[发明专利]一种氯乙酸水相氨化法制备甘氨酸的新工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种氯乙酸水相氨化法制备甘氨酸的新工艺，属于甘氨酸的制备领域。

背景技术

甘氨酸也称为氨基乙酸，分子式为NH₂CH₂COOH，是一种重要的基本有机原料和精细化工产品，广泛用于有机化学工业、医药、食品、农药、饲料等行业。例如，甘氨酸在医药行业中用作氨基酸制剂、金霉素的缓冲剂，也可作为原料合成其他氨基酸，如苯丙氨酸、苏氨酸、丝氨酸等。在食品方面，常作为食品添加剂添加于各种食品中，用于调味、杀菌防腐、抗氧化、营养强化等，便于人体吸收和在体内合成其他必需和非必需的氨基酸；可单独或者与谷氨酸等配合用作调味剂，也可用于合成酒和酿造制品，还可用作奶油、人造奶油和干酪等的添加剂，以延长食品的保质期。在农药工业中，大量用作合成草甘膦、增甘磷等的原料。近年来，随着人们生活水平的不断提高，医药、食品和农药行业对于甘氨酸的需求量日益增加。

目前，国内较为成熟的甘氨酸制备工艺采用的是氯乙酸水相氨化法，以乌洛托品溶液作为催化剂、由氯乙酸水溶液与氨气反应生成甘氨酸。反应方程式为：。反应结束后得到包含有甘氨酸和氯化铵的混合液，向混合液中加入甲醇进行萃取、将氯化铵分离，经离心后得到甘氨酸湿品和母液。甘氨酸湿品经干燥后获得成品，母液首先通过精馏回收甲醇，然后通过浓缩蒸发再回收氯化铵。采用这种后处理方法，甘氨酸的收率较低，通常仅为84%~86%左右。由于是在反应结束之后直接向反应体系加入甲醇萃取，为了保证萃取效果，萃取剂甲醇的使用量通常较大，这样不仅增加了生产成本，而且增大了离心分离的处理量，能耗很高。含有大量甲醇的离心母液的产生也同时增大了回收处理的难度，不仅需要配置处理量大的精馏塔、浓缩蒸发器等专用设备，而且能耗较高、对环境还具有一定的污染。

中国专利CN1896049B公开了一种氨基乙酸的生产工艺。该工艺以液体氯乙酸和氨气为反应原料，以乌洛托品水溶液为催化剂；生产时首先将乌洛托品溶液投入反应器中，然后在氨气氛围下缓慢滴入液体氯乙酸，通过自动化仪表将反应温度精密控制在70℃~85℃、反应pH值精密控制在6~8，从而使反应的稳定性显著提高，氨基乙酸的收率大幅增长，并将氨基乙酸产品的纯度提高至98.5%以上。但是，该生产工艺的提纯方法，仍然采用直接加入甲醇萃取反应液的方法，未能解决大量甲醇的使用所带来的离心分离处理量大、甲醇母液回收后处理困难、生产成本高、对环境污染的问题。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种氯乙酸水相氨化法制备甘氨酸的新工艺，该制备工艺优化了投料参数，改变了提纯方法，降低了甲醇用量，提高了产品收率，降低了母液后处理难度，非常适宜工业化规模生产。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种氯乙酸水相氨化法制备甘氨酸的新工艺，包含以下步骤：

A、氨化反应

将质量浓度为15%~30%的乌洛托品溶液、质量浓度为80%~85%的氯乙酸溶液依次投入反应器中，然后通入氨气进行氨化反应；待反应结束后，将氨化反应液冷却后进行固液分离，得到甘氨酸粗品和氨化母液；

B、粗品提纯

向甘氨酸粗品中加入水和达标液，先升温至50℃~80℃溶清，然后降温至20℃~35℃使得甘氨酸晶体析出；通过固液分离，得到甘氨酸湿品和提纯母液；

所述甘氨酸湿品经干燥后得到水分含量小于0.3%的甘氨酸成品；

C、母液后处理

将所述提纯母液送入离子交换膜除盐装置，经过离子交换处理将提纯母液分离为达标液和浓盐液；达标液送入步骤B、用于甘氨酸粗品的提纯，浓盐液经浓缩蒸发后回收氯化铵。

本发明的进一步改进在于：所述步骤A中，氯乙酸溶液和乌洛托品溶液的投料质量比为1:0.2~0.7，优选1:0.3~0.6，最优选1:0.3~0.4；反应温度为70℃~90℃，优选75℃~85℃；反应时间为30~180min，氨化反应过程中氨化反应液的pH值控制在6~8；反应结束后，将氨化反应液降温至20℃~35℃，通过离心或过滤进行固液分离。

本发明的进一步改进在于：所述步骤A得到的氨化母液用质量浓度为90%~95%的甲醇进行萃取，氨化母液与萃取用甲醇的质量比为1:1~5，优选1:2~4，最优选1:2；然后将萃取后的氨化母液冷却至20℃~30℃进行析晶，经固液分离得到甘氨酸回收湿品和醇析母液；

甘氨酸回收湿品经干燥后得到的甘氨酸回收品的含量≥98.5%；所述醇析母液首先通过精馏回收甲醇、然后通过浓缩蒸发回收氯化铵；回收甲醇用于氨化母液的萃取。