[发明专利]利用纳滤技术分离甘氨酸与亚氨基二乙酸混合物的方法

说明书

技术领域    本发明涉及一种甘氨酸与亚氨基二乙酸混合物的分离方法，属于化工分离技术领域。

技术背景    在甲醇氨化(催化)脱氢一步法生产甘氨酸与亚氨基二乙酸的工艺当中，反应完成的固体产物主要是甘氨酸与亚氨基二乙酸的混合物(混合物中甘氨酸的含量为1％--99％)。通过控制使用不同的催化剂和反应条件(温度、甲醇与液氨的物料比例等条件)，会得到不同比例的甘氨酸与亚氨基二乙酸固体混和物产物。有时侯除了甘氨酸与亚氨基二乙酸两种产物外，还含有其它少量的其它固体类杂质(如酰胺类产物等)。在过滤甘氨酸与亚氨基二乙酸固体产物的工程中，甲醇液体中溶解的其它产物(亚氨基二乙腈、羟基乙腈、乌洛托品、氨基乙腈、其它胺类等)会有少量混到固体甘氨酸与亚氨基二乙酸当中。因此需要一种分离方法，得到高纯度的甘氨酸产品和高纯度的亚氨基二乙酸产品。

发明内容    本发明提供了一种利用纳滤膜分离技术分离甘氨酸和亚氨基二乙酸混合物的方法。纳滤是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术，其截留分子量在100～1000道尔顿的范围内，孔径为几纳米，因此称为纳滤。纳滤的特点之一是膜表面的荷电性，因此纳滤有离子电荷密度上的选择性。本发明就是利用纳滤膜的荷电性对甘氨酸与亚氨基二乙酸进行分离。

本发明是通过以下具体方案实施的：

首先将甘氨酸与亚氨基二乙酸的混合物(混合物中甘氨酸的含量为1％--99％)溶解在水中，配比成含固量为3％-25％的水溶液，优选5％-10％含固量的浓度比例。调节料液的PH值到甘氨酸的等电点5.97。利用纳滤设备对料液进行分离，选用的纳滤膜是截留分子量300道尔顿以下的纳滤膜，优先选择截留分子量200道尔顿以下的纳滤膜。在利用纳滤设备进行分离时，使用PH值在线自动控制仪自动调节溶液的PH值，调节等电点使用盐酸和氢氧化钠溶液，PH值控制在5.80-6.14之间。由于甘氨酸处于等电点，所以甘氨酸绝大部分都能透过纳滤膜进入到透过液一边；由于纳滤膜的荷电性特性，在溶液中含有一价离子的甘氨酸和二价离子的亚氨基二乙酸时，膜优先截留二价离子的亚氨基二乙酸，一价离子的截留率随着二价离子浓度的增加而减少。当甘氨酸的透过率达到95％左右的时候，纳滤分离结束。

纳滤截留液以亚氨基二乙酸溶液为主要成分，截留液进行减压浓缩，浓缩到一定浓度后冷却结晶；经过滤干燥后，得亚氨基二乙酸产品。如果截留液浓度低，可以先利用反渗透设备浓缩，浓缩到一定浓度后再进行减压浓缩，浓缩到一定浓度后冷却结晶，经过滤干燥后，得到亚氨基二乙酸产品。冷却结晶后的过滤液返回到纳滤系统的截留液中循环使用。

纳滤透过液以甘氨酸为主要成分，透过液先利用反渗透设备浓缩，浓缩到一定浓度后再进行减压浓缩，浓缩到一定浓度后冷却结晶，过滤干燥后，得到甘氨酸产品。冷却结晶后的过滤液返回到纳滤透过液里循环使用。

实例：

取5公斤甘氨酸与亚氨基二乙酸混合物(其中甘氨酸含量70％，亚氨基二乙酸30％)，溶解在50升水中。使用纳滤试验设备进行浓缩分离，选用美国科氏公司的SR2(2540)型号的纳滤膜(截留分子量为150道尔顿)，操作压力1.3-1.8Mpa之间，温度控制在20---45℃之间。当纳滤截留液浓缩至15升时，停止浓缩。经检测分析，纳滤截留液中亚氨基二乙酸含量8.9％，甘氨酸含量1.06％；纳滤透过液中甘氨酸含量8.7％，亚氨基二乙酸含量0.1％。