一种电渗析膜分离生产甘氨酸的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用电渗析膜分离技术生产甘氨酸的工艺，降低催化剂消耗的同时，从根本上解决了传统水相法甘氨酸工艺的废水污染问题。使用固体氯乙酸铵或是固体氯乙酸，在水溶液中催化剂（乌洛托品或多聚甲醛）存在下，通氨反应合成甘氨酸和氯化铵，降温结晶过滤分离出来甘氨酸，同时得到循环反应母液。利用电渗析设备分离出来循环反应母液里面的氯化铵，再投入固体氯乙酸铵或者是氯乙酸循环反应，得到甘氨酸和副产氯化铵。

【技术实现步骤摘要】
一种电渗析膜分离生产甘氨酸的方法
本专利技术涉及一种甘氨酸的清洁生产工艺,利用电渗析膜分离技术生产甘氨酸，属于化工生产

技术介绍
甘氨酸是草甘膦、甘氨酸乙酯盐酸盐等产品的重要原料,也可以精制成食品级甘氨酸使用。国内传统的水相氯乙酸氨基解法甘氨酸生产工艺如下:在通有冷却水的反应釜里加入催化剂乌洛托品含量25%左右的水溶液,同时滴加80%左右含量的氯乙酸水溶液并通入液氨,在PH值7左右、反应温度80℃左右的条件下进行氨解反应。反应结束后，得到的含有甘氨酸和氯化铵的氨解反应液，用甲醇醇析的方法分离得到甘氨酸产品。生产一吨甘氨酸要产生出12--13立方米左右的含有甲醇的母液，甲醇母液中含5%左右的氯化铵、1%左右的乌洛托品、0.8%左右的甘氨酸。生产一吨甘氨酸需要消耗5吨左右的蒸汽用于回收甲醇,同时生产一吨甘氨酸需要消耗150公斤左右的乌洛托品不能回收利用。生产一吨甘氨酸还要消耗60—100公斤的甲醇。甲醇母液经过精馏回收甲醇后,得到脱醇废水。脱醇废水经过蒸发浓缩后得到副产品氯化铵，用于生产化肥使用。而回收副产品氯化铵后，剩余的含有大量乌洛托品、甘氨酸等有机物的黑色废水非常难处理,不但污染了环境,还浪费了宝贵的资源。专利申请：CN201010289147.9（一种环保型氯乙酸法甘氨酸的生产方法），是利用共离子效应的原理，在甘氨酸氨化水溶液中直接分离出来甘氨酸和氯化铵，剩下的含有催化剂乌洛托品的水溶液，补加2-4倍的水溶液后，通过电渗析膜分离的方法，脱除掉溶液中的氯化铵，经过脱色后，得到含有催化剂乌洛托品的水溶液。这种水溶液需要经过减压蒸发，浓缩后，才能再次使用。专利CN102838497A（一种甘氨酸的清洁生产工艺）：甘氨酸氨化反应液首先降温结晶、过滤，得到甘氨酸和氯化铵的混晶固体和滤液。滤液加入水溶液稀释，然后通过电渗析膜分离出溶液中的氯化铵。分离出氯化铵的溶液，首先经过蒸发浓缩，蒸发走30%--50%的水分后；再加入之前降温结晶分离出来的甘氨酸和氯化铵的混晶固体，再通过结晶得到甘氨酸，水溶液再循环套用。这种方案主要存在以下问题：首先是甘氨酸氨化反应液里不能直接得到甘氨酸产品，只能首先得到甘氨酸酸和氯化铵的混晶固体，还需要经过后续处理，才能得到甘氨酸产品。其次，氨化反应液需要加水进行稀释，才能使用进行电渗析进行处理。电渗析脱除氯化铵的反应液，还有进行蒸发浓缩，才能再次利用。还有一点，也是最要的问题，就是氨化反应里面含有副产物杂质，随着氨化反应液循环使用的次数增加，杂质富集，颜色变深，会严重影响甘氨酸产品的质量。以上两个专利方案，都没有能够解决这个问题。专利CN1176062C，介绍了一种醇相法生产甘氨酸的方法，虽然催化剂能循环使用，但反应得到的甘氨酸和氯化铵的混晶固体，没有很好的分离办法，只能采用电渗析或者是醇析的办法分离，消耗大量的能源。
技术实现思路
