CN101993384B - 腈类化合物碱解脱氨新工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种腈类化合物(如氨基乙腈、苯胺基乙腈、亚氨基二乙腈等)碱解制备氨基酸的新的脱氨工艺方法。通过减压控制脱氨程度来控制反应温度，可实现连续快速大规模碱解；在常压下快速高效地脱尽游离氨。本发明可大大提高氨的脱除率、氨的回收率、产品品质、减少物耗能耗、减少设备投资，达到节能减排的目标。
Description
技术领域
本发明涉及一种腈类化合物碱解脱氨的新工艺。
背景技术
腈类化合物碱解、脱氨、酸化是合成羧酸特别是氨基酸的重要方法，也是氢氰酸作为有机合成中间体的最重要用途之一。氢氰酸与甲醛反应可方便得到羟基乙腈，羟基乙腈与氨或胺反应很易得到氨基乙腈、亚氨基二乙腈、苯胺基乙腈等，经过碱解、脱氨、酸化、结晶、分离即可得到对应的氨基酸。
目前腈的碱解和脱氨都是在减压条件下进行的。由于腈类在碱性条件水解制备羧酸类产品过程中，易发生取代和聚合反应，在水解生成羧酸产品的同时，还会产生大量的分解物和聚合物杂质。减压脱氨不但需要配置真空系统，而且电耗、水耗都很大，氨的冷凝回收也比较困难，是工业生产中较麻烦的环节之一。由于氨气在水中溶解度受温度的影响较压力更大，因此，要降低脱氨液中氨的含量，就必须在较高的温度之下进行脱氨，而在减压条件下脱氨时溶液沸点较低，水容易大量气化带出，导致蒸出的氨水浓度很低，氨的回收率差，能耗高。
针对上述缺陷，发明人经过实验发现，在减压条件下，通过脱氨程度可以控制反应温度，实现连续碱解，碱解液可以在常压下加热至沸腾状态下脱尽游离氨，带水少，氨水浓度高，蒸汽消耗少，操作简便容易，节能降耗效果显著。
发明内容
本发明提供了一种腈类化合物(如氨基乙腈、苯胺基乙腈、亚氨基二乙腈等)碱解制备氨基酸的新的脱氨工艺方法。其技术特征是：在减压条件下，通过脱氨程度来控制反应温度，连续快速大规模碱解；随后在常压下快速高效地脱尽游离氨。
常压脱氨可以大大减少设备投资、提高脱氨效率，减少物耗能耗，达到节能降耗的目的。由于采用了常压沸腾脱氨的工艺，大大的提高了氨的去除率，得到高浓度的氨水，提高了氨的回收率，减少蒸汽和冷凝水的消耗；由于在常压沸腾温度下进行脱氨，在碱解过程中产生的部分腈类或肽类聚合物在高温条件下，可进一步水解得到羧酸产品，从而提高产品收率；由于提高了氨的去除率，所制备得到的羧酸固体中杂质氨的含量大大减少，在后续反应中大大减少了副反应的发生。
主要反应方程式：
RCN+NaOH+H2O＝＝＝RCOONa+NH3
其中：R为含有胺基的芳烃或C1～C2氨基脂肪烃、或含有腈基的氨基脂肪烃。
具体的讲，本发明提供了一种以腈类化合物(如氨基乙腈、苯胺基乙腈、亚氨基二乙腈等)和液碱为原料制备氨基酸过程中脱氨的新工艺，该方法包括如下步骤：
1)将腈类化合物与水的混合液加入到热溶釜中加热得到热腈溶液，或将羟基乙腈与氨或胺反应得到氨基类腈的反应原液即氨化反应液。
2)步骤1)得到的热腈溶液或氨化反应液与液碱打入快速混合碱解反应器中，进行快速碱解反应，得到碱解液。
3)步骤2)中得到的碱解液连续采出，输送到闪蒸喷淋塔中进行脱氨。
通过闪蒸喷淋塔可将物料中30～70％的氨脱除。
4)物料在经过步骤3)后，进入带有循环泵和外挂换热器的填料塔或降膜塔塔釜，物料在塔釜中通过循环泵打循环，连续脱氨，当游离氨含量低于0.05％时，物料采出。经过加热沸腾脱氨，不但可以方便有效脱除物料中残余的大部分氨，而且可以使在碱解时生成的部分腈类或肽类聚合物分解得到相应的氨基酸盐。
5)将步骤4)所得到的氨基酸盐按常规方法酸化得到相应的氨基酸。
