甘氨酸与乙内酰脲的联合生产方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种甘氨酸与乙内酰脲的联合生产方法及装置，是以羟基乙腈、氨、二氧化碳和水，或者以羟基乙腈、氨、碳酸氢铵和水，或者以羟基乙腈、碳酸铵、二氧化碳和水为原料，按反应体系中羟基乙腈：氨：二氧化碳：水的摩尔比为1:3~5:2~4:46～50，在温度为60℃～120℃、压力为1.5MPa～3.0MPa条件下进行氨羰化反应，制得氨羰化反应液；再将氨羰化反应液经酸化制得乙内酰脲产品，或者将氨羰化反应液经加氨水解制得甘氨酸产品；本发明专利技术方法和装置不仅可以节省甘氨酸和乙内酰脲的生产设备投资，降低生产成本，便于调节甘氨酸与乙内酰脲的产量，尤其可以克服目前海因法制备甘氨酸存在的水解不彻底、有亚氨基二乙酸产生、副产物多、甘氨酸纯化困难、收率低的缺点。

【技术实现步骤摘要】
甘氨酸与乙内酰脲的联合生产方法及装置
本专利技术属于化工领域，涉及一种联合生产两种化合物的方法及装置。
技术介绍
羟基乙腈法生产甘氨酸是近年来报道的新方法。该方法又分为两种：第一种如中国专利CN1962611B所述，是将羟基乙腈和氨水反应得到氨基乙腈的氨水溶液，向该溶液中加入无机碱得到含甘氨酸盐的碱解液，将碱解液脱氨、用无机酸中和、脱色、浓缩分步结晶和重结晶，则分别得到甘氨酸和无机盐；该方法的缺点是：反应路线较长，工艺操作条件苛刻，反应后的脱盐操作较繁杂，产品不易精制，甘氨酸与亚氨基二乙酸、氨三乙酸的分离困难，且甘氨酸结晶母液难以循环套用，甘氨酸损失较大，产生大量低价值的无机盐和大量难以处理的废水废渣，生产成本较高；第二种是海因法，该方法是将羟基乙腈在高温、高压下与二氧化碳和氨水或者与碳酸氢铵和氨水反应合成乙内酰脲，乙内酰脲再在一定的温度和压力下水解得到甘氨酸，同时释放出二氧化碳和氨气；该方法的缺点是水解不彻底、有亚氨基二乙酸产生、副产物多，甘氨酸纯化困难，收率低，实际生产中甘氨酸的收率只有80%～85%，甘氨酸的单次取出率只有72%左右。乙内酰脲目前的主要生产方法为甘氨酸法和羟基乙腈法。甘氨酸法是以甘氨酸、氢氧化钠和尿素为原料，经过硫酸吸收氨以及硫酸中和得到乙内酰脲，副产硫酸铵和硫酸钠，该方法生产成本较高，且产生大量低价值的无机盐。羟基乙腈法是将羟基乙腈与碳酸氢铵或者与二氧化碳和氨气反应，再浓缩、酸化、脱色得到乙内酰脲产品，该方法成本低、收率高，是工业化生产的一条好途径，但目前国内采用羟基乙腈法生产乙内酰脲的规模较小。甘氨酸和乙内酰脲的共同生产原料都是羟基乙腈、二氧化碳和氨，两者生产的最大区别是物料的投料比以及反应温度、压力和时间的不同。考虑利用同一套设备同时生产二者，对充分利用设备、降低生产成本和生产调节都非常有利，因此，开发一条联合生产甘氨酸和乙内酰脲的工艺非常有必要，尤其是克服目前海因法水解不彻底、有亚氨基二乙酸产生、副产物多、甘氨酸纯化困难、收率低的缺点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种甘氨酸与乙内酰脲的联合生产方法及装置，不仅可以利用同一套设备同时生产二者，充分利用设备、降低生产成本、便于生产调节，尤其可以克服目前海因法制备甘氨酸存在的水解不彻底、有亚氨基二乙酸产生、副产物多、甘氨酸纯化困难、收率低的缺点。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：1.甘氨酸与乙内酰脲的联合生产方法，包括以下步骤：1）以羟基乙腈、氨、二氧化碳和水为原料，或者以羟基乙腈、氨、碳酸氢铵和水为原料，或者以羟基乙腈、碳酸铵、二氧化碳和水为原料，按反应体系中羟基乙腈：氨：二氧化碳：水的摩尔比为1:3~5:2~4:46～50，在温度为60℃～120℃、压力为1.5MPa～3.0MPa条件下进行氨羰化反应，制得氨羰化反应液；2）以步骤1）制得的氨羰化反应液为原料，经酸化制得乙内酰脲产品；3）以步骤1）制得的氨羰化反应液为原料，经加氨水解制得甘氨酸产品。上述方法的反应原理如下：步骤1）中，当以羟基乙腈、氨、碳酸氢铵和水，或者以羟基乙腈、碳酸铵、二氧化碳和水为原料时，各原料的投料摩尔比系按照反应体系中羟基乙腈：氨：二氧化碳：水的摩尔比为1:3~5:2~4:46～50进行换算。