发明内容
本发明主要是解决现有β-氨基丙酸生产工艺所存在含量低、杂质无法排除,应用领域较窄的问题。
本发明主要是通过下述技术方案得以解决上述技术问题的:
该β-氨基丙酸的制备方法包括以下步骤:A.合成:将体积浓度为15~25%的氨水和碳酸氢铵按重量比6~11∶1的比例混合后投入反应釜中,然后按摩尔比为丙烯酸∶氨水=1∶6~10的比例将丙烯酸(CH2CHCOOH)投入反应釜中,将反应温度控制在140~160℃、压力控制在2.0~2.2Mpa,恒温反应6~8小时;
B.浓缩:将A步骤得到的反应液压入浓缩釜,接着将反应液升温至160~180℃,同时打开氨吸收泵吸收反应所剩余的氨气,然后减压蒸馏,当蒸馏至反应液呈糖浆粘稠状时,将反应液温度降至50~60℃,向反应釜中加入重量为丙烯酸重量6~9倍的乙醇,继续搅拌1~2小时,然后将反应液温度降至室温,离心得β-氨基丙酸粗品;
C.重结晶:将β-氨基丙酸粗品投入反应釜中,再加入β-氨基丙酸重量1~3倍的水,拌匀后,加热至溶液沸腾,恒温反应1~2小时,然后将活性炭投入反应釜中脱色0.5~1小时,再减压蒸馏;当蒸馏至反应液呈糖浆粘稠状时,将反应液温度降至50~60℃,向反应釜中加入重量为丙烯酸重量3~10倍的乙醇,将反应液温度降至室温,使β-氨基丙酸全部结晶析出,结晶体离心、干燥,即得精制的β-氨基丙酸。
本发明以丙烯酸、氨、碳酸氢铵为原料,不仅原料易得,成本低廉,而且碳酸氢铵的加入,可以阻止丙烯酸在高温高压下的聚合反应,因此缩短了β-氨基丙酸的制备时间、并大大提高了产品品质。经检测:采用本发明方法制备的产品杂质少,其纯度在98%以上。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1:将体积浓度为18%的氨水、碳酸氢铵按重量比6∶1的比例混合后投入反应釜中,然后按摩尔比为丙烯酸∶氨水=1∶8的比例将丙烯酸投入反应釜中,将反应温度控制在140℃、压力控制在2.0Mpa,恒温反应8小时;
然后将反应产物压入浓缩釜,接着将反应液升温至160℃,同时打开氨吸收泵吸收反应所剩余的氨气,1小时后关闭吸氨泵并打开真空泵,然后减压蒸馏,当蒸馏至反应液呈糖浆粘稠状时,将反应液温度降至60℃,向反应釜中加入重量为丙烯酸重量9倍的乙醇,继续搅拌2小时,然后将反应液温度降至室温,离心得β-氨基丙酸粗品;经检测:该β-氨基丙酸粗品的纯度为93.2%。
将β-氨基丙酸粗品投入反应釜中,再加入β-氨基丙酸重量2.5倍的水,拌匀后,加热至溶液沸腾,恒温反应1.5小时,然后将活性炭投入反应釜中脱色1小时,再减压蒸馏;当蒸馏至反应液呈糖浆粘稠状时,将反应液温度降至60℃,向反应釜中加入重量为丙烯酸重量3倍的乙醇,将反应液温度降至室温,使β-氨基丙酸全部结晶析出,结晶体离心、干燥,即得精制的β-氨基丙酸。经检测:该β-氨基丙酸的纯度为99.1%。
实施例2:将体积浓度为15%的氨水、碳酸氢铵按重量比8∶1的比例混合后投入反应釜中,然后按摩尔比为丙烯酸∶氨水=1∶10的比例将丙烯酸投入反应釜中,将反应温度控制在150℃、压力控制在2.1Mpa,恒温反应7小时;
