[发明专利]甜菜碱盐酸盐的环保制备方法

说明书

(一)技术领域

本发明属于精细化工技术领域，特别涉及一种甜菜碱盐酸盐的环保制备方法。

(二)背景技术

甜菜碱盐酸盐的化学名称是盐酸三甲基甘氨酸，是一种季胺类生物碱，分子式为C₅H₁₁NO₂·HCL，能溶解于水及醇，水溶液成酸性，能耐200℃以下高温具有很强的抗氧化性能。甜菜碱盐酸盐作为一种全新的畜禽饲料添加剂，其对畜禽生长发育及胴体品质的影响深远。

甜菜碱盐酸盐的制备方法有天然甜菜糖蜜提取法和化学合成法。前者由于原料来源有限而使其应用推广具有一定的局限性；传统的化学合成方法采用氯乙酸钠和三甲胺反应，生成的氯化钠很难除去。近年来对此的研究如采用强阳离子交换树脂法、溶剂法或者将氢氧化钠替换为氢氧化钙等方法，都存在着成本高、后处理困难、高含盐量废水无法处理等诸多问题，这大大限制了甜菜碱工业化的发展。

(三)发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种工艺简单、绿色环保的甜菜碱盐酸盐的环保制备方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种甜菜碱盐酸盐的环保制备方法，其特征在于：以氢氧化钙或氧化钙、氯乙酸、三甲胺和硫酸为原料，先进行中和反应生成氯乙酸钙，再用三甲胺进行季胺化反应，然后硫酸酸化制备生成甜菜碱盐酸盐。

本发明对原有的合成路线进行了改进，并对其合成条件进行了探索优化，其采用的主要工艺方法为：

氢氧化钙或氧化钙与氯乙酸在45℃以下反应得到氯乙酸钙溶液，然后在40℃以下通入三甲胺，在30～85℃下进行季胺化反应，而后用硫酸酸化过滤的硫酸钙和甜菜碱盐酸盐溶液，过滤液经浓缩结晶得到目标产品甜菜碱盐酸盐；而硫酸钙进一步加工成高附加值的高强石膏粉。

本发明中采用的反应物料的摩尔配比为：氢氧化钙或氧化钙、氯乙酸、三甲胺和硫酸＝1∶1∶1～1.5∶1～1.1，要求采用的氧化钙或氢氧化钙含量≥90％，氯乙酸含量≥98％，三甲胺的含量≥99％。

在酸化过程中，硫酸缓慢滴加并调至pH为1.0～2.0，再过滤；最后得到的甜菜碱盐酸盐的收率在95％以上(以乙酸计)。

本发明因不需要昂贵的碱和盐酸，只需廉价的氧化钙和硫酸，故成本与传统工艺相比要低15～20％，产品分离简单且充分，并无三废产生，因此具有更高的经济性和环保性。

(四)具体实施方式

实施例1：

采用以下重量配比的物料：氯乙酸(含量≥98％)100g、氧化钙(含量≥90％)32g、三甲胺(含量≥99％)63g、硫酸50g。

具体操作如下：

把100g氯乙酸、水120ml加入500ml的反应瓶中，充分搅拌溶解，然后加入氧化钙32g于30～50℃下反应2小时至pH为4.0～9.0，通入三甲胺63g，于25～80℃下继续搅拌反应，反应完毕后缓慢滴加50g的硫酸，调pH为1.0～2.0，过滤硫酸钙，滤液浓缩结晶过滤，烘干得纯品甜菜碱盐酸盐155g，离子色谱测得含量为97.3％。

实施例2：

采用以下重量配比的物料：氯乙酸(含量≥98％)100g、氢氧化钙(含量≥90％)40g、三甲胺(含量≥99％)70g、硫酸52g。

具体操作如下：

把100g氯乙酸、水120ml加入500ml的反应瓶中，充分搅拌溶解，然后加入氢氧化钙40g于30～50℃下反应2小时至pH为4.0～9.0，通入三甲胺70g，于25～80℃下继续搅拌反应，反应完毕后缓慢滴加52g的硫酸，调pH为1.0～2.0，过滤硫酸钙，滤液浓缩结晶过滤，烘干得纯品甜菜碱盐酸盐150g，离子色谱测得含量为98.5％。

实施例3：

采用以下重量配比的物料：氯乙酸(含量≥98％)100g、氢氧化钙(含量≥90％)43g、三甲胺(含量≥99％)80g、硫酸55g。

把100g氯乙酸、水120ml加入500ml的反应瓶中，充分搅拌溶解，然后加入氢氧化钙43g于30～50℃下反应2小时至pH为4.0～9.0，通入三甲胺80g，于25～80℃下继续搅拌反应，反应完毕后缓慢滴加55g的硫酸，调pH为1.0～2.0，过滤硫酸钙，滤液浓缩结晶过滤，烘干得纯品甜菜碱盐酸盐149g，离子色谱测得含量为99.1％。