CN115254202B - 一种胍基乙酸生产过程中的阴阳离子交换膜处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种胍基乙酸生产过程中的阴阳离子交换膜处理系统，包括两个反应釜，两个所述反应釜的进液端连通有进液管，两个所述反应釜的出液端连通有出液管，所述出液管的下侧设有第一处理机构，所述第一处理机构的左右两侧分别设有母液管和碱液管，所述母液管的另一端连通有分离机。该胍基乙酸生产过程中的阴阳离子交换膜处理系统，在胍基乙酸母液制备的过程中，反应液在反应釜中进行反应，且产生母液，经过第一处理机构中的离子交换膜本体，使离子交换进行交换，分理出母液和液碱溶液，此时母液中的钠离子含量减少，因此PH值也相对较低，使胍基乙酸母液处于最合适的反应PH值，同时分离出的液碱溶液进油管第二处理机构处理后，进行再次利用。

Description

一种胍基乙酸生产过程中的阴阳离子交换膜处理系统

技术领域

本发明涉及胍基乙酸生产技术领域，具体为一种胍基乙酸生产过程中的阴阳离子交换膜处理系统。

背景技术

胍基乙酸甘氨酸及其衍生物，功能性促进剂，不含任何违禁药物，无毒害物质，使用安全无需停药期，目前，胍基乙酸的生产工艺为一是以盐酸胍、氯乙酸和氢氧化钠为主要原料，先将盐酸胍与氢氧化钠在一定温度下进行反应，生成游离胍，再将生成的游离胍与氯乙酸及氢氧化钠在一定温度下反应生成胍基乙酸，并保持一定的反应时间，待反应完全后将反应产物过滤、干燥、粉碎，即可得到成品；二是以单氰胺、甘氨酸和氢氧化钠为主要原料，先将甘氨酸及氢氧化钠用水溶解，在一定温度下滴加单氰胺溶液进行反应，生成胍基乙酸粗品，待反应完全后经精制、过滤和干燥后得到产品。

在胍基乙酸生产过程中，采用第一种生产工艺时由于氯乙酸属于危险化学品，且以其为原料进行胍基乙酸合成的工艺步骤较多，操作复杂，所以一般采用以单氰胺及甘氨酸为原料合成胍基乙酸的工艺，该工艺操作简单，合成条件温和，产品纯度高，但是由于合成结束后胍基乙酸母液PH较高在10-12之间，且钠离子含量也比较高，钠离子含量在16-20g/L，而胍基乙酸最佳反应PH在8-9之间，因此会降低胍基乙酸收率，故而提出一种胍基乙酸生产过程中的阴阳离子交换膜处理系统，用以减少母液中钠离子含量，提高胍基乙酸收率，减少废水排放，达到节能减排同时提高收率的效果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种胍基乙酸生产过程中的阴阳离子交换膜处理系统，具备提高胍基乙酸收率等优点，解决了胍基乙酸母液PH较高的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种胍基乙酸生产过程中的阴阳离子交换膜处理系统，包括两个反应釜，两个所述反应釜的进液端连通有进液管，两个所述反应釜的出液端连通有出液管，所述出液管的下侧设有第一处理机构，所述第一处理机构的左右两侧分别设有母液管和碱液管，所述母液管的另一端连通有分离机，且母液管与分离机的进液端连通；

所述第一处理机构包括与出液管连通的第一处理罐，所述第一处理罐的内周壁固定有两个隔板，两个隔板相对的一侧之间垂直固定有离子交换膜本体，所述出液管的底端连通有一分二管，所述一分二管与上侧隔板上表面的左右两侧连通，上侧所述隔板上表面的左右两侧均连通有排气管，且排气管的另一端贯穿并延伸至第一处理罐的上侧；

所述离子交换膜本体位于两个隔板的轴心处，所述一分二管的两端分别位于离子交换膜本体的左右两侧；

所述分离机的出液端经过管道连通有结晶釜，所述结晶釜的出液端经过管道连通有石英砂过滤器，所述石英砂过滤器的出液端经过管道连通有活性炭吸附器，所述活性炭吸附器的出液端连通有另一端与进液管连通的第一回流管；

所述碱液管的另一端设有第二处理机构，所述第二处理机构包括与碱液管另一端连通的第二处理罐，所述第二处理罐的内部活动连接有沉淀箱，所述第二处理罐的内部且位于沉淀箱的下侧固定有呈水平状的过滤网，所述第二处理罐的右侧通过铰链铰接有维护门，所述第二处理罐的左侧连通有侧流管；

所述第二处理机构还包括固定在第二处理罐内壁且位于沉淀箱下侧的支撑板，所述支撑板上表面的中心处固定有电动推杆，所述电动推杆输出轴的一端与沉淀箱下表面的中心处固定连接。

