CN111333525A - 一种β-丙氨酸的连续化生产工艺 - Google Patents

一种β-丙氨酸的连续化生产工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN111333525A
CN111333525A CN202010292849.6A CN202010292849A CN111333525A CN 111333525 A CN111333525 A CN 111333525A CN 202010292849 A CN202010292849 A CN 202010292849A CN 111333525 A CN111333525 A CN 111333525A
Authority
CN
China
Prior art keywords
alanine
reaction
sodium
liquid
production process
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010292849.6A
Other languages
English (en)
Inventor
曾伟
滕坤
杜大鹏
于淼
刘福阳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian Wondersun Biochemical Technology Co ltd
Original Assignee
Dalian Wondersun Biochemical Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian Wondersun Biochemical Technology Co ltd filed Critical Dalian Wondersun Biochemical Technology Co ltd
Priority to CN202010292849.6A priority Critical patent/CN111333525A/zh
Publication of CN111333525A publication Critical patent/CN111333525A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C227/00—Preparation of compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton
    • C07C227/02—Formation of carboxyl groups in compounds containing amino groups, e.g. by oxidation of amino alcohols
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C227/00—Preparation of compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton
    • C07C227/14—Preparation of compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton from compounds containing already amino and carboxyl groups or derivatives thereof
    • C07C227/18—Preparation of compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton from compounds containing already amino and carboxyl groups or derivatives thereof by reactions involving amino or carboxyl groups, e.g. hydrolysis of esters or amides, by formation of halides, salts or esters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C227/00—Preparation of compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton
    • C07C227/38—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C227/40—Separation; Purification
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C227/00—Preparation of compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton
    • C07C227/38—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C227/40—Separation; Purification
    • C07C227/42—Crystallisation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明属于β‑丙氨酸技术领域，涉及一种β‑丙氨酸的连续化生产工艺。将原料β‑氨基丙腈与液碱通过微通道反应器在高温、高压条件下瞬时水解反应得到含β‑丙氨酸钠反应料液，再经过脱氨系统将氨气脱除、离子交换系统将钠离子交换下来，交换完成的β‑丙氨酸水溶液再经过浓缩结晶得到β‑丙氨酸，实现从投料到结晶过程中的连续化生产。本发明的反应时间短、副反应发生概率低，产品纯度达到99.5％以上，收率达到95％以上；整个系统实现自动化连续生产，资源利用率高，节能降耗。

