CN102229536A

CN102229536A - 一种膜法电渗析分离氨基烷基醇的方法

Info

Publication number: CN102229536A
Application number: CN2011101025375A
Authority: CN
Inventors: 严间浪; 沈江南; 陈超明
Original assignee: SHANGYU ZHONGCHANG CHEMICAL CO Ltd
Current assignee: Shaoxing Changchang chemical Limited by Share Ltd
Priority date: 2011-04-25
Filing date: 2011-04-25
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2031-04-25
Also published as: CN102229536B

Abstract

一种膜法电渗析分离氨基烷基醇的方法。本发明涉及一种含2-氨基丙醇与无机盐的水溶液经电渗析方法分离2-氨基丙醇的方法。该方法将含2-氨基丙醇与无机盐的水溶液在电渗析装置中经电渗析处理，实现2-氨基丙醇和硫酸盐等无机盐的分离，克服了传统溶剂法后处理的不足，分离能耗显著下降，成本降低。本发明的有益效果主要体现在：(1)采用电渗析技术脱盐，实现2-氨基丙醇与硫酸盐等无机盐的分离，替代传统方法使用有机溶剂分离，提高2-氨基丙醇的回收率；(2)采用电渗析技术脱盐，使产品提纯过程能源消耗显著下降，避免采用大量易燃有毒性的甲醇、乙醇等有机溶剂，生产成本和“三废”排放量均大幅度降低，产品质量进一步提高，并可得到高质量的副产物硫酸钠。

Description

一种膜法电渗析分离氨基烷基醇的方法

技术领域

本发明涉及一种膜法电渗析分离提纯氨基烷基醇的方法，具体涉及运用阳离子交换膜和阴离子交换膜，通过不同顺序排列，组成离子膜电渗析装置，从氨基烷基醇与无机盐的水溶液中分离氨基烷基醇。

背景技术

2-氨基丙醇是合成抗菌药物氧氟沙星的关键中间体，2-氨基丙醇按其空间构型不同存在三种手性异构体：L-2-氨基丙醇；D-2-氨基丙醇；DL-2-氨基丙醇。其中L-2-氨基丙醇是合成左旋氧氟沙星的关键中间体，DL-2-氨基丙醇是合成氧氟沙星的关键中间体，氧氟沙星和左旋氧氟沙星是我国的基本药物，其生产成本的高低和质量的好坏非常重要。

专利ZL200810126200.6报道了一种以α-氨基酸为原料制备α-氨基醇的方法及所用催化剂和催化剂的制备方法，并成功应用于L-2-氨基丙醇、D-2-氨基丙醇、DL-2-氨基丙醇的产业化。催化加氢一步法合成氨基丙醇的技术突破使产品的生产成本大幅度降低，产品质量进一步提高，并实现了真正意义上的清洁生产，为提升(左)氧氟沙星整个产业链的技术水平，降低成本，增强(左)氧氟沙星产品国际竞争力奠定了基础。

应用专利ZL200810126200.6发明的合成技术，2-丙氨酸在催化剂作用下被氢气还原，得到2-氨基丙醇，其化学反应方程式如下：

反应完成后得到2-氨基丙醇的酸性溶液。为得到最终产品，要将氨基丙醇从混合水溶液中提纯出来，传统的分离提纯方法是先将反应液用碱中和，蒸发浓缩；通过加入甲醇、乙醇、叔丁醇等与水混溶的溶剂，析出无机盐；过滤分出无机盐，得到溶液先蒸馏回收溶剂，再精馏得到产品。生产过程中发现该后处理方法存在以下缺点：

(1)后处理大量母液需精馏，蒸汽消耗量大，每吨产品需9～12吨蒸汽；

(2)使用大量甲醇、乙醇、叔丁醇等有机溶剂，有机溶剂难以回收完全，一部分进入无机盐，一部分进入精馏釜残，造成环境污染；加之溶剂易挥发，夏季时溶剂损耗量大，增加了生产隐患，且生产成本上升；

(3)氨基丙醇与盐的水溶液中加入溶剂分离无机盐，分离效率低。蒸馏过程中无机盐析出，粘附在蒸馏釜壁，影响传热，同时无机盐腐蚀性强，精馏塔防腐要求高，投资大，维修费高，生产不稳定；

(4)副产的含有溶剂的无机盐难以回收利用。

发明内容

针对上述含盐2-氨基丙醇水溶液溶剂法后处理工艺存在的不足，本发明的目的是提供一种利用电渗析分离技术分离2-氨基丙醇的方法。

本发明的具体技术方法如下：

(1)分离溶液制备

2-氨基丙醇由专利ZL200810126200.6发明的技术制备得到。2-丙氨酸在催化剂作用下被氢气还原，得到氨基丙醇的酸性水溶液，分离出催化剂后，该水溶液(简称为加氢反应液)的主要组成为2-氨基丙醇(wt％)6％～20％，[SO₄ ^2-](wt％)5％～15％，[H₂PO₄ ^-](wt％)1％～5％，杂质1.0～3.0％，其余为水，溶液pH为2-5。杂质为氨基丙酸催化加氢反应过程中的小分子分解物和未反应的原料，在精馏过程中可分离除去。