然后将反应产物压入浓缩釜,接着将反应液升温至170℃,同时打开氨吸收泵吸收反应所剩余的氨气,1小时后关闭吸氨泵并打开真空泵,然后减压蒸馏,当蒸馏至反应液呈糖浆粘稠状时,将反应液温度降至55℃,向反应釜中加入重量为丙烯酸重量8倍的乙醇,继续搅拌2小时,然后将反应液温度降至室温,离心得β-氨基丙酸粗品;经检测:该β-氨基丙酸粗品的纯度为94.9%。
将β-氨基丙酸粗品投入反应釜中,再加入β-氨基丙酸重量1倍的水,拌匀后,加热至溶液沸腾,恒温反应2小时,然后将活性炭投入反应釜中脱色1小时,再减压蒸馏;当蒸馏至反应液呈糖浆粘稠状时,将反应液温度降至55℃,向反应釜中加入重量为丙烯酸重量7倍的乙醇,将反应液温度降至室温,使β-氨基丙酸全部结晶析出,结晶体离心、干燥,即得精制的β-氨基丙酸。经检测:该β-氨基丙酸的纯度为98.6%。
实施例3:将体积浓度为25%的氨水、碳酸氢铵按重量比11∶1的比例混合后投入反应釜中,然后按摩尔比为丙烯酸∶氨水=1∶6的比例将丙烯酸投入反应釜中,将反应温度控制在160℃、压力控制在2.2Mpa,恒温反应6小时;
然后将反应产物压入浓缩釜,接着将反应液升温至180℃,同时打开氨吸收泵吸收反应所剩余的氨气,1小时后关闭吸氨泵并打开真空泵,然后减压蒸馏,当蒸馏至反应液呈糖浆粘稠状时,将反应液温度降至50℃,向反应釜中加入重量为丙烯酸重量6倍的乙醇,继续搅拌1小时,然后将反应液温度降至室温,离心得β-氨基丙酸粗品;经检测:该β-氨基丙酸粗品的纯度为91.5%。
将β-氨基丙酸粗品投入反应釜中,再加入β-氨基丙酸重量3倍的水,拌匀后,加热至溶液沸腾,恒温反应1小时,然后将活性炭投入反应釜中脱色0.5小时,再减压蒸馏;当蒸馏至反应液呈糖浆粘稠状时,将反应液温度降至50℃,向反应釜中加入重量为丙烯酸重量10倍的乙醇,将反应液温度降至室温,使β-氨基丙酸全部结晶析出,结晶体离心、干燥,即得精制的β-氨基丙酸。经检测:该β-氨基丙酸的纯度为98.9%。
对比例:将配制好的氨水160L(体积浓度为65%)加入反应釜中,升温至85℃,在20分钟内加入丙烯晴220Kg,控制温度在110℃、压力在3.5MPa,保温反应10分钟,慢慢开启输氨阀将余氨卸入吸氨釜,循环套用。然后打开真空减压出水,温度控制在94℃。当水分浓度小于10%结束。
将反应产物抽入丙晴蒸馏釜中,控温在68℃以下收集前馏分,68℃以上,收集丙晴至140℃,自然升温至150℃结束。然后将精β-氨基丙腈按折百丙腈1∶2(重量比)加入30%液碱水解,之后加入盐酸中和,调PH值至6.8。保持温度在55℃,复测不变。转入浓缩釜,打开真空系统,浓缩至水干。加入1000L乙醇,搅拌1小时,降温至40℃,离心得湿β-氨基丙酸粗品,经检测,β-氨基丙酸纯度为45%。
取粗品600Kg,加水1500L,打开搅拌升温溶解,温度控制在96℃,保温2小时,投入活性炭20Kg,脱色1小时,然后停止搅拌静置1小时,压滤,压力控制在0.05~0.2MPa,滤毕,抽入浓缩釜,打开真空系统,减压出水至水干,溶液呈糖浆稠状。降温、冷却至50℃,加入1200L乙醇,搅拌1小时,温度降至25℃,离心得湿β-氨基丙酸精品,经干燥,取样测水分为0.15%,即得β-氨基丙酸,经检测:该β-氨基丙酸的纯度为79%。