專利名稱：一種甘氨酸的清潔生產(chǎn)工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種化學產(chǎn)品甘氨酸的制備工藝，特別是一種甘氨酸的清潔生產(chǎn)工藝。
背景技術：
甘氨酸(Gly )，是氨基酸系列中結構最為簡單，人體非必需的一種氨基酸，在分子中同時具有酸性和堿性官能團，在水溶液中為強電解質(zhì)，在強極性溶劑中溶解度較大，基本不溶于非極性溶劑，而且具有較高的沸點和熔點，通過水溶液酸堿性的調(diào)節(jié)可以使甘氨酸呈現(xiàn)不同的分子形態(tài)。其中工業(yè)級的甘氨酸主要是作農(nóng)藥中間體，是除草劑草甘磷的主要原料。目前，工業(yè)化生產(chǎn)甘氨酸的技術主要有氯乙酸氨解法、施特雷克法(cstercker法)、氫氰法合成甘氨酸及生物合成法等，其中國內(nèi)主要以傳統(tǒng)工藝的氯乙酸氨解法為主。 該傳統(tǒng)工藝是在醇相中以烏洛托品、氯乙酸、氨水(氨氣或液氨均可)為原料合成。目前國內(nèi)甘氨酸的生產(chǎn)以此方法為主，產(chǎn)率在70%左右。氯乙酸氨解法的優(yōu)點是原料易得，合成工藝簡單，對設備要求不高，易操作，基本無公害。缺點是反應時間較長，副產(chǎn)氯化銨等無機鹽類物質(zhì)難以除去，產(chǎn)品質(zhì)量差，精制成本高；同時，該工藝產(chǎn)生大量富含無機鹽(氯化銨)和甲醛的廢水，所要求的環(huán)保處理費用較高，而且作為催化劑的烏洛托品難以回收循環(huán)使用，造成原料的極大浪費，使生產(chǎn)成本增加。一噸產(chǎn)品排出三噸嚴重超過國家排放標準的廢水，盡管有專利200510069080. 7、專利200510117616. 8等專利技術的處理廢水的方法，但是這明顯增加了工藝的流程及成本費用。如氯乙酸氨解法甘氨酸合成工藝的研究(出自《化學工業(yè)與工程技術》第31卷第6期)一文中對氯乙酸氨解法進行了進一步的研究，盡管在工藝效率上有了進一步的提高，但是還是需要加入大量的甲醇去醇析出甘氨酸，而且甘氨酸的得率只能說大于79%、純度只能說大于90%。本發(fā)明可以使得甘氨酸的生產(chǎn)過程中取消甲醇的使用，同時能夠提高甘氨酸的收率，以彌補氯乙酸氨解法制備甘氨酸技術上的不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了避免背景技術中的不足，提供一種甘氨酸的清潔生產(chǎn)工藝。為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案一種甘氨酸的清潔生產(chǎn)工藝，其以氯乙酸氨解法為基礎所生產(chǎn)的甘氨酸與氯化銨的混合溶液為原料，采用電滲析的方法分離甘氨酸和氯化銨，具體工藝步驟如下I)采用氯乙酸氨解法生產(chǎn)的甘氨酸和氯化銨的混合溶液，經(jīng)冷卻結晶后進行固液分離，分離得到的溶液進行稀釋，控制溶液中甘氨酸的質(zhì)量百分數(shù)為5 20%，氯化銨的質(zhì)量百分數(shù)為8 18% ；2)上述稀釋的溶液進入電滲析器進行電滲析處理，進行甘氨酸和氯化銨的分離，分離前期不調(diào)節(jié)PH，當?shù)衣然@的質(zhì)量百分數(shù)小于5%時，調(diào)節(jié)淡室PH為5. 95飛.00，淡室得到甘氨酸(Gly)溶液，濃室得到氯化銨(NH4Cl)溶液；