进一步，所述第二处理罐包括一上罐体、一下罐体、一导流板和两个连接片，两个所述连接片分别固定在上罐体和下罐体相对的一侧，所述导流板固定在上罐体的内周壁，所述上罐体的高度小于下罐体的高度，所述导流板固定在上罐体的内周壁上，且上表面处开设有多个均匀分布的导流孔。

进一步，所述沉淀箱的形状为内部空心且上表面缺失的圆柱体，且沉淀箱在第二处理罐内做上下线性移动，所述侧流管的上端贯穿并延伸至沉淀箱内。

进一步，所述第二处理罐的右侧固定有连接泵，所述连接泵的进水端连通有与下罐体连通的第一基管，所述连接泵的出水端连通有第二基管，且第二基管的另一端连通有mvr蒸发器，所述mvr蒸发器的出液端连接有另一端与进液管连通的第二回流管。

进一步，所述母液管和碱液管位于两个隔板之间，上侧所述隔板下表面的左右两侧均固定有向离子交换膜本体方向倾斜的滑板。

与现有技术相比，本申请的技术方案具备以下有益效果：

1、该胍基乙酸生产过程中的阴阳离子交换膜处理系统，在胍基乙酸母液制备的过程中，反应液在反应釜中进行反应，且产生母液，母液产生后，经过第一处理机构中的离子交换膜本体，使离子交换进行交换，分理出母液和液碱溶液，此时母液中的钠离子含量减少，因此PH值也相对较低，使胍基乙酸母液处于最合适的反应PH值，同时分离出的液碱溶液进油管第二处理机构处理后，进行再次利用，因此能有效的降低生产成本。

2、该胍基乙酸生产过程中的阴阳离子交换膜处理系统，在液碱溶液分离出后，会进入第二处理机构中，此时经过第二处理机构，先进行过滤处理，来将液碱溶液中的杂质进行分离，然后再利用mvr蒸发器进行处理，处理后的液碱溶液能够再次进入进液管中进行重复利用，来降低生产成本。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明第一处理机构示意图；

图3为本发明第二处理机构示意图。

图中：1反应釜、2进液管、3出液管、4第一处理机构、41第一处理罐、42隔板、43离子交换膜本体、44一分二管、45排气管、46滑板、5母液管、6碱液管、7分离机、8结晶釜、9石英砂过滤器、10活性炭吸附器、11第一回流管、12第二处理机构、121第二处理罐、122沉淀箱、123过滤网、124维护门、125侧流管、126支撑板、127电动推杆、128mvr蒸发器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本实施例中的一种胍基乙酸生产过程中的阴阳离子交换膜处理系统，包括两个反应釜1，在将单氰胺、甘氨酸和氢氧化钠依次经过进液管2加入至反应釜1中后，经过反应釜1进行搅拌来形成胍基乙酸母液，两个反应釜1的进液端连通有进液管2，两个反应釜1的出液端连通有出液管3，出液管3的下侧设有第一处理机构4，第一处理机构4的左右两侧分别设有母液管5和碱液管6，母液管5的另一端连通有分离机7，低碱的母液经过母液管5能进入至分离机7中，来分离出粗制的胍基乙酸，另一部分母液会进入至结晶釜8中进行结晶过滤，且母液管5与分离机7的进液端连通。

分离机7的出液端经过管道连通有结晶釜8，结晶釜8的出液端经过管道连通有石英砂过滤器9，石英砂过滤器9的出液端经过管道连通有活性炭吸附器10，活性炭吸附器10的出液端连通有另一端与进液管2连通的第一回流管11，过滤后的母液再依次进入至石英砂过滤器9以及活性炭吸附器10中，分别进行过滤，再经过第一回流管11回流至反应釜1进行反应，来进行循环利用。

本实施例中的，母液为反应后Ph10-12的胍基乙酸母液，钠离子含量为10-20g/L，经过第一处理机构4的处理后，能有效的降低胍基乙酸母液中的PH，同时减少母液中钠离子含量，提取出一定量的氢氧化钠溶液，进行重复使用，可以有效的降低生产成本，减少废水排放，并且提高产品的收率。

