[发明专利]一种制备氨基丙醇的双极膜装置

说明书

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，具体涉及一种制备氨基丙醇的双极膜装置。

背景技术

L-氨基丙醇是一种带氨基的醇类有机物,英文名为L-2-amino-1-propanol,CAS登录号为2749-11-3。分子式为C3H9NO，线性分子式为CH3CH(NH2)CH2OH。它在常温下是一种无色或淡黄色透明液体，密度比水小，为0.965。可用于有机合成和乳化剂，被应用于医药、农药和饲料添加剂等领域，特别是合成左旋氧氟沙星的关键中间体。左旋氧氟沙星由于疗效确切，价格合理，其用量在逐年增长，也带动L-2-氨基丙醇的需求量同步增长。

目前国内外报道的L-2-氨基丙醇合成方法主要有：①L-2-丙氨酸经氯化亚砜－乙醇酯化，生成L-2-丙氨酸乙酯，再用硼氢化钾还原成L-2-氨基丙醇,该方法因硼氢化钾价格昂贵导致生产成本过高，并产生大量的SO2和HCl的酸性气体；②羟基丙酮经氨化、氢化还原和化学拆分后得到L-2-氨基丙醇。但原料羟基丙酮制备复杂，价格昂贵；③硝基乙烷与甲醛反应生成硝基丙醇，再经氢化还原和化学拆分后得到目标产物。但硝基乙烷需要进口，价格高；④L-2-丙氨酸催化加氢还原一步法制备L-2-氨基丙醇，该方法步骤少，三废少，成本低，是典型的绿色化学技术，但使用高温高压，易发生消旋、氨基脱除和聚合等副反应。

2-氨基丙醇催化加氢反应液主要是含2-氨基丙醇的硫酸盐水溶液，要将氨基丙醇从氨基丙醇水溶液中分离出来，传统的分离提纯方法是：先将反应液蒸馏浓缩得到浓缩反应液，再用碱中和浓缩反应液中的硫酸，这样得到2-氨基丙醇和硫酸钠的水溶液，通过加入乙醇降低硫酸钠在水溶液中的溶解度从而使其在水中结晶析出，再过滤分离析出的硫酸钠结晶，得到2-氨基丙醇的乙醇水溶液，最后通过精馏脱除乙醇、水后得到产品。该方法的缺点是：(1)大量母液需精馏回收，蒸汽消耗很大，每吨产品需9-12吨蒸汽。(2)乙醇挥发大，消耗高，造成生产成本上升。(3)使用大量易燃的乙醇，造成生产不安全性。(4)副产物硫酸钠纯度低，无经济价值，还需做为废固进行处理。

双极膜是一种具有特殊功能的离子交换膜，它在电场作用下其中间层发生水解离，产生H+和OH-离子。而双极膜电渗析技术就是将这种特殊功能复合到普通电渗析中，从而可以实现即时酸/碱的生产/再生，或者酸化和/或碱化。该技术可以广泛应用于食品加工、化工合成和环境保护等领域，由于其技术先进性、经济竞争性和环境友好性，双极膜电渗析技术被誉为一种可持续发展技术。将双极膜电渗析技术应用于传统有机酸或有机碱的生产/再生过程中，不仅可以实现有机酸盐或有机碱盐的转化，而且产生的NaOH或HCl可以回用于生成过程中。

目前国外的双极膜技术在几年前就进行了工业化应用，并针对不同应用领域开发了一系列的双极膜产品。以德国与日本为代表的国外制膜技术属于第三代技术，而制膜设备及支撑布的生产是以德国、日本、瑞士为最先进。以德国为代表的欧洲国家，双极膜技术的产业化程度较高。而日本主要是均相膜电渗析膜、氯碱膜的产业化程度较高。

目前双极膜的应用主要是欧洲国家，主要应用为烟道气脱硫、天然气脱硫、甲醇钠制备、HF与HNO3的回收、甲磺酸制备、二甲基异丙胺再生、氨基酸制备、医药中间体制备等高端领域的应用。而对于葡萄糖酸、乳酸、酒石酸等普通有机酸的制备应用较少，这些产品他们主要是从中国等发展中国家进口，其成本比较他们自己用双极膜生产更便宜。

近几年来，以均相膜为代表的电膜技术以国内外开始活跃，应用领域日益扩大，特别在节能减排、资源回收领域发挥反渗透与蒸发法无可取代的地位。目前以中国科技大学的徐铜文教授为代表的研究队伍，发展了多项国际领先的均相膜、双极膜、扩散渗析膜的制膜理论与方法。水处理中心在八十年代起就开始研究双极膜技术，只是在九十年代后几乎处于停顿状态。另外，目前有多个大学与科研院所都对均相膜、双极膜进行了研究。