CN103724625A - 利用l-天门冬氨酸合成聚天冬氨酸新工艺 - Google Patents

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CN103724625A CN201410000610.1A CN201410000610A CN103724625A CN 103724625 A CN103724625 A CN 103724625A CN 201410000610 A CN201410000610 A CN 201410000610A CN 103724625 A CN103724625 A CN 103724625A
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程终发
万振涛
刘全华
周靖仁
李鹏飞
张秀华
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Shandong Taihe Water Treatment Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种利用L-天门冬氨酸合成聚天冬氨酸新工艺。该方法是将L-天门冬氨酸在催化剂存在或不用催化剂的条件下进行热缩聚得到聚琥珀酰亚胺固体粉末，然后在碱性条件水解得到聚天冬氨酸。本发明合成聚天冬氨酸的工艺简单，成本低，整个过程不产生任何“三废”排放，无原料损耗，符合绿色化学的生产理念，本发明工艺所得聚天冬氨酸分子量分布窄，色泽浅。

Description

利用L-天门冬氨酸合成聚天冬氨酸新工艺
技术领域
本发明属于化工产品领域，涉及一种利用L-天门冬氨酸合成聚天冬氨酸新工艺。
背景技术
聚天冬氨酸用途广泛。在水处理、医药、农业、日化等领域都能找到它的用途。作为水处理剂，它的主要作用是阻垢和/或分散，兼有缓蚀作用。作为阻垢剂，特别适合于抑制冷却水、锅炉水及反渗透处理中的碳酸钙垢、硫酸钙垢、硫酸钡垢和磷酸钙垢的形成。对碳酸钙的阻垢率可达100%。聚天冬氨酸同时具有分散作用并可有效防止金属设备的腐蚀。并且具有无磷、无毒、无公害和可完全生物降解的特性，是一种新型绿色水处理剂。为促进我国“环境友好”型阻垢剂的研究与开发，国家经济贸易委员会明确提出：聚天冬氨酸是当前国家鼓励发展的节水品种，支持聚天冬氨酸的研究、开发与应用、国家政策的支持极大地鼓舞了我国科学工作者的信心，聚天冬氨酸的研究与开发也因此在我国迅速展开，尤其近几年国内关于聚天冬氨酸研究成果的报道逐渐增多，研究水平也在不断提高。
专利公开号CN1146210A公开一种聚天冬氨酸或其盐的制造方法，该方法是使选自马来酸与氨反应获得的反应产物，天冬氨酸和马来酰胺酸的单体，在溶剂和酸催化剂的存在下进行缩聚反应，获得聚琥珀酰亚胺并使其水解。
专利公开号CN1267673A公开由天冬氨酸前驱体催化直接合成聚天冬氨酸方法，具体是：以顺丁烯二酸的一铵盐或二铵盐为原料，加入无机酸或无机酸的碱金属盐、或铵盐、或苯磺酸作催化剂，在120~370℃直接合成聚天冬氨酸。
专利公开号CN102146161A公开一种用于阻垢剂的聚天冬氨酸合成物，具体是：1) 顺丁烯二酸酐( 马来酸酐)、含氨类物质和水1 ∶ 1 ～ 1.5 ∶ 1.2 ～ 2.0 的质量比，在常压以及50℃ -80℃温度下，经过1-2 小时反应，合成马来酸铵；2) 马来酸铵在160℃ -200℃温度下，常压聚合反应生成聚琥珀酰亚胺；3) 聚琥珀酰亚胺在pH10 ～ 12，以及25℃ -50℃温度下水解生成聚天冬氨酸盐。
目前国内生产聚天冬氨酸的厂家主要采用：马来酸酐和氨酸反应的铵盐然后经缩聚、水解、中和制得聚天冬氨酸。此种工艺步骤繁琐，收率低，并且产生大量含氨水、马来酸铵盐等的工业废水。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种利用L-天门冬氨酸合成聚天冬氨酸的新工艺，本工艺整个生产过程不产生任何对环境造成污染的“三废”及副产物，且工艺简单易操作属于绿色环境友好型工艺。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现，将粉末状L-天冬氨酸放入高温炉中，高温条件进行热缩聚合成聚琥珀酰亚胺。然后在碱性条件水解得聚天冬氨酸。
更具体的实施步骤是：(1)聚琥珀酰亚胺合成：将L-天冬氨酸与催化剂混合均匀，均匀的平铺在陶瓷或不锈钢托盘中，高温焙烘，得淡粉色粉末即为聚琥珀酰亚胺。(2)水解合成聚天冬氨酸：在反应釜中加入一定量的反渗透水，开启搅拌，加入聚琥珀酰亚胺，滴加液碱，保温水解。
上述(1)中催化剂选自磷酸、焦磷酸、多聚磷酸、硫酸等，其添加量为天冬氨酸质量的0~30%，优选的是0~10%。
上述(1)中高温焙烘的温度为150~350℃，优选的是200~300℃。
上述(1)中高温焙烘的时间为2~10小时，优选的是3~8小时。
上述(2)中加入反渗透水的质量为聚琥珀酰亚胺质量的50~200%。
上述(2)中滴加的碱液的浓度为10~40%；滴加的碱液的质量为聚琥珀酰亚胺质量的50~200%。
上述(2)中滴加过程温度控制在30~100℃。
上述(2)中碱液的滴加时间控制在10~150min。
上述(2)中滴加完毕保温时间2~8h。
本发明合成工艺的有益特点是，整个生产过程不产生任何对环境造成污染的“三废”及副产物，生产过程简单，易于控制，所得产物分子量分布窄。
具体实施方式
实施例1
将630kgL-天冬氨酸平铺在不锈钢托盘中，均匀铺平，放入200℃高温炉中焙烘3h。得淡粉色粉末即为聚琥珀酰亚胺，测L-天冬氨酸转化率为86.3%。
将750kg反渗透水加入反应釜，开启搅拌，将上述所得聚琥珀酰亚胺加入反应釜，滴加770kg浓度为30%的碱液，控制反应釜温度55±5℃，1小时内滴加完毕。保持温度65±2℃继续水解2小时，降温，根据对活性物含量的要求用反渗透水进行调节。
实施例2
将630kgL-天冬氨酸平铺在不锈钢托盘中，均匀铺平，放入230℃高温炉中焙烘2h。得淡粉色粉末即为聚琥珀酰亚胺，测L-天冬氨酸转化率为92.7%。
将750kg反渗透水加入反应釜，开启搅拌，将上述所得聚琥珀酰亚胺加入反应釜，滴加770kg浓度为30%的碱液，控制反应釜温度55±5℃，1小时内滴加完毕。保持温度65±2℃继续水解2小时，降温，根据对活性物含量的要求用反渗透水进行调节。
实施例3
将630kgL-天冬氨酸平铺在不锈钢托盘中，均匀铺平，放入250℃高温炉中焙烘2h。得淡粉色粉末即为聚琥珀酰亚胺，测L-天冬氨酸转化率为93.2%。
将750kg反渗透水加入反应釜，开启搅拌，将上述所得聚琥珀酰亚胺加入反应釜，滴加770kg浓度为30%的碱液，控制反应釜温度55±5℃，1小时内滴加完毕。保持温度65±2℃继续水解2小时，降温，根据对活性物含量的要求用反渗透水进行调节。
实施例4
将630kgL-天冬氨酸平铺在不锈钢托盘中，均匀铺平，放入280℃高温炉中焙烘2h。得淡粉色粉末即为聚琥珀酰亚胺，测L-天冬氨酸转化率为95.7%。
将750kg反渗透水加入反应釜，开启搅拌，将上述所得聚琥珀酰亚胺加入反应釜，滴加770kg浓度为30%的碱液，控制反应釜温度55±5℃，1小时内滴加完毕。保持温度65±2℃继续水解2小时，降温，根据对活性物含量的要求用反渗透水进行调节。
实施例5
将630kgL-天冬氨酸与30g磷酸混合均匀，均匀铺平，厚度不超过2厘米，放入280℃高温炉中焙烘1h。得淡粉色粉末即为聚琥珀酰亚胺，测L-天冬氨酸转化率为97.3%。
将750kg反渗透水加入反应釜，开启搅拌，将上述所得聚琥珀酰亚胺加入反应釜，滴加660kg浓度为35%的碱液，控制反应釜温度55±5℃，1小时内滴加完毕。保持温度65±2℃继续水解2小时，降温，根据对活性物含量的要求用反渗透水进行调节。

