[发明专利]一种合成甜菜碱的装置及方法

说明书

本发明公开了一种合成甜菜碱的装置及方法，涉及添加剂产品的制备方法，本发明装置由反应管、季胺化釜、胺化液循环泵、甜菜碱溶液储槽依次用管道连通，反应管上分别设置有氯乙酸柿与三甲胺的进料管道，季胺化液循环泵由循环管道连接冷凝器后接入反应釜，循环管道上安装有PH计，通过PH计进行连续检测来控制进出系统的料量，物料在反应釜和反应管中反应，通过循环泵进行强制循环进行冷却，移出系统的反应热；本发明的设备利用率高，副产品氯化柿用途广泛，可以作为饲料添加剂，也可在医药、军工、焰火等领域作为原料，产品附加值高；同时解决了生产过程中羟基乙酸的副产物形成，提高产品合成过程的收率及纯度。

技术领域

本发明属于医药、化妆品、食品、饲料、植物生长调节剂等领域，涉及添加剂产品的制备方法，具体是指一种合成甜菜碱的装置及方法。

背景技术

甜菜碱是甘氨酸的三甲基衍生物，广泛地存在于动植物体内的一种生物碱 ，不同程度地存在于几乎所有动植物体内。广泛应用于医药、化妆品、食品、饲料、植物生长调节剂等领域。在化妆品方面具有保湿作用；医药方面有保肝护肝作用，食品方面美国FDA批准甜菜碱作为安全食品添加剂和膳食营养强化剂(GRAS号码4223)；甜菜碱能够提高食品中能量的利用率，提高氨基酸的有效吸收和利用率，同时对肝脏有保护作用；在畜禽及水产动物应用更为广泛，可提高日粮能量利用水平，稳定饲料中维生素品质，对脂溶性维生素有保护作用，可调节渗透压，甜菜碱有助于维持细胞的水和离子平衡，在动物产生应激时，维持肠道完整性和肠道健康作用显著，减少水产动物在捕捞、运输过程死亡，降低饲料成本。

目前甜菜碱的生产工艺主要采用纯碱、氯乙酸、三甲胺为原料进行合成的甜菜碱，首先氯乙酸和纯碱先在水相中反应，生成氯乙酸钠，然后氯乙酸钠的水溶液加入三甲胺，反应为甜菜碱和氯化钠的水溶液，工艺流程图如图1所示。该工艺存在如下不足：1）合成过程中生成的副产品氯化钠，目前各种化学反应都产生副产品氯化钠，附加值低，综合利用难度大，资源浪费；2）合成过程中，因氯乙酸在碱性条件产生水解形成羟基乙酸，碳酸钠在加入过程中局部溶液中PH过高，容易形成副产物羟基乙酸，对最终产品的纯度影响；3）现有技术中合成甜菜碱采用间歇反应，产品收率低，转化率98.5%左右。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，公开了一种合成甜菜碱的装置及方法，

采用连续生产工艺，并设计了适合该连续生产工艺的装置进行合成甜菜碱，本发明的装置采用连续进料，并且可以连续出料，用PH计进行反应过程的进出料调节控制，同时氯化柿是1,4加成反应的催化剂，可引导反应向产物方向进行，反应产物纯度高。解决了现有技术中存在的问题。

本发明是这样实现的：

本发明公开的合成甜菜碱的装置包括：通过管道依次连接有反应管、季胺化釜、胺化液循环泵、甜菜碱溶液储槽，物料在反应釜和反应管中反应，由于反应管为循环管道，在氯乙酸柿和三甲胺同时加入管道时，反应已经开始，管道内的流体压力会促进反应加快速度；所述的季胺化液循环泵由循环管道连接冷凝器后接入季胺化釜，通过循环泵进行强制循环进行冷却，移出系统的反应热，获得可靠的转化率；所述的反应管前端还通过进料管道并联连接有三甲胺计量罐以及氯乙酸柿中和槽，所述的三甲胺计量罐以及反应管之间设有流量计，所述的氯乙酸柿中和槽以及反应管之间设有氯乙酸柿泵；所述的季胺化循环管道在泵进口的管道上装有PH计，通过PH计进行连续检测来控制进出系统的料量；所述的甜菜碱溶液储槽后端设置浓缩装置；所述的浓缩装置产生的水进入氯乙酸柿中和槽。

本发明还公开了利用上述装置的合成甜菜碱的方法，方法如下：