CN108383742A - β-丙氨酸的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于化学技术领域，特别涉及一种β‑丙氨酸的生产方法；将氨水混合物和丙烯酸分别通向管道反应器中进行连续反应，之后对反应产物进行脱氨、脱水、醇析和结晶处理，得到β‑丙氨酸；所述氨水混合液在常温状态下至少包括NH4 +和CO3 2‑；本发明提供的方法简单安全，反应选择性高，产物收率高。
Description
技术领域
本发明属于化学技术领域，特别涉及一种β-丙氨酸的生产方法。
背景技术
β-丙氨酸(β-alanine)，即3-氨基丙酸(3-aminopropanoic)，是自然界中唯一存在的β型非蛋白氨基酸。作为一种重要的生化原料，β-丙氨酸在医药、饲料以及食品领域都有着十分广泛的应用。
现有技术中，化学合成法生产β-丙氨酸的工艺主要包括丙烯腈法和丙烯酸釜式法。其中，丙烯腈法是以丙烯腈和氨水为原料经高温氨化反应而得，该法存在如下不足之处：其一是以含腈化学品作为原料，环境污染严重；其二是β-氨基丙腈在反应和水解过程中均会产生较多副产物，既与目标产物难以分离，也影响反应转化率。此外，丙烯酸釜式法是以丙烯酸和氨水为原料在间歇釜式反应器中反应生成β-丙氨酸，该法存在的主要缺点如下：其一是β-丙氨酸的选择性较低，通常在50％以下，反应过程中产生较多副产物，与β-丙氨酸的分离难度大，其二是在间歇釜式反应器内反应时所要求的反应压力高，存在一定的安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种β-丙氨酸的生产方法，简单安全，反应选择性高，产物收率高。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种β-丙氨酸的生产方法，将氨水混合物和丙烯酸分别通向管道反应器中进行连续反应，之后对反应产物进行脱氨、脱水、醇析和结晶处理，得到β-丙氨酸；
所述氨水混合物由氨水和氨化助剂混合得到，氨水混合液在常温状态下至少包括NH4 +和CO3 2-。
上述技术方案的有益效果为：通过使用管道反应器，实现β-丙氨酸的连续反应，减少物料在高温滞留时间，并抑制副反应，进而提高β-丙氨酸转化率，此外，由于反应是在密闭的管式反应器中进行，反应的安全系数高。当温度升高时，氨水混合液会分解形成氨，二氧化碳在汽化氨作用下又形成碳酸氢铵，如此，分解、结合状态不停转换消耗自由基，从而阻止丙烯酸在高温高压下的聚合反应来抑制副产物的产生，进而提高反应选择性。
具体实施方式
以下结合实施例1-2和对比实施例1-4来对本发明公开的技术方案作进一步的说明。
实施例1：加氨化助剂+连续式生产
(1)向反应容器中加入1500kg含量为35％的氨水，之后加入100kg碳酸铵，得到氨水混合液；
(2)取240kg丙烯酸，按照5:1的体积比例将氨水混合液和丙氨酸分别泵入管式反应器中，在100-150℃，1.0MPa下恒温反应30min，之后反应产物减压至0.03MPa后连续流出反应器，再通过闪蒸脱氨、减压脱氨、薄膜脱水、回流醇析、冷却结晶、离心分离和干燥处理，得到282kg白色结晶产物。
经检测，产物中β-丙氨酸含量为99.3％，熔点199-201℃(文献值196-202℃)，β-丙氨酸转化率为95％。
事实上，所述管式反应器由两段预热通道和连通预热通道的混合通道构成，通道外部有循环水控温。丙烯酸和氨水混合液的反应步骤为：先将微管式反应器加热到预设温度，再将丙烯酸和氨水混合液分别由预热通道打入，在混合通道中反应。
对比实施例1：加氨化助剂+间歇式生产
采用实施例1的生产方法，不同的是以压力釜代替实施例1中的管式反应器作为反应容器，结果得到148.6kg产物，β-丙氨酸转化率为50％。
实施例2：加氨化助剂+连续式生产
采用实施例1的生产方法，不同的是，氨化助剂为二氧化碳，添加量为55kg；结果得到284.8kg产物。经检测，产物中β-丙氨酸含量为99.2％，熔点198-201℃(文献值196-202℃)，β-丙氨酸转化率为96％。
对比实施例2：加氨化助剂+间歇式生产
采用对比实施例1的生产方法，不同的是，氨化助剂为二氧化碳，添加量为55kg；结果得到142.8kg产物，β-丙氨酸转化率为48.2％。
对比实施例3：不加氨化助剂+连续式生产
采用实施例1的生产方法，不同的是，不加氨化助剂，结果得到222.5kg产物，经检测，产物中β-丙氨酸含量99.3％，熔点198-201℃(文献值196-202℃)，β-丙氨酸转化率为75％。
对比实施例4：不加氨化助剂+间歇式生产
采用实施例1的生产方法，不同的是，不加氨化助剂，并以压力釜代替实施例1中的管式反应器作为反应容器，结果得到103.8kgβ-丙氨酸，β-丙氨酸转化率为35％。
从以上各实验及其结果可知，在β-丙氨酸的生产过程中，氨化助剂的使用与否以及生产方式的选择对产物的收率及品质影响很大，本发明通过使用氨化助剂和连续式反应，大大提高了反应收率。
Claims (6)
1.一种β-丙氨酸的生产方法，其特征在于，将氨水混合物和丙烯酸分别通向管道反应器中进行连续反应，之后对反应产物进行脱氨、脱水、醇析和结晶处理，得到β-丙氨酸；
所述氨水混合物由氨水和氨化助剂混合得到，氨水混合液在常温状态下至少包括NH4 +和CO3 2-。
2.根据权利要求1所述的β-丙氨酸的生产方法，其特征在于，所述氨化助剂为碳铵、碳酸氢铵、二氧化碳中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的β-丙氨酸的生产方法，其特征在于，所述氨水的质量分数为35％，氨水和氨化助剂的投加比例为3:0.1-0.3。
4.根据权利要求1所述的β-丙氨酸的生产方法，其特征在于，所述氨水混合物与丙烯酸的混合比例为6-8：1(v/v)。
5.根据权利要求1所述的β-丙氨酸的生产方法，其特征在于，所述反应温度为100℃～150℃，反应时间15-30min。
6.根据权利要求1所述的β-丙氨酸的生产方法，其特征在于，所述脱氨处理包括闪蒸脱氨和减压脱氨。
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