需要说明的是，反应釜1、结晶釜8、石英砂过滤器9以及活性炭吸附器10，其为现有装置，其内部结构本申请不再过对赘述。

请参阅图2，为了降低母液的PH值，本实施例中的第一处理机构4包括与出液管3连通的第一处理罐41，第一处理罐41的内周壁固定有两个隔板42，在母液经过反应釜1排出后，会经过一分二管44进入至两个隔板42之间，经过滑板46使母液能够快速与离子交换膜本体43接触，在离子交换膜本体43的作用下，使离子交换膜本体43的左侧形成低碱的母液，两个隔板42相对的一侧之间垂直固定有离子交换膜本体43，离子交换膜本体43为离子选择透过性膜，能够酸碱的分离，为现有技术，且不需过多赘述，出液管3的底端连通有一分二管44，一分二管44与上侧隔板42上表面的左右两侧连通，上侧隔板42上表面的左右两侧均连通有排气管45，且排气管45的另一端贯穿并延伸至第一处理罐41的上侧。

离子交换膜本体43位于两个隔板42的轴心处，一分二管44的两端分别位于离子交换膜本体43的左右两侧，母液管5和碱液管6位于两个隔板42之间，上侧隔板42下表面的左右两侧均固定有向离子交换膜本体43方向倾斜的滑板46。

本实施例中的，一分二管44进料量为60-100kg/h，进料温度为30-60℃。

综上，经过处理的胍基乙酸母液的钠离子含量为100-5000mg/L，液碱含量在5％-8％；经过处理的母液进行反应，产品收率能够达到85-90％，同时废水排放量减少至0.1T/T。

请参阅图3，为了对母液中分离出的液碱溶液进行利用，本实施例中的碱液管6的另一端设有第二处理机构12，第二处理机构12包括与碱液管6另一端连通的第二处理罐121，第二处理罐121的内部活动连接有沉淀箱122，第二处理罐121的内部且位于沉淀箱122的下侧固定有呈水平状的过滤网123，经过离子交换膜本体43处理后的液碱溶液，会进入至第二处理罐121中，经过导流板导流后，依靠其重力掉落至沉淀箱122中，待液碱溶液沉淀后，经过侧流管125排放至过滤网123的上侧，再次进行过滤，第二处理罐121的右侧通过铰链铰接有维护门124，第二处理罐121的左侧连通有侧流管125。

第二处理机构12还包括固定在第二处理罐121内壁且位于沉淀箱122下侧的支撑板126，支撑板126上表面的中心处固定有电动推杆127，电动推杆127输出轴的一端与沉淀箱122下表面的中心处固定连接，在电动推杆127的作用下来对沉淀箱122的高度进行调整，因此能够针对不同厚度的沉淀物，使侧流管125的上端管口处于液面处于一个合适的高度。

其中，第二处理罐121包括一上罐体、一下罐体、一导流板和两个连接片，两个连接片分别固定在上罐体和下罐体相对的一侧，导流板固定在上罐体的内周壁，上罐体的高度小于下罐体的高度，导流板固定在上罐体的内周壁上，且上表面处开设有多个均匀分布的导流孔。

沉淀箱122的形状为内部空心且上表面缺失的圆柱体，且沉淀箱122在第二处理罐121内做上下线性移动，侧流管125的上端贯穿并延伸至沉淀箱122内，第二处理罐121的右侧固定有连接泵，连接泵的进水端连通有与下罐体连通的第一基管，连接泵的出水端连通有第二基管，且第二基管的另一端连通有mvr蒸发器128，经过过滤后的液碱溶液，利用连接泵使其经第一基管和第二基管进入至mvr蒸发器128中进行处理，液碱溶液二次处理后同母液能够再次进行利用，mvr蒸发器128的出液端连接有另一端与进液管2连通的第二回流管。

需要说明的是MVR蒸发器128是一种主要应用于制药行业的新型高效节能蒸发设备，该设备采用低温与低压汽蒸技术和清洁能源为能源产生蒸汽，将媒介中的水分离出来，且为现有技术，具体怎么运作不需过多赘述，同时本申请的管道连接处都采用水泵对液体进行输送，且为常规技术，由于管道过多，因此不需一一标识。

可以看出，上罐体与下罐体之间经过连接片进行固定，在需要将沉淀箱122进行清洁的时候，需将上罐体与下罐体之间进行分离，且由于电动推杆127能够提升沉淀箱122中液碱溶液的高度，能降低沉淀箱122的处理周期。

上述实施例的工作原理为：

(1)在将单氰胺、甘氨酸和氢氧化钠依次经过进液管2加入至反应釜1中后，经过反应釜1进行搅拌来形成胍基乙酸母液，为了降低母液中的PH值，在母液经过反应釜1排出后，会经过一分二管44进入至两个隔板42之间，经过滑板46使母液能够快速与离子交换膜本体43接触，在离子交换膜本体43的作用下，使离子交换膜本体43的左侧形成低碱的母液，而离子交换膜本体43的右侧为液碱溶液，低碱的母液经过母液管5能进入至分离机7中，来分离出粗制的胍基乙酸，另一部分母液会进入至结晶釜8中进行结晶过滤，过滤后的母液再依次进入至石英砂过滤器9以及活性炭吸附器10中，分别进行过滤，再经过第一回流管11回流至反应釜1进行反应，来进行循环利用，而在离子交换膜本体43对母液进行处理，再经过后续套用后，母液的排放量减少，且利用率增加，来节约了资源。