进一步，步骤1）是以羟基乙腈、氨、二氧化碳和水为原料，在温度为90℃～100℃、压力为1.5MPa～3.0MPa条件下进行氨羰化反应，反应结束后除去未反应的氨和二氧化碳。进一步，步骤2）是以步骤1）制得的氨羰化反应液为原料，经过浓缩、酸化、脱色、结晶，制得乙内酰脲产品。进一步，步骤2）是将氨羰化反应液减压浓缩至20wt%～80wt%，加入相当于浓缩液10wt%～20wt%的98wt%的浓硫酸，在温度40℃～100℃条件下进行酸化反应，所得酸化液加入活性炭，在温度40℃～100℃条件下进行脱色处理，最后在温度0℃～20℃条件下结晶，得到乙内酰脲产品。进一步，步骤2）是将氨羰化反应液减压浓缩至40wt%～80wt%，加入相当于浓缩液12wt%～17wt%的98wt%的浓硫酸，在温度80℃～90℃条件下进行酸化反应，所得酸化液加入活性炭，在温度80℃～90℃条件下进行脱色处理，最后在温度0℃～20℃条件下结晶，得到乙内酰脲产品。进一步，步骤2）中乙内酰脲的结晶母液循环套用至下批次的酸化反应中。进一步，步骤3）以步骤1）制得的氨羰化反应液为原料，经过加氨水解、回收氨、脱色、浓缩、结晶，制得甘氨酸产品。进一步，步骤3）是将氨羰化反应液加入相当于羟基乙腈2~8倍摩尔量的氨气或氨水，在温度120℃～170℃条件下水解反应3～5小时，水解反应结束后，通过气提方式回收氨，然后加入活性炭，在温度40℃～70℃条件下进行脱色处理，所得脱色液减压浓缩至甘氨酸浓度不高于40wt%，最后在温度0℃～20℃条件下结晶，得到甘氨酸产品。进一步，步骤3）是将氨羰化反应液加入相当于羟基乙腈3~5倍摩尔量的氨气或氨水，在温度140℃～165℃条件下水解反应3～4小时，水解反应结束后，通过气提方式回收氨，然后加入活性炭，在温度40℃～70℃条件下进行脱色处理，所得脱色液减压浓缩至甘氨酸浓度不高于40wt%，最后在温度0℃～10℃条件下结晶，得到甘氨酸产品。进一步，步骤3）中回收的氨循环套用至下批次的加氨水解反应中；甘氨酸的结晶母液循环套用至下批次的结晶操作中或者循环套用至下批次的加氨水解反应中。用于实现甘氨酸与乙内酰脲的联合生产方法的装置，包括氨羰化反应液生产单元、乙内酰脲生产单元与甘氨酸生产单元，所述氨羰化反应液生产单元包括依次连通的静态混合器I、管式反应器I、气提塔I与储料罐，所述乙内酰脲生产单元包括酸化装置，所述甘氨酸生产单元包括依次连通的静态混合器II与管式反应器II，所述氨羰化反应液生产单元中储料罐的出口分别通过阀门I、阀门II与乙内酰脲生产单元中酸化装置的进料口、甘氨酸生产单元中静态混合器II的进料口连通。进一步，所述乙内酰脲生产单元包括依次连通的MVR蒸发系统I、酸化装置、脱色装置I、结晶装置I、离心装置I与干燥装置I，所述甘氨酸生产单元包括依次连通的静态混合器II、管式反应器II、气提塔II、脱色装置II、MVR蒸发系统II、结晶装置II、离心装置II与干燥装置II，所述氨羰化反应液生产单元中储料罐的出口分别通过阀门I、阀门II与乙内酰脲生产单元中MVR蒸发系统I的进料口、甘氨酸生产单元中静态混合器II的进料口连通。本专利技术的有益效果在于：与现有技术相比，本专利技术先以羟基乙腈、氨、二氧化碳和水为原料制备氨羰化反应液，再分别以氨羰化反应液为原料制备乙内酰脲和甘氨酸，不仅可以节省甘氨酸和乙内酰脲的生产设备投资，降低生产成本，便于调节甘氨酸与乙内酰脲的产量，尤其可以克服目前海因法制备甘氨酸存在的水解不彻底、有亚氨基二乙酸产生、副产物多、甘氨酸纯化困难、收率低的缺点。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步说明：图1是本专利技术联合生产方法及装置示意图。具体实施方式以下将参照附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。实施例1氨羰化反应液的生产：在拥有加压取样装置和搅拌装置的5000ml耐压反应器中，加入水2364g，然后通入氨本文档来自技高网...