3)步驟2)得到的淡室的甘氨酸(Gly)溶液經(jīng)過蒸發(fā)提濃至30飛0%后回到步驟I )，與原料混合結晶后以循環(huán)套用；4)步驟2)得到的濃室的氯化銨(NH4Cl)溶液，經(jīng)過蒸發(fā)結晶出氯化銨后的溶液回到步驟1)，可用于溶液的稀釋。對于本發(fā)明的一種優(yōu)化，所述甘氨酸與氯化銨的混合物，其中甘氨酸的質(zhì)量百分數(shù)為20 50%，氯化銨的質(zhì)量百分數(shù)為15 30%。對于本發(fā)明的一種優(yōu)化，所述電滲析器兩側分別設有內(nèi)置陰極的陰極室和設有內(nèi)置陽極的陽極室，陰極室和陽極室之間設有膜對，所述膜對由若干陰離子交換膜和若干陽離子交換膜組成，陰離子交換膜與陽離子交換膜分別交替設置于陰極室和陽極室之間，且鄰近陰極室和陽極室一側均采用陽離子交換膜，貼近陰極室的陽離子交換膜與相鄰的陰離子交換膜形成的隔室為淡室，與該淡室相鄰的隔室為濃室，淡室、濃室分別交替分布于由陰離子交換膜和陽離子交換膜構成的膜對中。
對于本發(fā)明的一種優(yōu)化，所述電滲析處理是在淡室中通入稀釋后甘氨酸與氯化銨的混合液，在濃室中通入(To. 5%的氯化銨溶液，所述陰極和陽極分別通入直流電。對于本發(fā)明的一種優(yōu)化，所述的電滲析處理過程中，控制濃室、淡室、陽極室及陰極室的壓力在O. 02、. 05Mpa，氯化銨溶液在離子交換膜上的膜面流速在2 5cm/s，運行電流密度在 l(Tl00mA/cm2。本發(fā)明與背景技術相比，具有一是以傳統(tǒng)氯乙酸氨解法為基礎，采用電滲析技術進行的清潔制備工藝，沒有化學反應，無需外加任何原料，因此得到的產(chǎn)品質(zhì)量好、收率高；二是不產(chǎn)生任何副產(chǎn)物，無三廢污染，避免了傳統(tǒng)工藝中大量富含氯甲醛的廢水的產(chǎn)生；三是電滲析過程中淡液和濃液可以循環(huán)使用，節(jié)約了甘氨酸的生產(chǎn)成本。


圖I是電滲析處理原理示意圖。
具體實施例方式實施例I :一種甘氨酸的清潔生產(chǎn)工藝，其以氯乙酸氨解法為基礎所生產(chǎn)的甘氨酸與氯化銨的混合溶液為原料，采用電滲析的方法分離甘氨酸和氯化銨，具體工藝步驟如下I)采用氯乙酸氨解法生產(chǎn)的甘氨酸和氯化銨的混合溶液，經(jīng)冷卻結晶后進行固液分離，分離得到的溶液進行稀釋，控制溶液中甘氨酸的質(zhì)量百分數(shù)為5 20%，氯化銨的質(zhì)量百分數(shù)為8 18% ；2)上述稀釋的溶液進入電滲析器進行電滲析處理，進行甘氨酸和氯化銨的分離，分離前期不調(diào)節(jié)PH，當?shù)衣然@的質(zhì)量百分數(shù)小于5%時，調(diào)節(jié)淡室PH為5. 95飛.00，淡室得到甘氨酸(Gly)溶液，濃室得到氯化銨(NH4Cl)溶液；3)步驟2)得到的淡室的甘氨酸(Gly)溶液經(jīng)過蒸發(fā)提濃至30飛0%后回到步驟
I)，與原料混合結晶后以循環(huán)套用；4)步驟2)得到的濃室的氯化銨(NH4Cl)溶液，經(jīng)過蒸發(fā)結晶出氯化銨后的溶液回到步驟1)，可用于溶液的稀釋。