(2)经过离子交换膜本体43处理后的液碱溶液，会进入至第二处理罐121中，经过导流板导流后，依靠其重力掉落至沉淀箱122中，待液碱溶液沉淀后，经过侧流管125排放至过滤网123的上侧，再次进行过滤，在电动推杆127的作用下来对沉淀箱122的高度进行调整，因此能够针对不同厚度的沉淀物，使侧流管125的上端管口处于液面处于一个合适的高度，经过过滤后的液碱溶液，利用连接泵使其经第一基管和第二基管进入至mvr蒸发器128中进行处理，液碱溶液二次处理后同母液能够再次进行利用，来减少液碱溶液的单耗，达到节能减排同时提高收率的效果。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种阴阳离子交换膜处理系统在胍基乙酸生产过程中的应用，其特征在于，所述阴阳离子交换膜处理系统，包括以下结构：两个反应釜（1），将单氰胺、甘氨酸和氢氧化钠依次经过进液管（2）加入至反应釜（1）中后，经过反应釜（1）进行搅拌来形成胍基乙酸母液，两个所述反应釜（1）的进液端连通有进液管（2），两个所述反应釜（1）的出液端连通有出液管（3），所述出液管（3）的下侧设有第一处理机构（4），所述第一处理机构（4）的左右两侧分别设有母液管（5）和碱液管（6），所述母液管（5）的另一端连通有分离机（7），且母液管（5）与分离机（7）的进液端连通；

所述第一处理机构（4）包括与出液管（3）连通的第一处理罐（41），所述第一处理罐（41）的内周壁固定有两个隔板（42），两个隔板（42）相对的一侧之间垂直固定有离子交换膜本体（43），所述出液管（3）的底端连通有一分二管（44），所述一分二管（44）与上侧隔板（42）上表面的左右两侧连通，上侧所述隔板（42）上表面的左右两侧均连通有排气管（45），且排气管（45）的另一端贯穿并延伸至第一处理罐（41）的上侧;

所述离子交换膜本体（43）位于两个隔板（42）的轴心处，所述一分二管（44）的两端分别位于离子交换膜本体（43）的左右两侧；

所述分离机（7）的出液端经过管道连通有结晶釜（8），所述结晶釜（8）的出液端经过管道连通有石英砂过滤器（9），所述石英砂过滤器（9）的出液端经过管道连通有活性炭吸附器（10），所述活性炭吸附器（10）的出液端连通有另一端与进液管（2）连通的第一回流管（11）;

所述碱液管（6）的另一端设有第二处理机构（12），所述第二处理机构（12）包括与碱液管（6）另一端连通的第二处理罐（121），所述第二处理罐（121）的内部活动连接有沉淀箱（122），所述第二处理罐（121）的内部且位于沉淀箱（122）的下侧固定有呈水平状的过滤网（123），所述第二处理罐（121）的右侧通过铰链铰接有维护门（124），所述第二处理罐（121）的左侧连通有侧流管（125）;

所述第二处理机构（12）还包括固定在第二处理罐（121）内壁且位于沉淀箱（122）下侧的支撑板（126），所述支撑板（126）上表面的中心处固定有电动推杆（127），所述电动推杆（127）输出轴的一端与沉淀箱（122）下表面的中心处固定连接。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述第二处理罐（121）包括一上罐体、一下罐体、一导流板和两个连接片，两个所述连接片分别固定在上罐体和下罐体相对的一侧，所述导流板固定在上罐体的内周壁，所述上罐体的高度小于下罐体的高度，所述导流板固定在上罐体的内周壁上，且上表面处开设有多个均匀分布的导流孔。

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：所述沉淀箱（122）的形状为内部空心且上表面缺失的圆柱体，且沉淀箱（122）在第二处理罐（121）内做上下线性移动，所述侧流管（125）的上端贯穿并延伸至沉淀箱（122）内。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述第二处理罐（121）的右侧固定有连接泵，所述连接泵的进水端连通有与下罐体连通的第一基管，所述连接泵的出水端连通有第二基管，且第二基管的另一端连通有mvr蒸发器（128），所述mvr蒸发器（128）的出液端连接有另一端与进液管（2）连通的第二回流管。

5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述母液管（5）和碱液管（6）位于两个隔板（42）之间，上侧所述隔板（42）下表面的左右两侧均固定有向离子交换膜本体（43）方向倾斜的滑板（46）。