Description

一种β-丙氨酸的连续化生产工艺
技术领域
本发明属于β-丙氨酸技术领域，具体涉及一种β-丙氨酸的连续化生产工艺。
背景技术
β-丙氨酸，即3-氨基丙酸，是一种天然的β型氨基酸，可用于合成泛酸钙、肌肽、帕米膦酸钠、巴柳氮等，在医药、饲料、食品等领域应用广泛。
目前工业上主要通过化学方法生产，也有文献报道通过生物催化方法合成。化学合成的路线主要为丙烯酸路线、琥珀酰亚胺路线和β-氨基丙腈路线。丙烯酸路线需要在高温高压条件下进行，同时会生成以3,3-亚胺基二丙酸为主的副产物，影响产品品质；琥珀酰亚胺路线原料成本较高，且副反应较多，不适合工业化生产；β-氨基丙腈路线反应产率高，但缺点是β-氨基丙腈不稳定产生带颜色的聚合物，中和后的无机盐较难完全从β-丙氨酸中分离，产品需要多次结晶纯化。
专利CN102827010A、CN108558688A都是采用在低真空下滴加β-氨基丙腈到液碱中的方式进行水解，然后再经加酸中和、脱色、重复结晶得到产品。其不足之处在于：1)采用釜式反应，反应过程中放热量巨大，存在发生冷却故障而引发飞温的安全隐患，同时生成的大量氨气，在低真空下容易发生冲料现象；2)反应时间长，β-氨基丙腈容易发生聚合反应等副反应，既产生难分离的副产物，又带来颜色基团，使产品料液需要进行脱色处理，操作复杂；3)加酸中和产生的无机盐难以一次从β-丙氨酸中分离，β-丙氨酸粗品需要多次结晶纯化才能得到合格品。
微反应技术是20世纪90年代兴起的一种高新技术，其特征尺度微型化，传热、传质速率较常规化工设备提高数个量级，具有内在安全、过程可控、过程连续等优点。
发明内容
本发明鉴于上述存在的一系列问题，提出了一种β-丙氨酸的连续化生产工艺。
本发明采用的技术方案为：
一种β-丙氨酸的连续化生产工艺，将原料β-氨基丙腈与液碱通过微通道反应器在高温、高压条件下瞬时水解反应，得到含β-丙氨酸钠的反应料液，再经过脱氨系统将氨气脱除、离子交换系统将钠离子交换下来，交换完成的β-丙氨酸水溶液再经过浓缩结晶得到β-丙氨酸，实现从投料到结晶过程中的连续化生产。
具体包括如下步骤：
步骤S01，将原料β-氨基丙腈和液碱分别通过计量泵泵入预热管道进行反应前预热，然后进入微通道反应器进行水解反应，得到含有β-丙氨酸钠、氨气和含0.5％～1％(wt)的氢氧化钠(少量氢氧化钠)的反应料液；
步骤S02，完成水解反应的反应料液泄压进入脱氨系统，通过塔板蒸馏将反应料液中的氨气分离，完成脱氨的反应料液内氨残留为ppm级别，得到含有β-丙氨酸钠和少量氢氧化钠的反应料液；
步骤S03，完成脱氨的反应料液通过计量泵泵入离子交换系统，通过钠-氢离子交换柱将钠离子留在离子交换柱内，得到β-丙氨酸水溶液；
步骤S04，将β-丙氨酸水溶液通过计量泵泵入浓缩结晶釜中，减压浓缩并降温结晶，再经离心过滤、干燥得到β-丙氨酸产品。
优选步骤S03中含钠离子的交换柱通过硫酸溶液再生而用于下一次的钠-氢离子交换，含硫酸钠的再生液则进行结晶，回收硫酸钠。
优选所述步骤S01中的原料β-氨基丙腈与液碱的混合体积比例为1：1～2.5。
优选所述步骤S01中的液碱为氢氧化钠溶液，浓度为20～40％(wt)。
优选所述步骤S01中水解反应时间为20～300s。
优选所述步骤S01中的预热温度为50～110℃，水解反应温度为100～150℃，水解反应压力为0.2～1.5MPa。
优选所述步骤S01中的微通道反应器包括星层型反应器和管道反应器，星层型反应器后面连接着管道反应器；其中星层型反应器具有尺寸为50～500微米的结构，能将两种反应液体切割为50～500微米厚度的液膜，并均匀混合反应。
优选所述步骤S02中的脱氨系统为高温常压塔板蒸馏，利用氨气易挥发的特性，使高温反应料液自体循环，蒸发的氨气和水气通过塔板分离开来，氨气脱除回收，水回到反应料液中，脱氨温度为102～120℃。自体循环节省了转料泵、真空泵等设备的投入。
优选所述步骤S02中的完成脱氨的反应料液内氨残留为50～200ppm。
与现有技术相对比，本发明具有如下的有益效果：
利用微通道反应器连续化、传质换热效率高的特性，将反应产生的热量极快地分散转移，避免冲料飞温等安全隐患；水解反应时间缩短为20～300s，有效避免β-氨基丙腈的副反应，减少产品脱色、纯化等步骤；离子交换系统将钠离子从反应料液中分离开，使β-丙氨酸不必进行多次结晶纯化操作，β-丙氨酸产率达95％以上，纯度达99.5％以上；整个系统实现自动化连续生产，资源利用率高，节能降耗。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面将通过具体实施例对本发明做详细地描述。
实施例1：
分别通过计量泵将β-氨基丙腈和浓度为22％的液碱以1：2.3(v/v)的混合比例通入预热管道，将β-氨基丙腈和液碱分别预热到80℃，接着原料料液进入微通道反应器进行水解反应，所述微通道反应器包括依次连接的星层型反应器和管道反应器，反应温度150℃，反应时间90s，反应压力1.5MPa，反应完成后得到的含β-丙氨酸钠、氨气和少量氢氧化钠的反应料液进入高温常压塔板蒸馏脱氨系统，于温度105℃下氨气带动料液自体循环，同时氨气与水气经过塔板分开，氨气回收，水气回到反应料液中，得到脱氨料液(含β-丙氨酸钠和少量氢氧化钠的料液)，检测氨残留为150ppm；将脱氨料液通过计量泵泵入离子交换系统，经过1小时的离子交换，含β-丙氨酸的料液流出，经计量泵泵入浓缩结晶釜进行减压浓缩、降温结晶的操作，最后离心过滤、干燥得到β-丙氨酸产品。产品收率95.5％，产品纯度99.5％。离子交换柱经硫酸液再生后，用于下一次的钠-氢离子交换，得到的硫酸钠水溶液进行结晶回收。
实施例2：
采用实例1的生产方法，不同的是使用浓度为33％的液碱，β-氨基丙腈和液碱的混合比例为1：1.5(v/v)，反应温度130℃，反应时间40s，反应压力1.0MPa。产品收率96％，产品纯度99.7％。
实施例3：
采用实例1的生产方法，不同的是使用浓度为40％的液碱，β-氨基丙腈和液碱的混合比例为1：1(v/v)，反应温度100℃，反应时间20s，反应压力0.2MPa。产品收率95.4％，产品纯度99.6％。
实施例4:
采用实例1的生产方法，不同的是使用浓度为20％的液碱，β-氨基丙腈和液碱的混合比例为1：2.5(v/v)，反应温度120℃，反应时间300s，反应压力0.7MPa。产品收率96.2％，产品纯度99.8％。
实施例5:
采用实例1的生产方法，不同的是脱氨温度为120℃，脱氨料液经检测得到氨残留为50ppm。