相关工艺条件为：腈类化合物(如氨基乙腈、苯胺基乙腈、亚氨基二乙腈等)和水的质量比为1∶5，优选为1∶2；用于溶解腈类的热水的水温为40～100℃，优选为60～90℃；腈基和氢氧化钠的摩尔比为1∶1-4；脱氨温度为50℃至沸腾；脱氨压力在碱解时脱氨为微负压(以控制碱解温度不超过80℃为宜)，在脱氨时为常压。
本发明提供的方法，是一种采用腈类化合物(如氨基乙腈、苯胺基乙腈、亚氨基二乙腈等)在减压条件下与液碱快速控温碱解，在常压沸腾脱氨后，再酸化得到相应的羧酸产品。
附图说明
说明书附图1为腈类化合物碱解脱氨新工艺设备流程简图。
具体实施方式
实施例1
将4180kg氨基乙腈水溶液(其中含氨基乙腈1120kg)，经过换热器预热至60℃后与1895L(比重为1.32)的32％液碱分别经过计量泵打入快速混合碱解反应器。快速混合碱解反应器在反应过程中，产生氨基乙酸，同时释放出氨。该反应是放热反应，在微负压下，反应产生的氨夹带着水被带走，同时带走反应产生的热量，调节夹套热水温度，维持反应物料温度在75℃左右，经过计量，每批氨基乙腈水解液在反应器中停留时间在35分钟。经过计量罐计量，每35min.产生氨水480L。分别对水解液和氨水取样分析，其中，氨水比重为0.92，浓度为20.50％，水解液中游离氨含量为3.99％，本工序脱氨率26.63％。
经过快速水解得到的水解液连续采出，输送到闪蒸喷淋塔中进行脱氨，物料温度在90～110℃，压力在-0.01～0.01MPa。经过流量计计量，本步脱氨脱出的氨水600L，取样分析其中氨水浓度为18.72％，比重为0.93，本工序脱氨率41.87％；取样分析脱氨液，经分析其中游离氨含量为2.55％。
经过闪蒸喷淋塔脱氨后，料液进入填料塔脱氨塔塔釜，在脱氨塔塔釜内，在常压条件下，通过循环泵打循环，料液经过换热器加热后，进入填料塔脱氨。当游离氨含量低于0.05％时，将物料采出，得到的脱氨液4117kg。取样分析，其中氨基乙酸含量为36.02％，游离氨含量为0.052％。常压沸腾脱氨的工艺，不但脱除了物料中残留的大部分氨，而且使在水解时生成的腈类或肽类聚合杂质分解生成氨基乙酸钠。氨基乙腈转化为氨基乙酸的转化率为98.87％。
所得物料采用常规方法酸化得到氨基乙酸。
实施例2
将3960kg苯胺基乙腈水溶液(其中含苯胺基乙腈1320kg)，加热至50℃后与1420L(比重为1.32)的32％液碱分别经过计量泵打入水解反应器。在反应过程中生成苯胺基乙酸钠，同时释放出氨。该反应是放热反应，在微负压下，反应产生的氨夹带着水被带走，同时带走反应产生的热量，调节夹套热水温度，维持反应物料温度在65℃左右，经过计量，每批苯胺基乙腈水解液在反应器中停留时间在30分钟。经过计量罐计量，每30分钟产生氨水315L。分别对水解液和氨水取样分析，其中，氨水比重为0.92，浓度为21.05％，水解液中游离氨含量为1.97％，本工序脱氨率35.88％。
经过水解得到的水解液可连续采出，输送到闪蒸喷淋塔中进行脱氨，物料温度在90～110℃，压力在-0.01～0.01MPa。经过流量计计量，本步脱出的氨水量为384L，取样分析其中氨水浓度为17.71％，比重为0.93，本工序脱氨率58％；取样分析脱氨液，经分析其中游离氨含量为0.88％。
经过闪蒸喷淋塔脱氨后，料液进入填料塔脱氨釜，在塔釜内，在常压条件下，物料通过循环泵打循环，料液经过换热器加热后，进入填料塔脱氨。当游离氨含量低于0.05％时，将物料采出。得到的脱氨液4650kg，取样分析，其中苯胺基乙酸含量为31.84％，游离氨含量为0.049％。常压沸腾脱氨的工艺，不但脱除了物料中残留的大部分氨，而且使在水解时生成的腈类或肽类聚合杂质分解生成苯胺基乙酸钠。苯胺基乙腈转化为苯胺基乙酸钠的转化率为98.05％。
所得物料采用常规方法酸化得到苯胺基乙酸。
实施例3
