一种环保新型催化剂制备甘氨酸的方法技术

一种环保新型催化剂水相制备甘氨酸的方法。新型催化剂主要为吡啶碱类化合物，包括4‑二甲氨基吡啶(DMAP)、2,4‑二甲基吡啶、3,5‑二甲基吡啶、4‑甲基吡啶、2‑甲基吡啶、3‑甲基吡啶、2,3‑二甲基吡啶、2‑甲基‑5‑乙基吡啶、3‑乙基吡啶、2‑甲氨基吡啶。分别使用固体氯乙酸铵和氯乙酸为原料，在水溶液中氨化反应得到甘氨酸和氯化铵的混晶固体。含有催化剂的水溶液循环使用。甘氨酸和氯化铵混晶采用电渗析膜分离或是醇析分离的方法得到甘氨酸产品和副产品氯化铵。

A new environmentally friendly catalyst for glycine preparation

【技术实现步骤摘要】
一种环保新型催化剂制备甘氨酸的方法
本专利技术涉及一种甘氨酸的清洁生产工艺,利用新型催化剂生产甘氨酸，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。分离出氯化铵的溶解，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。综上所述，传统水相法甘氨酸生产工艺，采用乌洛托品做催化剂，存在主要问题如下：1、乌洛托品的催化能力低，在水溶液中的浓度要求高，生产一吨甘氨酸需要消耗150公斤左右的催化剂，而且是一次性使用，不能循环利用；2、乌洛托品易分解，在高温，或者是偏酸性条件下，乌洛托品就会分解成甲醛和氨，甲醛又会和反应体系中的有机物质进行反应，缩合、聚合成有颜色、有粘度的杂质；3、含有乌洛托品的废水，因为含有高浓度的甲醛，不能进行废水生化处理，只能通过催化氧化的方式处理废水，大大增加了废水的处理难度和成本。
技术实现思路
本专利技术提供了一种甘氨酸清洁生产工艺,利用新型催化剂水相合成甘氨酸。新型催化剂主要为吡啶碱类化合物，主要包括以下几种：4-二甲氨基吡啶(DMAP)、2,4-二甲基吡啶、3,5-二甲基吡啶、4-甲基吡啶、2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、2,3-二甲基吡啶、2-甲基-5-乙基吡啶、3-乙基吡啶、2-甲氨基吡啶。新型催化剂可以循环使用，提高催化效率，降低成本消耗。解决了老工艺乌洛托品催化剂的催化能力不足、易分解、副产物杂质多，废水难处理的问题。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，60-70℃温度条件下，缓慢通氨反应，当PH值到6.8-7.5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）、以固体氯乙酸铵为原料，制取甘氨酸和氯化铵混晶固体：在甘氨酸合成反应器里，加入水溶液和新型催化剂（例如4-二甲氨基吡啶或者是其它吡啶碱类化合物催化剂）。甘氨酸合成反应器可以是间歇式反应器（例如搪瓷反应釜），或者是连续式甘氨酸合成反应装置。反应器内加入催化剂的水溶液，投入固体氯乙酸铵，升温至40℃开始通氨反应，温度控制在40℃-70℃之间，进行甘氨酸氨化合成反应。氯乙酸铵与新型催化剂的摩尔比为1：0.0001—0.05，氯乙酸铵与水溶液的重量比为1:1.1—2.5。使用间歇式反应器合成甘氨酸时，当水溶液中的PH值达到6.8-7.5，停止通氨反应，反应液降温至20℃-30℃，离心（过滤）分离出来甘氨酸和氯化铵的混晶固体。离心（过滤）液就是循环反应母液。循环反应母液再投入到反应器里面，投加氯乙酸铵后，循环进行甘氨酸合成反应，得到甘氨酸和氯化铵的混晶固体。使用连续式合成反应器进行甘氨酸合成反应的时候，循环反应母液（水溶液中加入新型催化剂），温度控制在40℃-75℃之间，PH值控制在6.8-7.2之间，连续加入氯乙酸铵的同时，通氨反应。反应过程中分离出来甘氨酸和氯化铵混晶固体。步骤（3）、以固体氯乙酸为原料，制取甘氨酸和氯化铵混晶固体：在甘氨酸合成反应器里，加入水溶液和新型催化剂（例如4-二甲氨基吡啶或者是其它吡啶碱类化合物催化剂）。甘氨酸合成反应器可以是间歇式反应器（例如搪瓷反应釜），或者是连续式甘氨酸合成反应装置。反应器内加入催化剂的水溶液，投入固体氯乙酸，开始通氨反应，温度控制在30℃-40℃之间，低温合成氯乙酸铵，当溶液PH值到6的时候，停止通氨反应。升温到40℃以上，开始通氨反应，温度控制在40℃-70℃之间，进行甘氨酸合成反应。氯乙酸与新型催化剂的摩尔比为1：0.0001—0.05，氯乙酸与水溶液的重量比为1:1.1—2.5。使用间歇式反应器合成甘氨酸时，当水溶液中的PH值达到6.8-7.5，停止通氨反应，反应液降温至20℃-30℃，离心（过滤）分离出来甘氨酸和氯化铵的混晶固本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种甘氨酸的清洁生产工艺，利用新型催化剂水相合成甘氨酸，其特征在于该方法包括以下步骤:/n1）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；/n2）在甘氨酸合成反应器里，加入水溶液和新型催化剂，投入氯乙酸铵，升温至40℃开始通氨反应，温度控制在40℃-70℃之间，当水溶液中的PH值达到6.8-7.5，停止通氨反应，降温至20℃-30℃，过滤分离出来甘氨酸和氯化铵的混晶固体，离心液为循环反应母液；/n3）循环反应母液再投入到反应器里面，投加氯乙酸铵后，循环进行甘氨酸合成反应，得到甘氨酸和氯化铵的混晶固体；/n4）在甘氨酸合成反应器里，加入水溶液和新型催化剂，分批次投入固体氯乙酸，通氨反应，温度控制在30℃-40℃之间，溶液中的PH值达到6，升温40℃-70℃之间，通氨反应，PH值达到6.8-7.5，停止通氨，降温至20℃-30℃，过滤分离出来甘氨酸和氯化铵的混晶固体，离心液为循环反应母液，循环反应母液再投入到反应器里面，分批次投加氯乙酸后，循环进行甘氨酸合成反应，得到甘氨酸和氯化铵的混晶固体；/n5）电渗析膜分离设备，分离甘氨酸和氯化铵混晶固体，得到甘氨酸产品和副产品氯化铵；/n6）采用醇析分离的方法，分离甘氨酸和氯化铵混晶固体，得到甘氨酸产品和副产品氯化铵；/n7）循环反应母液，采用活性炭吸附脱色的方法处理，处理过的循环反应母液继续进行甘氨酸合成反应；/n8）废水处理时，首先催化氧化，再加入尿素、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）。/n...