(2)制备中和液

加氢反应液先用30％的氢氧化钠溶液调节pH至7-12，得到的水溶液电导率在120ms/cm～200ms/cm，以下简称其为中和液，中和液进行电渗析处理。

(3)电渗析装置

电渗析装置可由市售获得，电渗析处理装置的膜为离子交换膜，面积200mm×400mm，所选用的阳离子交换膜和阴离子交换膜为异相膜或均相膜，其操作按膜及装置的说明书进行。

本发明提供的方法中，为提高电渗析处理的效率，电渗析装置由阳离子交换膜和阴离子交换膜间隔排列，组成2隔室结构的离子膜电渗析装置；由单台电渗析装置组合为一级一段或一级多段(二级或二级以上)，每级之间可作串联或并联。

(4)一段电渗析

将中和液用泵打入淡化室，保持淡化室压力0.02MPa～0.03MPa；浓缩室用泵打入电导率为为20～200μs/cm的自来水或纯净水，保持浓缩室压力0.02MPa～0.03MPa。开始通电，操作电压为20V～60V、电流密度为1mA/cm²～100mA/cm²，隔室内料液流速为0.1cm/s～30cm/s，操作温度为5℃～60℃。待淡化室中和液电导率降低到20000～30000μs/cm，淡化室得到一次脱盐液，浓缩室的溶液电导率在100ms/cm～180ms/cm，称为一次浓盐水。

(5)二段电渗析

将一次浓盐水排出浓缩室，换上电导率为20μs/cm～200μs/cm的自来水或纯净水，继续对淡化室的一次脱盐液进行电渗析脱盐，待淡化室的料液电导率降低至2000μs/cm以下，停止通电，淡化室得到二次脱盐液，浓缩室得到的电导率20ms/cm～30ms/cm的溶液成为二次浓盐水。

(6)产品分离

二次脱盐液依次经蒸发脱水、精馏，得到产品2-氨基丙醇。

一次浓盐水和二次浓盐水混合，监测，2-氨基丙醇浓度(wt％)0.05％～0.1％，COD1000～5000mg/L，进入污水处理站。

利用本发明，2-氨基丙醇中和液采用电渗析脱盐，后处理革除有机溶剂，避免了使用大量的乙醇而造成的严重的乙醇挥发排放污染和生产不安全性，且2-氨基丙醇回收率高，达到96～98％，产品经气相色谱监测，含量达99.8％以上；与溶剂法脱盐相比，能耗降低50％以上，生产成本降低15～25％，减少了三废排放。

综上所述，本发明用电渗析法分离专利ZL200810126200.6发明的技术制备得到2-氨基丙醇水溶液，从根本上克服了传统溶剂法后处理的不足，后处理革除了有机溶剂，能耗显著下降，成本降低。

附图说明

图1为本发明电渗析法2-氨基丙醇脱盐工艺流程；

图2为两隔室离子膜电渗析分离装置的结构图。

具体实施方式

实施例1：

采用双隔室结构的离子膜电渗析分离装置，每张膜的面积为200mm×400mm，共40对阴、阳离子交换膜组成膜堆。将18升中和液(组成为DL-2氨基丙醇(wt％)12％，[SO₄ ^2-](wt％)8％，[H₂PO₄ ^-](wt％)4％，杂质3.0％，pH为7)经精密过滤器过滤后用泵打入双隔室电渗析装置的淡化室，在浓缩室中加入自来水(电导率为约200μs/cm)，极水为3％的硫酸钠溶液，控制离子膜电渗析分离装置的电流密度为12.5mA/cm²，淡化室和浓缩室内料液流量均为500L/h，温度为35～40℃。当淡化室的电导率达到18000～20000μs/cm时，排出浓缩室的一次浓盐水，然后重新加入自来水，继续进行脱盐，当淡化室料液的电导率达到1800～2000μs/cm以下时，停止通电，将淡化室的2-氨基丙醇溶液进行精馏浓缩得到2-氨基丙醇2.0kg，DL-2-氨基丙醇的收率为92.3％，GC分析纯度99.8％。二次浓盐水10升。

实施例2：

采用双隔室结构的离子膜电渗析分离装置，每张膜的面积为200mm×400mm，共60对阴、阳离子交换膜组成膜堆。将18升中和液(组成为氨基丙醇(wt％)12％，[SO₄ ^2-](wt％)8％，[H₂PO₄ ^-](wt％)4％，杂质3.0％，pH为7)经精密过滤器过滤后用泵打入双隔室电渗析装置的淡化室，在浓缩室中加入自来水(电导率为约200μs/cm)，极水为3％的硫酸钠溶液，控制离子膜电渗析分离装置的电流密度为12.5mA/cm²，淡化室和浓缩室内料液流量均为400L/h，温度为30～35℃。当淡化室的电导率达到15000～18000μs/cm时，排出浓缩室的一次浓盐水，然后重新加入自来水，继续进行脱盐，当淡化室料液的电导率达到1200～1500μs/cm以下时，停止通电，将淡化室的2-氨基丙醇溶液进行精馏浓缩得到2-氨基丙醇2.1kg，2-氨基丙醇的收率为95.3％，GC分析纯度99.8％。二次浓盐水10.5升。

