CN103086904A - 一种在反应釜进行循环环保法生产甘氨酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在反应釜进行循环环保法生产甘氨酸的方法，该方法包括：在反应釜中加入甲醇、氯乙酸和乌洛托品，然后向反应釜中通入氨气，降温条件下进行反应，反应结束后，将反应溶液离心，获得甘氨酸和氯化铵晶体混合物固体和母液，固体用于从中分离甘氨酸和氯化铵，母液用作下一次反应的原料，其特征在于：反应在反应釜中进行，反应釜的体积大于等于5立方米，反应釜一直处于降温状态和搅拌状态，反应釜中通入氨气的速度控制在每小时氨气通入的摩尔数与反应釜中原始氯乙酸的摩尔数的比例为0.5-2.0。本发明的方法突破了甲醇相扩大化生产甘氨酸的技术问题，实现了反应体系反应速度、反应时间的协调，使得反应过程中没有副产物产生，又保证反应速度提高。
Description
技术领域
本发明属于精细化工领域，具体的，涉及甘氨酸的制备方法，特别是涉及一种在反应釜进行循环环保法生产甘氨酸的方法。
背景技术
甘氨酸的醇相合成方法已有诸多报道。人们一直在寻找提高甘氨酸合成收率及品质，以及降低乌洛托品消耗，降低成本的方法。
例如，CN1340498A公开了一种甘氨酸制备工艺，用氯乙酸和氨作液相反应，反应后分离出甘氨酸，步骤为：(1)将反应后的溶液冷却结晶分离出甘氨酸/氯化铵混晶；取出混晶后的母液返回反应体系，循环套用；(2)所述的混晶用醇-水混合液溶解其中的氯化铵，分离出甘氨酸；取出甘氨酸后的母液脱醇后冷却结晶分离出氯化铵；取出氯化铵后的母液与所述脱出的醇混合后返回混晶溶解体系，循环套用；(3)所述的反应在催化剂乌洛托品存在下进行，将氯乙酸和乌洛托品用溶剂溶解后输入管式反应器，同时输入氨气或氨水，所述的溶剂为水、醇或醇-水混合液。该发明一方面使用管式反应器，反应的产量少，另一方面，产品用醇水溶液分离，产生了大量的废液，醇水溶液。
本发明针对现有技术中甘氨酸制备工艺存在的缺陷，对制备工艺进行了改良，克服了现有技术的缺陷，解决长期以来难以解决的工业化生产危险、制备过程繁琐的问题，实现了一体全流程的节能环保的生产方法。本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种产品质量稳定，收率高，成本低，适合工业化大规模生产的甘氨酸制备工艺。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种反应釜中循环环保法生产甘氨酸和氯化铵的方法，该方法包括：在反应釜中加入甲醇、氯乙酸和乌洛托品，然后向反应釜中通入氨气，降温条件下进行反应，反应结束后，将反应溶液离心，获得甘氨酸和氯化铵晶体混合物固体和母液，固体用于从中分离甘氨酸和氯化铵，母液用作下一次反应的原料，其特征在于：反应在反应釜中进行，反应釜的体积大于等于5立方米，反应釜一直处于降温状态和搅拌状态，反应釜中通入氨气的速度控制在每小时氨气通入的摩尔数与反应釜中原 始氯乙酸的摩尔数的比例为0.5-2.0。
优选的，上述方法中，反应釜中通入氨气的速度控制在每小时氨气通入的摩尔数与反应釜中原始氯乙酸的摩尔数的比例为1.0-2.0。
优选的，上述方法中，反应体系一直处于冷却套的冷却中，即使反应液体处于沸腾状态，也继续对其进行冷却。
本发明的生产方法仅仅适用于甲醇制备甘氨酸，不适用于水相或醇水相制备甘氨酸。
本发明的方法中，所述的甲醇含水量低于0.15wt％，优选的，低于0.10wt％。整个反应体系中无水的含义是除了甲醇中存在的可以忽略的甲醇外，可能在氯乙酸中含有的可以忽略的水，而氯乙酸采用的是工业用氯乙酸，其中的含水量低于0.1％，优选的，采用低于0.05％的氯乙酸。