【技术特征摘要】
1.一种甘氨酸的清洁生产工艺，利用新型催化剂水相合成甘氨酸，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）在甘氨酸合成反应器里，加入水溶液和新型催化剂，投入氯乙酸铵，升温至40℃开始通氨反应，温度控制在40℃-70℃之间，当水溶液中的PH值达到6.8-7.5，停止通氨反应，降温至20℃-30℃，过滤分离出来甘氨酸和氯化铵的混晶固体，离心液为循环反应母液；
3）循环反应母液再投入到反应器里面，投加氯乙酸铵后，循环进行甘氨酸合成反应，得到甘氨酸和氯化铵的混晶固体；
4）在甘氨酸合成反应器里，加入水溶液和新型催化剂，分批次投入固体氯乙酸，通氨反应，温度控制在30℃-40℃之间，溶液中的PH值达到6，升温40℃-70℃之间，通氨反应，PH值达到6.8-7.5，停止通氨，降温至20℃-30℃，过滤分离出来甘氨酸和氯化铵的混晶固体，离心液为循环反应母液，循环反应母液再投入到反应器里面，分批次投加氯乙酸后，循环进行甘氨酸合成反应，得到甘氨酸和氯化铵的混晶固体；
5）电渗析膜分离设备，分离甘氨酸和氯化铵混晶固体，得到甘氨酸产品和副产品氯化铵；
6）采用醇析分离的方法，分离甘氨酸和氯化铵混晶固体，得到甘氨酸产品和副产品氯化铵；
7）循环反应母液，采用活性炭吸附脱色的方法处理，处理过的循环反应母液继续进行甘氨...

【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