本专利技术提供了一种甘氨酸的清洁生产工艺,利用电渗析膜分离技术生产甘氨酸，降低催化剂的消耗的同时，节省大量的蒸汽消耗，从根本上解决了传统水相法生产甘氨酸工艺的废水污染问题。本专利技术是通过以下步骤及方法实现的:步骤（1）、制取中间体氯乙酸铵固体：氯乙酸（固体氯乙酸或者是液体氯乙酸），在水溶液中，通氨反应（35-55℃），合成氯乙酸铵，降温至室温20℃-30℃，过滤得到氯乙酸铵固体。滤液为氯乙酸铵饱和水溶液，循环使用制取氯乙酸铵。氯乙酸铵饱和水溶液循环到一定次数后，杂质富集，颜色变深，可以采用以下方式处理：首先采用活性炭吸附脱色后，继续循环使用。当水溶液中二氯乙酸含量富集到20%--30%左右的时候，在氯乙酸铵水溶液中加入少量乌洛托品，60-75℃左右温度条件下，缓慢通氨反应，当PH值到7-7.5时，停止反应。这样处理的目的是：把水溶液中的氯乙酸铵转化成甘氨酸和氯化铵。这种废水首先通过催化氧化，然后加入尿素、减压蒸发、降温结晶、过滤，得到副产品农用氯化铵（或者反应液经过催化氧化、加入尿素后直接干燥，得到副产品农用氯化铵化肥原料）。步骤（2）、首次制取甘氨酸：在生产甘氨酸的反应器里，加入水溶液和催化剂乌洛托品（或者是多聚甲醛），催化剂在水中的浓度4%-8%；加入固体氯乙酸铵，加热到50℃开始通氨反应，温度控制在50℃-75℃之间，当反应液的PH值达到6.8-7.5的时候，停止通氨，保温反应1个小时。反应液降温、结晶至20℃-35℃。反应溶液里面的氯化铵含量控制在15%-30%之间，降温到20℃-30℃时候，反应液里面的氯化铵不会结晶析出。水溶液过滤出来甘氨酸酸，经过洗涤、干燥后得到甘氨酸产品。离心（过滤）液称为循环反应母液。步骤（3）、电渗析膜分离去除氯化铵：过滤分离出来的循环反应母液送入电渗析器进行氯化铵的分离。循环反应母液PH值调节到甘氨等电点左右（5.9-6.1），进行电渗析膜分离氯化铵操作。淡室得到的是含有甘氨酸和催化剂的循环反应母液，浓室得到的是含有氯化铵的水溶液。当淡室里面的氯化铵含量降到1%-3%的时候，停止电渗析操作。淡室里面的循环反应母液再投加氯乙酸铵固体，循环进行甘氨酸合成反应。浓室里面的含有氯化铵的水溶液，经过多效蒸发、降温结晶，离心（过滤）得到副产品农用氯化铵。蒸发冷凝下来的水溶液，补充到电渗析浓室里面循环使用。生产氯化铵副产品的离心母液，当里面的甘氨酸富集到含量20%左右的时候，补加到循环反应母液里，电渗析脱除氯化铵后，循环使用。步骤（4）、循环制取甘氨酸：取步骤3里面，经过电渗析处理过的循环反应母液，补加少量催化剂，投入固体氯乙酸铵进行甘氨酸氨化反应；加热到50℃开始通氨反应，温度控制在50℃-75℃之间，当循环反应母液的PH值达到6.8-7.5的时候，停止通氨，保温反应1个小时。反应结束后，循环反应母液降温到20℃-35℃，离心出来甘氨酸，经过洗涤、干燥后，得到工业级甘氨酸产品。离心出来的循环反应母液，送人电渗析器进行氯化铵的分离。循环反应母液PH值调节到甘氨等电点左右（5.9-6.1），进行膜分离氯化铵操作。淡室得到的是含有甘氨酸和催化剂的循环反应母液，浓室得到的是含有氯化铵的水溶液。当淡室里面的氯化铵含量到1%-3%的时候，停止电渗析操作。淡室里面的循环反应母液再投加氯乙酸铵固体，循环进行甘氨酸合成反应。浓室里面的含有氯化铵的水溶液，经过多效蒸发、降温结晶，离心（过滤）得到副产品农用氯化铵。以上步骤循环反应制取甘氨酸和副产品氯化铵。步骤（5）、循环反应母液的处理：循环反应母液使用一定次数后（15次左右），颜色会逐渐加深，采用活性炭脱色处理后，再继续进行甘氨酸氨化反应。当循环反应液使用达到50次左右的时候，采用以下方式处理：循环反应母液可以单独或者混合到制取氯乙酸铵，经过合成甘氨酸处理过的废水中，首先，通过催化氧化，然后加入尿素、减压蒸发、降温结晶、离心（过滤），得到副产品农用氯化铵（或者反应液经过催化氧化、加入尿素后直接干燥，得到副产品农用氯化铵化肥原料）。步骤（6）、电渗析浓室里的含有氯化铵的水溶液，经过多效蒸发浓缩、结晶、离心（过滤）后得到副产品氯化铵。蒸发冷凝下来的水溶液，补充到电渗析浓室里面循环使用。