【技术保护点】
甘氨酸与乙内酰脲的联合生产方法，其特征在于：包括以下步骤：1）以羟基乙腈、氨、二氧化碳和水为原料，或者以羟基乙腈、氨、碳酸氢铵和水为原料，或者以羟基乙腈、碳酸铵、二氧化碳和水为原料，按反应体系中羟基乙腈：氨：二氧化碳：水的摩尔比为1:3~5:2~4:46～50，在温度为60℃～120℃、压力为1.5MPa～3.0MPa条件下进行氨羰化反应，制得氨羰化反应液；2）以步骤1）制得的氨羰化反应液为原料，经酸化制得乙内酰脲产品；3）以步骤1）制得的氨羰化反应液为原料，经加氨水解制得甘氨酸产品。

【技术特征摘要】
1.甘氨酸与乙内酰脲的联合生产方法，其特征在于：包括以下步骤：1）以羟基乙腈、氨、二氧化碳和水为原料，或者以羟基乙腈、氨、碳酸氢铵和水为原料，或者以羟基乙腈、碳酸铵、二氧化碳和水为原料，按反应体系中羟基乙腈：氨：二氧化碳：水的摩尔比为1:3~5:2~4:46～50，在温度为60℃～120℃、压力为1.5MPa～3.0MPa条件下进行氨羰化反应，制得氨羰化反应液；2）以步骤1）制得的氨羰化反应液为原料，经过浓缩、酸化、脱色、结晶，制得乙内酰脲产品；3）以步骤1）制得的氨羰化反应液为原料，经过加氨水解、回收氨、脱色、浓缩、结晶，制得甘氨酸产品。2.根据权利要求1所述的甘氨酸与乙内酰脲的联合生产方法，其特征在于：步骤1）是以羟基乙腈、氨、二氧化碳和水为原料，在温度为90℃～100℃、压力为1.5MPa～3.0MPa条件下进行氨羰化反应，反应结束后除去未反应的氨和二氧化碳。3.根据权利要求1所述的甘氨酸与乙内酰脲的联合生产方法，其特征在于：步骤2）是将氨羰化反应液减压浓缩至20wt%～80wt%，加入相当于浓缩液10wt%～20wt%的98wt%的浓硫酸，在温度40℃～100℃条件下进行酸化反应，所得酸化液加入活性炭，在温度40℃～100℃条件下进行脱色处理，最后在温度0℃～20℃条件下结晶，得到乙内酰脲产品。4.根据权利要求3所述的甘氨酸与乙内酰脲的联合生产方法，其特征在于：步骤2）是将氨羰化反应液减压浓缩至40wt%～80wt%，加入相当于浓缩液12wt%～17wt%的98wt%的浓硫酸，在温度80℃～90℃条件下进行酸化反应，所得酸化液加入活性炭，在温度80℃～90℃条件下进行脱色处理，最后在温度0℃～20℃条件下结晶，得到乙内酰脲产品。5.根据权利要求1所述的甘氨酸与乙内酰脲的联合生产方法，其特征在于：步骤3）是将氨羰化反应液加...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴传隆，王用贵，秦岭，李欧，杨帆，陈宏扬，姚如杰，郑道敏，
申请(专利权)人：重庆紫光化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;85