[发明专利]一种氨法甜菜碱的制备方法

说明书

一种环保氨法水相制备甜菜碱的方法，同时联产农用氯化铵副产品。氯乙酸铵水溶液与三甲胺进行季铵化反应，合成甜菜碱和氯化铵溶液，先经过减压蒸发、浓缩除去游离的三甲胺，再经过蒸发、降温结晶、分离出去大部分氯化铵。剩下的水溶液，通过电渗析，分离出去氯化铵，得到甜菜碱水溶液，再经过蒸发浓缩、降温结晶、离心、干燥后，得到高品质的甜菜碱产品。

技术领域

本发明涉及一种环保氨法甜菜碱的制备方法，生产甜菜碱同时联产氯化铵，属于化工生产技术领域。

背景技术

甜菜碱又称甜菜素、三甲基甘氨酸，具有良好理化性能、较好的稳定及抗氧化能力，耐高温及酸碱；其化学结构和氨基酸、胆碱类似，具有多种生物学功能，广泛应用于饲料添加剂、医药工业、农林业生产、食品添加剂、日化等领域。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；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。生产主要有两种方法：从甜菜糖蜜中分离、利用化学方合成。

化学合成方法通常采用氯乙酸、氢氧化钠或者碳酸钠、三甲胺为原料进行中和反应、季铵化反应，采用离子树脂或者膜分离，再干燥获得甜菜碱，或继续制备甜菜碱盐酸盐，由于钠盐容易结晶，需与甜菜碱分离开才能得到一定纯度的甜菜碱，但结晶钠盐仍然会混到甜菜碱或甜菜碱盐酸盐中，导致产品中杂质含量太高，且产品容易结块，流动性不好。总之，现有的甜菜碱和甜菜碱盐酸盐工艺不容易控制，容易产生副产品，投资较大而产品收率低，且有大量废水产生，有巨大的环境压力。特别是副产品氯化钠，因为含有机物，只能当固废处理。

发明内容

本发明提供了一种环保氨法水相制备甜菜碱的方法，生产甜菜碱的同时联产农用氯化铵副产品。

首先氯乙酸与氨（液氨或氨水）或者是碳酸铵、碳酸氢铵反应合成氯乙酸铵水溶液，或者是合成氯乙铵固体中间体。氯乙酸铵水溶液与三甲胺气体（或者是三甲胺水溶液）进行季铵化反应，合成甜菜碱（三甲基甘氨酸）和氯化铵。含有甜菜碱和氯化铵的水溶液，先经过减压蒸发、浓缩除去游离的三甲胺，再经过降温、结晶、离心，分离出去大部分氯化铵。剩下的水溶液，通过电渗析，分离出去氯化铵，得到甜菜碱水溶液，再经过蒸发浓缩、降温结晶、离心、干燥后，得到高品质的甜菜碱产品。

本发明是通过以下步骤及方法实现的:

步骤（1）、制取中间体氯乙酸铵：

氯乙酸（固体氯乙酸或者是液体氯乙酸），在水溶液中，通氨反应（10-55℃），合成氯乙酸铵水溶液。也可以使用固体碳酸铵、碳酸氢铵，与氯乙酸水溶液反应，合成氯乙酸铵，反应温度控制在（10-40℃），过滤得到氯乙酸铵水溶液。氯乙酸与氨的摩尔比为1:1 ，氯乙酸与碳酸铵的摩尔比为1:0.5 ，氯乙酸与碳酸氢铵的摩尔比为1:1 。

氯乙酸也可以与氨、或者是碳酸铵、碳酸氢铵在水溶液中反应（10-55℃），制取氯乙酸铵固体。滤液为氯乙酸铵饱和水溶液，再投加氯乙酸，通氨或者是加入碳酸铵、碳酸氢铵，循环反应制取氯乙酸铵。

步骤（2）、以氯乙酸铵和三甲胺为原料，在水溶液中制备甜菜碱和氯化铵：

在甜菜碱合成的反应器（包括釜式反应器、管式反应器、微反应器）里，按比例加入氯乙酸铵水溶液，或者是分批次加入或者是滴加。按比例投加气态三甲胺或三甲胺水溶液，进行季铵化反应。反应的温度30℃-70℃。氯乙酸铵与三甲胺的摩尔比为1 : 1- 1.1 ，氯乙酸铵与水溶液的重量比为1: 1-10 。