔II相連接；胺基酸溶液儲備池還可與一級連續離子交換裝置的陽離子交換塔I連接，所述鹼金屬鹽的回收塔可分別與一級連續離子交換裝置的再生塔I和二級連續離子交換裝置的再生塔II連接。
[0019]本實用新型的有益技術效果:本實用新型的從胺基酸的鹼金屬鹽的水溶液中連續分離純化胺基酸的系統，至少包括依次連接的下列裝置:含有胺基酸的鹼金屬鹽的水溶液進行連續離子交換反應的一級連續離子交換裝置、從粗胺基酸的水溶液中除鹽的電滲析裝置和亞氨基二羧酸的鹼金屬酸式鹽水溶液進行連續離子交換反應的二級連續離子交換裝置；該系統易於操作的、環境友好，可連續化分離純化胺基酸，可以實現工業化大規模連續化生產，能夠很好的實現胺基酸和作為共存的副產物亞氨基二羧酸的分離，避免了生產過程中出現的「包晶現象」，收率聞，提聞氣基酸的廣品品質。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為從胺基酸的鹼金屬鹽的水溶液中連續分離純化胺基酸的系統結構示意圖(連續離子交換裝置為連續床式離子交換裝置)。
[0021]圖2為從胺基酸的鹼金屬鹽的水溶液中連續分離純化胺基酸的系統結構示意圖(連續離子交換裝置為固定床離子交換裝置)。
[0022]圖3利用從胺基酸的鹼金屬鹽的水溶液中連續分離純化胺基酸的系統進行胺基酸分離純化的流程圖示意圖(以甘氨酸鈉為例)。
【具體實施方式】
[0023]以下將參照附圖，對本實用新型的一個優選的實施方案進行詳細描述。
[0024]如圖1所示，本實用新型的從胺基酸的鹼金屬鹽的水溶液中連續分離純化胺基酸的系統，至少包括依次連接的下列裝置:含有胺基酸的鹼金屬鹽的水溶液進行連續離子交換反應的一級連續離子交換裝置1、從粗胺基酸的水溶液中除鹽的電滲析裝置2和亞氨基二羧酸的鹼金屬酸式鹽水溶液進行連續離子交換反應的二級連續離子交換裝置3。
[0025]所述一級連續離子交換裝置中填充有弱酸性陽離子交換樹脂。
[0026]所述二級連續離子交換裝置中填充有強酸性陽離子交換樹脂。
[0027]作為上述技術方案的進一步改進，所述的系統，在所述的一級連續離子交換裝置I之前還設置有用於含有胺基酸的鹼金屬鹽的水溶液進行脫色的脫色塔4。所述的脫色塔4與一級連續離子交換裝置I相連接。工業生產的含有胺基酸的鹼金屬鹽的水溶液一般含有很多雜質，影響最終產品的色度，因此，需在一級連續離子交換裝置之前安裝脫色塔，便於對含有胺基酸的鹼金屬鹽的水溶液原料液進行脫色。
[0028]作為上述技術方案的進一步改進，所述的系統，所述的脫色塔4是設置有一系列超濾膜和/或納濾膜的脫色塔。
[0029]作為上述技術方案的進一步改進，所述的系統，還包括濃縮釜5，所述的濃縮釜5包括濃縮釜I 51和濃縮釜II 52，其中濃縮釜I 51與電滲析裝置2連接，濃縮釜II 52與二級連續離子交換裝置3相連接。
[0030]作為上述技術方案的進一步改進，所述的系統，所述的濃縮釜5為MVR蒸發器。MVR蒸發器是英文(Mechanical Vapor Recompress1n)的縮寫,被稱之為「機械式蒸汽再壓縮」蒸發器。它是國際上二十世紀九十年代末開發出來的一種新型高效節能蒸發設備。MVR蒸發器是採用低溫和低壓汽蒸技術和清潔能源一「電能」，產生蒸汽，將媒介中的水分分離出來。目前MVR是國際上最先進的蒸發技術，是替代傳統蒸發器的升級換代產品。
[0031]作為上述技術方案的進一步改進，所述的系統，在所述的電滲析裝置2和濃縮釜I 51之間還設置有膜濃縮裝置6，所述膜濃縮裝置6分別與電滲析裝置2和濃縮釜I 51相連接。膜濃縮是一種改革傳統工藝實現高效純化濃縮的技術。它利用有效成分與液體的分子量的不同實現定向的分離，達到濃縮的作用。相對於傳統的加熱濃縮，具有能耗低，常溫下進行，對產品影響小等優點。膜濃縮裝置利用有效成分與液體的分子量的不同實現定向的分離，達到濃縮的作用。
[0032]作為上述技術方案的進一步改進，所述的系統，還包括胺基酸溶液儲備池7，所述的胺基酸溶液儲備池7分別與一級連續離子交換裝置1、濃縮釜I 51和脫色塔4相連接，一級連續離子交換裝置進行離子交換後流出的部分粗胺基酸溶液和濃縮釜I 51濃縮後的胺基酸結晶母液儲備在胺基酸溶液儲備池7中，用於調節脫色塔4中溶液的pH值。