Claims (10)

1.一种β-丙氨酸的连续化生产工艺，其特征在于：将β-氨基丙腈与液碱通过微通道反应器，在高温、高压条件下瞬时水解反应，得到含β-丙氨酸钠的反应料液，再经脱氨系统、离子交换系统，浓缩结晶得到β-丙氨酸。
2.如权利要求1所述的一种β-丙氨酸的连续化生产工艺，其特征在于：
具体包括以下步骤：
步骤S01，将β-氨基丙腈和液碱分别通过计量泵泵入预热管道进行反应前预热，然后进入微通道反应器进行水解反应，得到含有β-丙氨酸钠、氨气和少量氢氧化钠的反应料液；
步骤S02，完成水解反应的反应料液泄压进入脱氨系统，通过塔板蒸馏将反应料液中的氨气分离，完成脱氨的反应料液内氨残留为ppm级别，得到含有β-丙氨酸钠和少量氢氧化钠的反应料液；
步骤S03，完成脱氨的反应料液通过计量泵泵入离子交换系统，通过钠-氢离子交换柱将钠离子留在离子交换柱内，得到β-丙氨酸水溶液；
步骤S04，将β-丙氨酸水溶液通过计量泵泵入浓缩结晶釜中，减压浓缩并降温结晶，再经离心过滤、干燥得到β-丙氨酸产品。
3.如权利要求2所述的一种β-丙氨酸的连续化生产工艺，其特征在于：
步骤S03中含钠离子的交换柱通过硫酸溶液再生而用于下一次的钠-氢离子交换，含硫酸钠的再生液进行结晶，回收硫酸钠。
4.如权利要求2所述的一种β-丙氨酸的连续化生产工艺，其特征在于：
所述步骤S01中的β-氨基丙腈与液碱的混合体积比例为1：1～2.5。
5.如权利要求2或4所述的一种β-丙氨酸的连续化生产工艺，其特征在于：所述步骤S01中的液碱为氢氧化钠溶液，浓度为20～40％。
6.如权利要求2所述的一种β-丙氨酸的连续化生产工艺，其特征在于：所述步骤S01中水解反应时间为20～300s。
7.如权利要求2所述的一种β-丙氨酸的连续化生产工艺，其特征在于：所述步骤S01中的预热温度为50～110℃，水解反应温度为100～150℃，水解反应压力为0.2～1.5MPa。
8.如权利要求2所述的一种β-丙氨酸的连续化生产工艺，其特征在于：所述步骤S01中的微通道反应器包括依次连接的星层型反应器和管道反应器，其中星层型反应器具有尺寸为50～500微米的结构，能将两种反应液体切割为50～500微米厚度的液膜，并均匀混合反应。
9.如权利要求2所述的一种β-丙氨酸的连续化生产工艺，其特征在于：所述步骤S02中的脱氨系统为高温常压塔板蒸馏，脱氨温度为102～120℃。
10.如权利要求9所述的一种β-丙氨酸的连续化生产工艺，其特征在于：优选所述步骤S02中的完成脱氨的反应料液内氨残留为50～200ppm。
CN202010292849.6A 2020-04-15 2020-04-15 一种β-丙氨酸的连续化生产工艺 Pending CN111333525A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010292849.6A CN111333525A (zh) 2020-04-15 2020-04-15 一种β-丙氨酸的连续化生产工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010292849.6A CN111333525A (zh) 2020-04-15 2020-04-15 一种β-丙氨酸的连续化生产工艺

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111333525A true CN111333525A (zh) 2020-06-26