所述甘氨酸與氯化銨的混合物，其中甘氨酸的質(zhì)量百分數(shù)為20 50%，氯化銨的質(zhì)量百分數(shù)為15 30%。實施例2 :參照圖I。所述電滲析器兩側分別設有內(nèi)置陰極的陰極室I和設有內(nèi)置陽極的陽極室II，陰極室I和陽極室II之間設有膜對，所述膜對由若干陰離子交換膜A和若干陽離子交換膜C組成，陰離子交換膜A與陽離子交換膜C分別交替設置于陰極室I和陽極室II之間，且鄰近陰極室I和陽極室II 一側均采用陽離子交換膜C，貼近陰極室I的陽離子交換膜C與相鄰的陰離子交換膜A形成的隔室為淡室III，與該淡室III相鄰的隔室為濃室IV，淡室III、濃室IV分別交替分布于由陰離子交換膜A和陽離子交換膜C構成的膜對中。所述電滲析處理是在淡室III中通入稀釋后甘氨酸與氯化銨的混合液，在濃室IV中通入(Γ0. 5%的氯化銨溶液，所述陰極和陽極分別通入直流電。 所述的電滲析處理過程中，控制濃室IV、淡室III、陽極室II及陰極室I的壓力在O. 02、. 05Mpa,氯化銨溶液在離子交換膜上的膜面流速在2 5cm/s，運行電流密度在l(Tl00mA/Cm2。所述電滲析的最終淡液經(jīng)過蒸發(fā)甘氨酸提濃至質(zhì)量分數(shù)30 50%，再與原料混合結晶以循環(huán)套用，所述電滲析的最終淡液中甘氨酸的質(zhì)量百分數(shù)為12 20%，氯化銨的質(zhì)量百分數(shù)小于1%。所述濃室得到最終濃液中氯化銨(NH4Cl)的質(zhì)量百分數(shù)為13 20%，而甘氨酸(Gly)的質(zhì)量百分數(shù)小于1%。以上所述的電滲析器采用的陰離子交換膜和陽離子交換膜為國產(chǎn)膜或進口膜，其形式是均相膜。運行時溫度控制在5 401且包括端值，如51、61、71、……、38°C、39 °C >40 V，并且包括構成I間的小數(shù)點值，優(yōu)選20 35 V且包括端值，如20°C、21 °C、22°C、……、33°C、34°C、35°C，并且包括構成I間的小數(shù)點值；濃室、淡室和極室的操作壓力控制在 O. 02 O. 05MPa 且包括端值如 O. 02,0. 03、、0· 04,0. 05MPa,優(yōu)選 O. 025 O. 04MPa如O. 025,0. 03,0. 04MPa并且包括構成O. 01間的小數(shù)點值；溶液在離子交換膜上的膜面流速控制2 5cm/s,如2cm/s、3 cm/s、4 cm/s、5 cm/s,并且包括構成I間的小數(shù)點值；運行電流控制在20 3A，如20A、19A、18A、……、5A、4A、3A，并且包括構成I間的小數(shù)點值。以上所述的電滲析濃室初始配制O O. 5%氯化銨溶液的且包括端值如0、0. 1%、O. 2%、0. 3%、0. 4%、0. 5%并且包括構成O. I間的小數(shù)點值，作為電滲析濃室的進液。需要理解到的是上述實施例雖然對本發(fā)明的設計思路作了比較詳細的文字描述，但是這些文字描述，只是對本發(fā)明設計思路的簡單文字描述，而不是對本發(fā)明設計思路的限制，任何不超出本發(fā)明設計思路的組合、增加或修改，均落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種甘氨酸的清潔生產(chǎn)工藝，其特征在于以氯乙酸氨解法為基礎所生產(chǎn)的甘氨酸與氯化銨的混合溶液為原料，采用電滲析的方法分離甘氨酸和氯化銨，具體工藝步驟如下 1)采用氯乙酸氨解法生產(chǎn)的甘氨酸和氯化銨的混合溶液，經(jīng)冷卻結晶后進行固液分離，分離得到的溶液進行稀釋，控制溶液中甘氨酸的質(zhì)量百分數(shù)為5 20%，氯化銨的質(zhì)量百分數(shù)為8 18% ； 2)上述稀釋的溶液進入電滲析器進行電滲析處理，進行甘氨酸和氯化銨的分離，分離前期不調(diào)節(jié)PH，當?shù)衣然@的質(zhì)量百分數(shù)小于5%時，調(diào)節(jié)淡室PH為5. 