[0033]作為上述技術方案的進一步改進，所述的系統，還包括鹼金屬鹽的回收塔8，所述鹼金屬鹽的回收塔8分別與一級連續離子交換裝置和二級連續離子交換裝置連接，用於回收樹脂再生過程中產生的鹼金屬鹽。
[0034]當本實用新型的連續離子交換裝置為固定床式，所述的一級連續離子交換裝置包括進行連續離子交換反應的陽離子交換塔I和實施陽離子交換塔I再生的再生塔I ;所述的二級連續離子交換裝置包括相互連接的進行連續離子交換反應的陽離子交換塔II和實施陽離子交換塔II再生的再生塔II ;本實用新型另一個優選的實施方案如圖2所示，所述陽離子交換塔I中裝有弱酸性陽離子交換樹脂，所述陽離子交換塔II中裝有強酸性陽離子交換樹脂。脫色塔可與一級連續離子交換裝置的陽離子交換塔I相連接；濃縮釜可與二級連續離子交換裝置的陽離子交換塔II相連接；胺基酸溶液儲備池還可與一級連續離子交換裝置的陽離子交換塔I連接，所述鹼金屬鹽的回收塔可分別與一級連續離子交換裝置的再生塔I和二級連續離子交換裝置的再生塔II連接。
[0035]實施例1
[0036]以從甘氨酸鈉水溶液中連續分離純化甘氨酸為例，按照第一個實施方案對本實用新型所述的系統的優選實施例方案進行說明，從甘氨酸鈉水溶液中連續分離純化甘氨酸的流程示意圖參見圖3所示。
[0037]甘氨酸鈉溶液中含有大量有色雜質，顏色呈黑褐色，其組成如下:約12%的甘氨酸鈉，約2%的亞氨基二乙酸鈉，約I %氫氧化鈉，約0.2%的氨三乙酸鈉和少量的NH3。
[0038]上述甘氨酸鈉溶液先使用10%的甘氨酸溶液將原料pH調節到10-12左右後，進入脫色塔4中脫色處理，脫色後得到甘氨酸鈉清液。甘氨酸鈉清液通入一級連續離子交換裝置I中，同時通入軟水和再生用硫酸水溶液，進行離子交換，得到粗甘氨酸溶液，粗甘氨酸溶液約含甘氨酸8-10%、亞氨基二乙酸氫鈉小於2%、氨三乙酸二氫鈉小於0.2%。粗甘氨酸溶液一部分進入電滲析裝置2中進行電滲析脫鹽處理，一部分進入到胺基酸溶液儲備池7中，用於對脫色塔4中的甘氨酸鈉溶液進行pH值的調節。一級連續離子交換裝置I中由於樹脂再生過程產生的鹼金屬鹽(硫酸鈉)水溶液進入鹼金屬鹽的回收塔8中進行鹼金屬鹽回收。
[0039]電滲析裝置2中進行電滲析脫鹽處理，分別得到8-10%的甘氨酸溶液和約8%亞氨基二乙酸氫鈉和0.15%氨三乙酸二氫鈉的水溶液，甘氨酸溶液通入膜濃縮裝置6中進行膜濃縮處理，得到的液體再通入濃縮釜I 51中進行結晶得到甘氨酸晶體。
[0040]濃縮釜I 51中產生的甘氨酸結晶母液通入到胺基酸溶液儲備池7中，用於對脫色塔4中的甘氨酸鈉溶液進行pH值的調節。約8%亞氨基二乙酸氫鈉和0.15%氨三乙酸二氫鈉的水溶液通入二級連續離子交換裝置3，同時通入軟水和再生用硫酸水溶液，進行離子交換，得到約含6-8%的亞氨基二乙酸溶液，亞氨基二乙酸溶液通入濃縮釜II 52中結晶得到亞氨基二乙酸固體。
[0041]二級連續離子交換裝置3中由於樹脂再生過程產生的鹼金屬鹽(硫酸鈉)水溶液進入鹼金屬鹽的回收塔8中進行鹼金屬鹽回收。
[0042]實施例2
[0043]以從甘氨酸鈉水溶液中連續分離純化甘氨酸為例，按照第二個實施方案對本實用新型所述的系統的優選實施例方案進行說明，從甘氨酸鈉水溶液中連續分離純化甘氨酸的流程示意圖參見圖3所示。
[0044]甘氨酸鈉溶液中含有大量有色雜質，顏色呈黑褐色，其組成如下:約12%的甘氨酸鈉，約2%的亞氨基二乙酸鈉，約I %氫氧化鈉，約0.2%的氨三乙酸鈉和少量的NH3。
[0045]上述甘氨酸鈉溶液先使用10%的甘氨酸溶液將原料pH調節到10-12左右後，進入脫色塔4中脫色處理，脫色後得到甘氨酸鈉清液。甘氨酸鈉清液通入一級連續離子交換裝置I中，進入填充有弱酸性陽離子交換樹脂的陽離子交換塔I 11中進行離子交換，得到粗甘氨酸溶液，粗甘氨酸溶液約含甘氨酸8-10%、亞氨基二乙酸氫鈉小於2%、氨三乙酸二氫鈉小於0.2%。粗甘氨酸溶液一部分進入電滲析裝置2中進行電滲析脫鹽處理，一部分進入到胺基酸溶液儲備池7中，用於對脫色塔4中的甘氨酸鈉溶液進行pH值的調節。陽離子交換塔I 11中使用過的弱酸性陽離子交換樹脂轉入再生塔I 12進行再生，再生塔I 12中流出的液體進入鹼金屬鹽的回收塔8中進行鹼金屬鹽回收。
[0046]電滲析裝置2中進行電滲析脫鹽處理，分別得到8-10%的甘氨酸溶液和約8%亞氨基二乙酸氫鈉和0.15%氨三乙酸二氫鈉的水溶液，甘氨酸溶液通入膜濃縮裝置6中進行膜濃縮處理，得到的液體再通入濃縮釜I 51中進行結晶得到甘氨酸晶體。