Family

ID=71178807

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010292849.6A Pending CN111333525A (zh) 2020-04-15 2020-04-15 一种β-丙氨酸的连续化生产工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111333525A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111662197A (zh) * 2020-07-09 2020-09-15 杭州沈氏节能科技股份有限公司 一种β-氨基丙酸的制备方法
CN112679382A (zh) * 2020-12-26 2021-04-20 杭州鑫富科技有限公司 一种含3,3-亚氨基二丙腈的废液制备3-氨基丙腈的方法
CN112691398A (zh) * 2020-12-22 2021-04-23 无锡荣丰生物工程有限公司 多效连续脱氨蒸发系统及利用其进行缬氨酸脱氨的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0187680A2 (en) * 1985-01-11 1986-07-16 Nitto Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Process for producing organic acids by use of microorganisms
CN108084192A (zh) * 2017-12-28 2018-05-29 大连微凯化学有限公司 一种微通道反应器进行氰基水解反应的方法
CN108558688A (zh) * 2018-05-09 2018-09-21 安庆市鑫富化工有限责任公司 一种利用β-氨基丙腈制备β-氨基丙酸的方法
CN108892621A (zh) * 2018-07-25 2018-11-27 浙江新和成股份有限公司 一种采用微通道反应器制备β-氨基丙酸的方法
CN110343052A (zh) * 2019-08-13 2019-10-18 广州怡和生物科技有限公司 一种β-丙氨酸的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0187680A2 (en) * 1985-01-11 1986-07-16 Nitto Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Process for producing organic acids by use of microorganisms
CN108084192A (zh) * 2017-12-28 2018-05-29 大连微凯化学有限公司 一种微通道反应器进行氰基水解反应的方法
CN108558688A (zh) * 2018-05-09 2018-09-21 安庆市鑫富化工有限责任公司 一种利用β-氨基丙腈制备β-氨基丙酸的方法
CN108892621A (zh) * 2018-07-25 2018-11-27 浙江新和成股份有限公司 一种采用微通道反应器制备β-氨基丙酸的方法
CN110343052A (zh) * 2019-08-13 2019-10-18 广州怡和生物科技有限公司 一种β-丙氨酸的制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111662197A (zh) * 2020-07-09 2020-09-15 杭州沈氏节能科技股份有限公司 一种β-氨基丙酸的制备方法
CN112691398A (zh) * 2020-12-22 2021-04-23 无锡荣丰生物工程有限公司 多效连续脱氨蒸发系统及利用其进行缬氨酸脱氨的方法
CN112679382A (zh) * 2020-12-26 2021-04-20 杭州鑫富科技有限公司 一种含3,3-亚氨基二丙腈的废液制备3-氨基丙腈的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111333525A (zh) 一种β-丙氨酸的连续化生产工艺
CN108275819B (zh) 一种三元前驱体洗涤废水回收的方法
JP2013507953A (ja) 電気透析および直接回収方法を用いた糖化液からのキシロースの製造のための経済的な工程
CN108911960A (zh) 一种光引发剂1-羟基环己基苯基甲酮的制备方法
CN110526839B (zh) 一种改进的环氧乙烷法制备牛磺酸工艺
CN101781224B (zh) 一种亚氨基二乙酸的清洁生产工艺
CN102442888B (zh) 1,5 二羟基萘生产方法
CN106335889B (zh) 利用粗焦磷酸钠生产三聚磷酸钠的方法
CN109399598B (zh) 一种粗品焦磷酸钠提纯生产焦磷酸钠及氯化钠的方法
CN114988435A (zh) 一种聚苯硫醚树脂生产中盐水的无害化处理方法
CN103011503A (zh) 酮连氮法生产水合肼的废水处理及提盐的方法及装置
CN112979561B (zh) 一种合成4,6-二羟基嘧啶的后处理方法
CN115611758B (zh) 一种肌氨酸的生产方法
CN113120925A (zh) 一种从异佛尔酮裂解料中回收碘化物的方法
CN112299613A (zh) 一种用于污水处理中的零排放工艺系统
CN111847491A (zh) 一种金刚烷胺生产废酸的处理方法
CN111233651A (zh) 一种从多巴类生产废水中回收制备l(+)-2,3-二羟基丁二酸的方法
CN101445465B (zh) 亚氨基二乙酸钠盐循环制备亚氨基二乙酸的方法
KR101073726B1 (ko) 전기투석 및 직접회수방법을 이용한 당화액으로부터의 경제적인 자일로스의 제조공정
CN111533142A (zh) 加热析出元明粉降温结晶浓缩的循环生产方法
CN112174840B (zh) 一种β-氨基丙酸的制备方法
CN221071046U (zh) 一种硝酸钠生产系统
CN216808660U (zh) 一种2-（4-氨基苯基）-5-氨基苯并咪唑的生产系统
CN211999533U (zh) 己二酸铵连续化生产系统
CN218357408U (zh) 一种水合肼精制除盐系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200626