CN107253916A

CN107253916A - 一种绿色环保制备氨基乙酸的新方法

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Publication number: CN107253916A
Application number: CN201710332528.2A
Authority: CN
Inventors: 仇荣庆
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-05-12
Filing date: 2017-05-12
Publication date: 2017-10-17
Anticipated expiration: 2037-05-12
Also published as: CN107253916B

Abstract

本发明公开了一种绿色环保制备氨基乙酸的新方法，该制备方法得到的产品质量稳定，各项指标均高于现有的工业级标准；产品收率高，从现有的80‑85％提高到95％以上；采用膜分离技术，不使用甲醇醇析，节约了大量的能耗，生产更安全，杜绝了废水的产生，适合工业化大生产。

Description

一种绿色环保制备氨基乙酸的新方法

技术领域

本发明涉及一种绿色环保制备氨基乙酸的新方法，该方法绿色环保且可实现工业化大生产。

背景技术

国内目前生产氨基乙酸(又称甘氨酸)的厂家均采用传统的乙酸氯化，然后氨化，最后用甲醇醇析，得到工业级氨基乙酸的工艺路线，含量≥98.5％，氯离≤0.4％。因为化学反应采用一锅煮的方法，分离又采用大剂量的甲醇醇析，收率仅为80-85％。而蒸馏甲醇又消耗大量的能耗，再加上氨化反应时通入过量的氨以及催化剂乌洛托品不能回收利用，导致产生大量的废水和废气。不符合我国提倡的节能减排和绿色环保国策。目前有文献报道的氨基乙酸生产新技术等，大部分停留在实验室小试阶段，不能实现工业化生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种绿色环保制备氨基乙酸的新方法。

为实现上述目的，本发明采用以下内容：

一种绿色环保制备氨基乙酸的新方法，包括以下步骤：

1)在反应釜中投入等量的水和氯乙酸，搅拌溶解后通入氨气，温度控制在60℃以内，当pH值达到6左右停止通氨，冷却至常温后离心，得到固体氯乙酸铵和第一离心母液；其中，固体氯乙酸铵留作下一步骤使用；而向第一离心母液中再次投入等量的氯乙酸，通入氨气反应，达到终点后降温、离心，以此反复循环；

2)向乌洛托品水溶液中投入步骤1)得到的固体氯乙酸铵，升温至40-60℃时通入氨气，控制温度在60-70℃之间，以pH值6.5-6.8为终点，反应结束后停止通氨，冷却至常温后离心，得到氨基乙酸与氯化铵的混合晶体和第二离心母液；其中，混合晶体留作下一步骤使用；而向第二离心母液中再次投入固体氯乙酸铵，通入氨气反应，达到终点后降温、离心，以此反复循环；

3)分离：①将步骤2)得到的混合晶体溶于水，得到氨基乙酸与氯化铵的双饱和溶液(称为料液)；②将该双饱和溶液通过膜分离，脱去氯化铵，得到氨基乙酸的饱和水溶液和氯化铵水溶液(称为浓水)；③向氨基乙酸的饱和水溶液中加入步骤2)得到的混合晶体，升温至40-50℃保温一段时间，冷却至常温后离心，得到氨基乙酸产品和第三离心母液；其中，将第三离心母液再次经过膜分离，脱去氯化铵，再次投入混合晶体，升温化料后再降温、离心，以此反复循环。

步骤2)中，混合晶体中，氨基乙酸含量58.5％，氯化铵含量41.5％。进一步地，乌洛托品水溶液是质量分数5％的乌洛托品水溶液。

步骤3)中，氯化铵水溶液中的氯化铵的含量在5-25％，电导率10-35万左右，经浓缩脱水后，得到高品质的固体氯化铵。脱出的水可以再次用于膜堆来接受氯化铵，整个循环过程中，水是基本平衡的。

进一步地，步骤3)②中，所述膜分离是利用在直流电场作用下，使带电离子有选择性的通过膜的过程。优选地，使用膜堆来进行膜分离。更优选地，所述膜堆由面积400mm×1600mm，200对阴阳膜和隔板组成，所述膜为EDI电除盐器用异相离子交换膜。

本发明具有以下优点：

本发明的制备方法得到的产品质量稳定，各项指标均高于现有的工业级标准；产品收率高，从现有的80-85％提高到95％以上；采用膜分离技术，不使用甲醇醇析，节约了大量的能耗，生产更安全，杜绝了废水的产生，适合工业化大生产，具有显著的经济效益和社会效益。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

实施例

一种绿色环保制备氨基乙酸的新方法，包括以下步骤：

1)在反应釜(1-5吨)中投入等量的水和氯乙酸，搅拌溶解后通入氨气，温度控制在60℃以内；当pH值达到6左右，停止通氨，冷却至常温后离心，得到固体氯乙酸铵作下一步骤使用。离心母液继续投入等量的氯乙酸，再通入氨气达到终点后降温、离心，以此循环，反复使用。