[0047]濃縮釜I 51中產生的甘氨酸結晶母液通入到胺基酸溶液儲備池7中，用於對脫色塔4中的甘氨酸鈉溶液進行pH值的調節。約8%亞氨基二乙酸氫鈉和0.15%氨三乙酸二氫鈉的水溶液通入二級連續離子交換裝置3，進入填充有強酸性陽離子交換樹脂的陽離子交換塔II 31中進行離子交換，得到約含6-8%的亞氨基二乙酸溶液，亞氨基二乙酸溶液通入濃縮釜II 52中結晶得到亞氨基二乙酸固體。
[0048]陽離子交換塔II 31中使用過的強酸性陽離子交換樹脂轉入再生塔II 32進行再生，再生塔II 32中流出的液體進入鹼金屬鹽的回收塔8中進行鹼金屬鹽回收。
[0049]最後說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍當中。
【權利要求】
1.從胺基酸的鹼金屬鹽的水溶液中連續分離純化胺基酸的系統，其特徵在於，所述的系統至少包括依次連接的下列裝置:一級連續離子交換裝置(I)、電滲析裝置(2)和二級連續離子交換裝置(3)。
2.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述一級連續離子交換裝置(I)中填充有弱酸性陽離子交換樹脂。
3.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述二級連續離子交換裝置(3)中填充有強酸性陽離子交換樹脂。
4.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，在所述的一級連續離子交換裝置(I)之前還設置有用於含有胺基酸的鹼金屬鹽的水溶液進行脫色的脫色塔(4)，所述的脫色塔(4)與一級連續離子交換裝置(I)相連接。
5.根據權利要求4所述的系統，其特徵在於，所述的脫色塔(4)是設置有一系列超濾膜和/或納濾膜的脫色塔。
6.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述的系統還包括濃縮釜(5)，所述的濃縮釜(5)包括濃縮釜I (51)和濃縮釜II (52)，其中濃縮釜I (51)與電滲析裝置(2)連接，濃縮釜II (52)與二級連續離子交換裝置(3)相連接。
7.根據權利要求6所述的系統，其特徵在於，在所述的電滲析裝置(2)和濃縮釜I (51)之間還設置有膜濃縮裝置￠)，所述膜濃縮裝置(6)分別與電滲析裝置(2)和濃縮釜I (51)相連接。
8.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述的系統還包括胺基酸溶液儲備池(7)，所述的胺基酸溶液儲備池(7)分別與一級連續離子交換裝置(I)、濃縮釜I(51)和脫色塔(4)相連接，一級連續離子交換裝置(I)進行離子交換後流出的部分粗胺基酸溶液和濃縮塔濃縮後的胺基酸結晶母液儲備在胺基酸溶液儲備池(7)中，用於調節脫色塔(4)中溶液的PH值。
9.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述的系統還包括鹼金屬鹽的回收塔(8)，所述鹼金屬鹽的回收塔(8)分別與一級連續離子交換裝置(I)和二級連續離子交換裝置(3)連接，用於回收樹脂再生過程中產生的鹼金屬鹽。
10.根據權利要求6所述的系統，其特徵在於，所述的濃縮釜(5)為MVR蒸發器。
11.根據權利要求1-10任一項所述的系統，其特徵在於，所述的一級連續離子交換裝置(I)包括進行連續離子交換反應的陽離子交換塔I (11)和實施陽離子交換塔I再生的再生塔I (12);所述的二級連續離子交換裝置包括相互連接的進行連續離子交換反應的陽離子交換塔II (31)和實施陽離子交換塔II再生的再生塔II (32)。
【文檔編號】C07C229/08GK204174124SQ201420281538
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年5月29日 優先權日:2014年5月29日
【發明者】韋異勇, 徐洪, 覃玉芳, 耿明剛, 鄭皓, 金海琴, 劉楨, 劉丹 申請人:重慶紫光化工股份有限公司