向5000L溶解釜加入工艺用水3000L，开蒸汽升高温度到85℃，搅拌下加入含量92％的亚氨基二乙腈固体1630kg(15.78kmol)，溶解完后釜内温度在72℃。将3510L的30％液碱经过计量泵计量后，与溶解后的亚氨基二乙腈溶液分别经过计量泵打入快速混合碱解反应器。快速混合碱解反应器在反应过程中，通过高效传质传热，物料中亚氨基二乙腈和氢氧化钠充分接触反应，同时释放出氨。碱解反应是放热反应，在微负压下，反应产生的氨夹带着水被带走，同时带走反应产生的热量，维持反应温度在70℃左右，根据反应速率和产能设计反应器大小，保证物料在反应器中停留时间在30min左右。经过计量罐计量，每30min产生氨水500L。分别对碱解液和氨水取样分析，其中，氨水比重为0.91，浓度为24.50％，碱解液中游离氨含量为4.90％，本工序脱氨率20.77％。
物料经过快速混合碱解反应器反应结束后，得到的碱解液连续采出，并输送到闪蒸喷淋塔中，在闪蒸喷淋塔中进行脱氨。经计量，本步脱氨脱出的氨水1165L，取样分析其中氨水浓度为20.10％，比重为0.92，本工序脱氨率50％左右；取样分析脱氨液，经分析其中游离氨含量为2.76％。
随后料液进入降膜塔塔釜，在塔釜内，在常压条件下，物料通过循环泵打循环，料液经过换热器加热后，进入填料塔脱氨。常压加热至沸腾，蒸发脱氨，当游离氨含量低于0.05％时，将物料采出，得到脱氨液5737kg。得到的脱氨液取样分析，其中亚氨基二乙酸含量为36.04％，游离氨含量为0.049％。本步不但脱除了物料中残留的大部分氨，而且使在碱解时产生的杂质分解生成亚氨基二乙酸二钠盐。经计算亚氨基二乙腈转化为亚氨基二乙酸的转化率为98.48％。
采出后得到的物料按常规方法酸化得到亚氨基二乙酸。
Claims (3)
1.一种以腈类化合物和液碱为原料制备氨基酸过程中脱氨的方法，该方
法包括如下步骤：
1)将腈类化合物与水混合溶解制成热腈溶液，或直接用羟基乙腈与氨或胺反应得到氨基类腈的反应原液即氨化反应液；
2)步骤1)得到的热腈溶液或氨化反应液与液碱打入快速混合碱解反应器中，进行快速碱解反应得到碱解液；
3)步骤2)中得到的碱解液连续采出，输送到闪蒸喷淋塔中进行脱氨，物料在加热条件下继续进行碱解反应，同时不断放出氨气，通过闪蒸喷淋塔将物料中30～70％的氨脱除；
4)步骤3)中得到的物料进入填料塔或降膜塔塔釜，在常压条件下，通过循环泵打循环，外挂换热器加热，在填料塔或降膜塔塔釜中连续循环脱氨，当游离氨含量低于约0.05％时，物料采出；
5)步骤4)中采出的物料采用常规方法处理得到相应的氨基酸。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述的腈类化合物选自氨基乙腈、亚氨基二乙腈和苯氨基乙腈中的一种。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述腈类化合物和热溶解所需用水的质量比为1∶2～5；用于溶解腈的热水的水温为40～100℃；腈基和氢氧化钠的摩尔比为1∶1-2；脱氨温度为50℃至常压沸腾；脱氨压力在碱解时脱氨为微负压，以控制碱解温度不超过80℃。
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| CN1990459A (zh) * | 2005-12-31 | 2007-07-04 | 重庆三峡英力化工有限公司 | 羟基乙腈法制备甘氨酸的新工艺 |
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2009
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