本发明上述制备甘氨酸的方法，一方面，由于使用反应釜进行放大生产，那么对于反应过程中的条件控制特别重要，尤其是反应的时间，如果反应的时间过长，影响产量，如果反应过快，要求通入的氨气过快，或者将反应体系升温，这样则会导致反应爆沸，严重的会产生爆炸的危险，还有会导致副反应增加。本发明通过控制合适的氨气通入速度，同时反应过程中对反应釜进行降温并进行搅拌，反应的时间并没有延长，而且能够保证反应完全，反应安全。
在使用乌洛托品制备甘氨酸的反应中，一般需要水才能够使得反应快速反应完全，如果没有水参与反应，则反应需要升高温度提高反应速度，否则反应时间比较长，所以一旦提高温度就会使得反应的副产物增加，例如副产物NH(CH2COOH)2或副产物N(CH2COOH)3，所以只能采取其他途径来解决该问题，例如公开号CN1410417A中所使用的两步法进行制备甘氨酸，该两步法制备使得反应的过程变得繁琐，在大量的工业生产中操作复杂，反而延长了生产时间，虽然缩短了反应时间，但是整体工艺上时间并没有缩短。
而本发明的方法，是在反应过程中降温，并不升温，反应过程中对反应釜用冷却套冷却，低温反应避免了副产物的产生，然后通过控制氨气通入速率调节反应速度，保证反应的低温下进行无副产物生产，又保证反应的速度不受大影响，解决扩大化生产的难 题。
上述方法中，反应釜中具有搅拌器对反应溶液进行搅拌，保证反应均匀。
本发明的方法突破了甲醇相扩大化生产甘氨酸的技术问题，实现了反应体系反应速度、反应时间的协调，使得反应过程中没有副产物产生，又保证反应速度提高。
具体实施方式
为了理解本发明，下面以实施例进一步说明本发明，但不限制本发明。
实施例1
实施例中提到的第几部步骤实际上是为了清楚阐述反应过程进行的划分，实际反应过程并不是如此分步骤，整个反应过程实际上是连续的。
第一步：将1000kg的氯乙酸、4000L的甲醇、260Kg的乌洛托品混合物于5立方米反应釜中，通入氨气，通入氨气的速度是每小时通入氨气摩尔速度和原始氯乙酸的总摩尔量的比例为2，反应过程中用冷却套对反应釜进行冷却；反应体系的pH达到7.8并且保持5分钟不变后，不再通入氨气，计算通入氨气的时间为66分钟。反应过程中保持对反应体系进行搅拌。
第二步：反应完成后用冷却套继续冷却反应釜，当反应溶液的温度达到40℃的时候，将溶液通入离心机中，离心分离甘氨酸和氯化铵的晶体混合物固体和母液。
实施例2
重复实施例1的操作，调整氨气通入溶液的速度，将每小时通入氨气摩尔速度和原始氯乙酸的总摩尔量的比例分别调整到4、3、2、1、0.5。
通入氨气的速度及其反应效果的情况参见下表，其中反应时间是指反应体系的pH达到7.8后5分钟不变的时间。
从上面的结果可以看出，为达到反应平稳，没有副产物产生，最好要求每小时通入氨气摩尔速度和原始氯乙酸的总摩尔量的比例小于等于2，如果反应不需要控制时间，则比例可以降低到0.5，但是为保证反应平稳并缩短反应时间，提高制备产量，比例控制在1-2比较好。
Claims (4)
1.一种在反应釜中循环环保法生产甘氨酸和氯化铵的方法，该方法包括：在反应釜中加入甲醇、氯乙酸和乌洛托品，然后向反应釜中通入氨气，降温条件下进行反应，反应结束后，将反应溶液离心，获得甘氨酸和氯化铵晶体混合物固体和母液，固体用于从中分离甘氨酸和氯化铵，母液用作下一次反应的原料，其特征在于：反应在反应釜中进行，反应釜的体积大于等于5立方米，反应釜一直处于降温状态和搅拌状态，反应釜中通入氨气的速度控制在每小时氨气通入的摩尔数与反应釜中原始氯乙酸的摩尔数的比例为0.5-2.0。
2.根据权利要求1所述的方法，其中反应釜中通入氨气的速度控制在每小时氨气通入的摩尔数与反应釜中原始氯乙酸的摩尔数的比例为1.0-2.0。
3.根据权利要求1所述的方法，其中反应体系一直处于冷却套的冷却中，即使反应液体处于沸腾状态，也继续对其进行冷却。
4.根据权利要求1所述的方法，其中甲醇含水量低于0.15wt％，优选的，低于0.10wt％。
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