Claims (9)

1.一种利用L-天门冬氨酸合成聚天冬氨酸新工艺，它具体包括以下步骤：
(1)聚琥珀酰亚胺合成：将L-天冬氨酸与催化剂混合均匀，均匀的平铺在陶瓷或不锈钢托盘中，高温焙烘，得淡粉色粉末即为聚琥珀酰亚胺；
(2)水解合成聚天冬氨酸：在反应釜中加入一定量的反渗透水，开启搅拌，加入聚琥珀酰亚胺，滴加液碱，保温水解。
2.根据权利要求1所述的利用L-天门冬氨酸合成聚天冬氨酸新工艺，其特征在于：上述步骤(1)中催化剂选自磷酸、焦磷酸、多聚磷酸、硫酸等，其添加量为天冬氨酸质量的0～30%。
3.根据权利要求1所述的利用L-天门冬氨酸合成聚天冬氨酸新工艺，其特征在于：上述步骤(1)中催化剂添加量为天冬氨酸质量的0～10%。
4.根据权利要求1所述的利用L-天门冬氨酸合成聚天冬氨酸新工艺，其特征在于：上述步骤(1)中高温焙烘的温度为150～350℃，高温焙烘的时间为2～10小时。
5.根据权利要求4所述的利用L-天门冬氨酸合成聚天冬氨酸新工艺，其特征在于：上述步骤(1)中高温焙烘的温度为200～300℃；高温焙烘的时间是3～8小时。
6.根据权利要求1所述的利用L-天门冬氨酸合成聚天冬氨酸新工艺，其特征在于：上述步骤(2)中加入反渗透水的质量为聚琥珀酰亚胺质量的50～200%。
7.根据权利要求1所述的利用L-天门冬氨酸合成聚天冬氨酸新工艺，其特征在于：上述步骤(2)中滴加的碱液的浓度为10～40%；滴加的碱液的质量为聚琥珀酰亚胺质量的50～200%。
8.根据权利要求1所述的利用L-天门冬氨酸合成聚天冬氨酸新工艺，其特征在于：上述步骤(2)中碱液滴加过程温度控制在30～100℃；上述步骤(2)中碱液的滴加时间控制在10～150min。
9.根据权利要求1所述的利用L-天门冬氨酸合成聚天冬氨酸新工艺，其特征在于：上述步骤(2)中滴加完毕保温时间为2～8h。
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