氯乙酸可以通过氯气和乙酸反应制备，也可以是购买使用。

2)向5％的乌洛托品水溶液中投入氯乙酸铵，升温至40-60℃时通入氨气，控制温度在60-70℃之间，以pH值6.5-6.8为终点，反应结束后停止通氨，降温、离心，得到氨基乙酸与氯化铵的混合晶体(含量为氨基乙酸58.5％，氯化铵41.5％)，留作下一步进行膜分离、化料。离心母液又投入氯乙酸铵，通入氨气反应，然后降温、离心，以此循环，反复使用。

该步骤的特点是通氨中，过量的氨能在下一次得到利用，使氨的消耗大为降低。同时，催化剂能循环使用。每次离心后需补充少量的乌洛托品，催化剂的使用量仅为原工艺的5-10％，节约了大量的成本，也减少了后处理的难度。

3)分离、化料。首先，将上一步得到的混合晶体溶于水，得到氨基乙酸与氯化铵的双饱和溶液(称作料液)；之后，通过膜堆进行膜分离，得到氨基乙酸的饱和水溶液(称作达标液)和氯化铵水溶液(称作浓水)；最后，将上一步得到的混合晶体溶化在达标液中，升温至40-50℃时保温10-20分钟，然后降温至常温后离心，稍微漂洗后得到99％以上的氨基乙酸产品。例如，在10立方米搪瓷反应釜中投入7立方米的达标液，再投入混合晶体3.5吨，能一次得到2吨左右的合格产品，离心母液经过膜分离脱盐后再用作化料，以此反复循环。

得到的氨基乙酸产品的各项指标均高于现有的工业级标准。

膜分离中，利用在直流电场作用下，使带电离子有选择性的通过膜，采用上海上化水处理材料有限公司生产的EDI电除盐器用异相离子交换膜，膜堆的制造选用浙江弗莱德环境科技有限公司。每个膜堆由面积400mm×1600mm，200对阴阳膜和隔板组成。采用高频开关代替原来的干式变压器，从而节约了大量分离装置的制作成本，为工业化生产创造了条件。根据发明人使用膜堆的经验，现在每千瓦时(度)电能脱盐约4kg，按每吨产品需脱盐800kg计，需耗电约200度(不计动力用电)。

氯化铵水溶液中的氯化铵的含量在5-25％，电导率在10-35万之间。经浓缩脱水后，得到高品质的固体氯化铵，氯化铵含量在98％以上，每生产1吨氨基乙酸产品将有4吨左右的浓水需要浓缩，脱水3.2吨。采用三效蒸发结晶器脱水，需消耗蒸汽约1-1.5吨，能耗大为降低。浓水浓缩后的水可以再次用于膜堆接受氯化铵。整个循环过程中，水是基本平衡的。

对新方法与现有工艺的主要原材料消耗进行对比如下(单位吨、元)：

原料	现有工艺	新方法	价格
				乙酸	0.98	0.85	2500元/吨
氯气	1.3	1.1	800元/吨
				氨气	0.57	0.47	2800元/吨
催化剂	0.15	0.01	5000元/吨
				甲醇	0.05	0	2500元/吨
总原料成本	5961元	4371元	相差1590元

可见，本发明克服了现有技术中氨基乙酸的缺陷，该方法的产品质量稳定，收率高达95％以上，能耗少，生产更安全，生产总成本大为降低，无废水产生，适合工业化大生产，具有显著的经济效益和社会效益。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims

1.一种绿色环保制备氨基乙酸的新方法，其特征在于，包括以下步骤：

3)分离：①将步骤2)得到的混合晶体溶于水，得到氨基乙酸与氯化铵的双饱和溶液；②将双饱和溶液通过膜分离，脱去氯化铵，得到氨基乙酸的饱和水溶液和氯化铵水溶液；③向氨基乙酸的饱和水溶液中加入步骤2)得到的混合晶体，升温至40-50℃保温一段时间，冷却至常温后离心，得到氨基乙酸产品和第三离心母液；其中，将第三离心母液再次经过膜分离，脱去氯化铵，再次投入混合晶体，升温化料后降温、离心，以此反复循环。

2.根据权利要求1所述的一种绿色环保制备氨基乙酸的新方法，其特征在于，步骤2)中，乌洛托品水溶液是质量分数5％的乌洛托品水溶液。

3.根据权利要求1所述的一种绿色环保制备氨基乙酸的新方法，其特征在于，步骤3)②中，所述膜分离是利用在直流电场作用下，使带电离子有选择性的通过膜的过程。

4.根据权利要求1或3所述的一种绿色环保制备氨基乙酸的新方法，其特征在于，所述膜为EDI电除盐器用异相离子交换膜。

5.根据权利要求1或3所述的一种绿色环保制备氨基乙酸的新方法，其特征在于，使用膜堆来进行膜分离。

6.根据权利要求5所述的一种绿色环保制备氨基乙酸的新方法，其特征在于，所述膜堆由面积400mm×1600mm的200对阴阳膜和隔板组成。

7.根据权利要求3所述的一种绿色环保制备氨基乙酸的新方法，其特征在于，步骤3)②中，得到的氯化铵水溶液经浓缩脱水后，得到固体氯化铵和水；其中，水可再次用于膜分离中来接受氯化铵。

8.根据权利要求3所述的一种绿色环保制备氨基乙酸的新方法，其特征在于，步骤3)③中，保温10-20分钟。