实施例3：

在实施例1的基础上，控制离子膜电渗析分离装置的电流密度为8mA/cm²，隔室内料液流量为450L/h，温度为25-30℃。当淡化室的电导率达到20000～25000μs/cm时，排出浓缩室的一次浓盐水，然后重新加入自来水，继续进行脱盐，当淡化室料液的电导率达到1800～2000μs/cm以下时，停止通电，将淡化室的2-氨基丙醇溶液进行精馏浓缩得到2-氨基丙醇2.0kg，2-氨基丙醇的收率为92.0％，GC分析纯度99.8％。

实施例4：

在实施例2的基础上，采用双隔室结构的离子膜电渗析分离装置，每张膜的面积为200mm×400mm，共120对阴、阳离子交换膜组成膜堆。将15升中和液(组成为L-2-氨基丙醇(wt％)12％，[SO₄ ^2-](wt％)8％，[H₂PO₄ ^-](wt％)4％，杂质(wt％)3.0％，pH为7)经精密过滤器过滤后用泵打入双隔室电渗析装置的淡化室，在浓缩室中加入自来水(电导率为约200μs/cm)，极水为3％的硫酸钠溶液，控制离子膜电渗析分离装置的电流密度为12.5mA/cm²，淡化室和浓缩室内料液流量均为600L/h，温度为30～35℃。当淡化室的电导率达到12000～16000μs/cm时，排出浓缩室的一次浓盐水，然后重新加入自来水，继续进行脱盐，当淡化室料液的电导率达到1300～1600μs/cm以下时，停止通电，将淡化室的L-2-氨基丙醇溶液进行精馏浓缩得到2-氨基丙醇1.7kg，2-氨基丙醇的收率为96.3％，GC分析纯度99.8％。二次浓盐水8.5升。

Claims

1.一种2-氨基丙醇水溶液的后处理方法，其中，2-氨基丙醇水溶液的组成为2-氨基丙醇(wt％)6％～20％，[SO₄ ^2-](wt％)5％～15％，[H₂PO₄ ^-](wt％)0％～5％，杂质1.0～3.0％，其余为水、Na⁺，溶液pH为2-5。2-氨基丙醇水溶液用氢氧化钠中和至pH6-9，得到2-氨基丙醇中和液，电导率为120ms/cm～200ms/cm，进一步用电渗析方法进行处理。将中和液用泵打入电渗析装置淡化室，保持淡化室压力0.02MPa～0.03MPa；浓缩室用泵打入电导率为为20～200μs/cm的自来水或纯净水，保持浓缩室压力0.02MPa～0.03MPa。开始通电，操作电压为20V～60V，电流密度为1mA/cm²～100mA/cm²，隔室内料液流速为200L/h～1500L/h，操作温度为5℃～60℃。待淡化室中和液电导率降低到20000～30000μs/cm，将一次浓盐水排出浓缩室，换上电导率为20μs/cm～200μs/cm的自来水或纯净水，继续对淡化室的一次脱盐液进行电渗析脱盐，待淡化室的料液电导率降低至2000μs/cm以下，停止通电，淡化室得到二次脱盐液，浓缩室得到的电导率20ms/cm～30ms/cm的二次浓盐水。二次脱盐液依次经蒸发脱水、精馏，得到产品2-氨基丙醇。

2.根据权利要求1所述的方法，2-氨基丙醇溶液的组成为2-氨基丙醇(wt％)6％～20％，[SO₄ ^2-](wt％)5％～15％，[H₂PO₄ ^-](wt％)0％～5％，杂质(wt％)1.0～3.0％，其余为水，溶液pH为2-5。

3.根据权利要求1和2所述的方法，2-氨基丙醇水溶液经中和后用电渗析方法分离2-氨基丙醇和无机盐。

4.根据权利要求1所述的方法，2-氨基丙醇的电渗析装置所用阳离子交换膜和阴离子交换膜为异相或均相离子交换膜，阳离子交换膜和阴离子交换膜间隔排列，组成2隔室结构的离子膜电渗析装置，单台电渗析装置可串联或并联组合为一级一段或多级多段。

5.根据权利要求1所述的方法，电渗析的操作参数为浓缩室压力0.02MPa～0.03MPa。开始通电，操作电压为20V～60V，电流密度为1mA/cm²～100mA/cm²，隔室内料液流速为200L/h～1500L/h，操作温度为5℃～60℃。

6.根据权利要求1所述的方法，2-氨基丙醇包括L-2-氨基丙醇，D-2-氨基丙醇及DL-2-氨基丙醇。