95飛.00，淡室得到甘氨酸(Gly)溶液，濃室得到氯化銨(NH4Cl)溶液； 3)步驟2)得到的淡室的甘氨酸(Gly)溶液經(jīng)過蒸發(fā)提濃至3(Γ50%后回到步驟1)，與原料混合結晶后以循環(huán)套用； 4)步驟2)得到的濃室的氯化銨(NH4Cl)溶液，經(jīng)過蒸發(fā)結晶出氯化銨后的溶液回到步驟1)，可用于溶液的稀釋。
2.根據(jù)權利要求I所述的甘氨酸的清潔生產(chǎn)工藝，其特征是所述甘氨酸與氯化銨的混合物，其中甘氨酸的質(zhì)量百分數(shù)為20 50%，氯化銨的質(zhì)量百分數(shù)為15 30%。
3.根據(jù)權利要求I所述的甘氨酸的清潔生產(chǎn)工藝，其特征是所述電滲析器兩側分別設有內(nèi)置陰極的陰極室和設有內(nèi)置陽極的陽極室，陰極室和陽極室之間設有膜對，所述膜對由若干陰離子交換膜和若干陽離子交換膜組成，陰離子交換膜與陽離子交換膜分別交替設置于陰極室和陽極室之間，且鄰近陰極室和陽極室一側均采用陽離子交換膜，貼近陰極室的陽離子交換膜與相鄰的陰離子交換膜形成的隔室為淡室，與該淡室相鄰的隔室為濃室，淡室、濃室分別交替分布于由陰離子交換膜和陽離子交換膜構成的膜對中。
4.根據(jù)權利要求I或3所述的甘氨酸的清潔生產(chǎn)工藝，其特征是所述電滲析處理是在淡室中通入稀釋后甘氨酸與氯化銨的混合液，在濃室中通入(Γ0. 5%的氯化銨溶液，所述陰極和陽極分別通入直流電。
5.根據(jù)權利要求I或3所述的甘氨酸的清潔生產(chǎn)工藝，其特征是所述的電滲析處理過程中，控制濃室、淡室、陽極室及陰極室的壓力在O. 02、. 05Mpa，氯化銨溶液在離子交換膜上的膜面流速在2 5cm/s，運行電流密度在KTlOOmA/cm2。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種甘氨酸的清潔生產(chǎn)工藝，其以氯乙酸氨解法為基礎所生產(chǎn)的甘氨酸與氯化銨的混合溶液為原料，采用電滲析的方法分離甘氨酸和氯化銨優(yōu)點本發(fā)明優(yōu)點一是以傳統(tǒng)氯乙酸氨解法為基礎，采用電滲析技術進行的清潔制備工藝，沒有化學反應，無需外加任何原料，因此得到的產(chǎn)品質(zhì)量好、收率高；二是不產(chǎn)生任何副產(chǎn)物，無三廢污染，避免了傳統(tǒng)工藝中大量富含氯甲醛的廢水的產(chǎn)生；三是電滲析過程中淡液和濃液可以循環(huán)使用，節(jié)約了甘氨酸的生產(chǎn)成本。
文檔編號C07C229/08GK102838497SQ20121033147
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月10日 優(yōu)先權日2012年9月10日
發(fā)明者趙經(jīng)緯, 謝柏明, 邱暉, 丁國良, 汪勇, 潘旭東, 滕燕 申請人:杭州天創(chuàng)環(huán)境科技股份有限公司