生产氯化铵副产品的离心母液，里面还含有甘氨酸，当里面的甘氨酸富集到含量20%左右的时候，补加到循环反应母液里，电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种甘氨酸的清洁生产工艺,利用电渗析膜设备分离循环反应母液里的甘氨酸和氯化铵，催化剂可以循环使用，其特征在于该方法包括以下步骤:1）氯乙酸在水溶液中，通氨反应（35℃‑55℃），合成氯乙酸铵，降温至室温20℃‑30℃，过滤得到氯乙酸铵固体，滤液循环使用制取氯乙酸铵；2）在生产甘氨酸的反应器里，加入水溶液和催化剂乌洛托品（或是多聚甲醛），催化剂在水中的浓度4%‑8%，加入固体氯乙酸铵，加热至50℃开始通氨反应，温度控制在50℃‑75℃之间，反应液的PH值达到6.8‑7.5的时候，停止通氨，保温反应1个小时，反应液降温至20℃‑35℃过滤分离出甘氨酸，洗涤、干燥后得到甘氨酸产品；3）循环反应母液送电渗析器进行氯化铵的分离，PH值调节到（5.9‑6.1），进行膜分离氯化铵操作，淡室得到的是含有甘氨酸和催化剂的循环反应母液，浓室得到的是含有氯化铵的水溶液，当淡室里面的氯化铵含量降到1%‑3%的时候，停止电渗析操作；4）电渗析浓室里氯化铵的水溶液，经过多效蒸发浓缩、降温结晶、离心（过滤）得到副产品氯化铵；5）淡室得到的循环反应母液，补加少量催化剂，加入固体氯乙酸铵，循环进行甘氨酸的合成反应；6）使用固体氯乙酸合成甘氨酸时，分次投加氯乙酸，先通氨控制反应温度30℃‑45℃之间，PH到6后，升温至50℃以上，再继续通氨反应，温度控制在50℃‑75℃之间，当反应液的PH值达到6.8‑7.5的时候，停止通氨，保温反应1个小时；7）氯乙酸铵饱和溶液，先经过活性炭处理后循环使用，当溶液中二氯乙酸含量富集过多的时候，加入乌洛托品，60‑75℃左右温度条件下，通氨反应，当PH值到7‑7.5时，停止反应，然后通过催化氧化，再加入尿素、减压蒸发、降温结晶、过滤，得到副产品农用氯化铵（或者直接干燥得到副产品农用氯化铵）；8）甘氨酸循环反应母液，先经过活性炭处理后循环使用，当溶液中杂质富集过多的时候，先通过催化氧化，再加入尿素、减压蒸发、降温结晶、过滤，得到副产品农用氯化铵（或者直接干燥得到副产品农用氯化铵）。...

【技术特征摘要】
1.一种甘氨酸的清洁生产工艺,利用电渗析膜设备分离循环反应母液里的甘氨酸和氯化铵，催化剂可以循环使用，其特征在于该方法包括以下步骤:1）氯乙酸在水溶液中，通氨反应（35℃-55℃），合成氯乙酸铵，降温至室温20℃-30℃，过滤得到氯乙酸铵固体，滤液循环使用制取氯乙酸铵；2）在生产甘氨酸的反应器里，加入水溶液和催化剂乌洛托品（或是多聚甲醛），催化剂在水中的浓度4%-8%，加入固体氯乙酸铵，加热至50℃开始通氨反应，温度控制在50℃-75℃之间，反应液的PH值达到6.8-7.5的时候，停止通氨，保温反应1个小时，反应液降温至20℃-35℃过滤分离出甘氨酸，洗涤、干燥后得到甘氨酸产品；3）循环反应母液送电渗析器进行氯化铵的分离，PH值调节到（5.9-6.1），进行膜分离氯化铵操作，淡室得到的是含有甘氨酸和催化剂的循环反应母液，浓室得到的是含有氯化铵的水溶液，当淡室里面的氯化铵含量降到1%-3%的时候，停止电渗析操作；4）电渗析浓室里氯化铵的水溶液，经过多效蒸发浓缩、降温结晶、离心（过滤）得到副产品氯化铵；5）淡室得到的循环反应母液，补加少量催化剂，加入固体氯乙酸铵，循环进行甘氨酸的合成反应；6）使用固体氯乙酸合成甘氨酸时，分次投加氯乙酸，先通氨控制反应温度30℃-45℃之间，PH到6后，升温至50℃以上，再继续通氨反应，温度控制在50℃-75℃之间，当反应液的PH值达到6.8-7.5的时候，停止通氨，保温反应1个小时；7）氯乙酸铵饱和溶液，先经过活性炭处理后循环使用，当...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘长飞，李志伟，王云鹤，
申请(专利权)人：刘长飞，
类型：发明
国别省市：北京,11