[发明专利]一种醇相法生产甘氨酸的工艺及装置

说明书

本发明专利涉及一种醇相法生产甘氨酸的工艺及装置，主要工艺是以甲醇为溶剂、乌洛托品为催化剂和液体或固体氯乙酸为初始原料，先通氨生产甘氨酸和氯化铵的混合晶体，离心出混晶后的滤液反复套用于混晶的合成，再用纯水溶解混晶后用甲醇萃取出甘氨酸产品；离心出甘氨酸后的滤液进入精馏塔回收甲醇，精馏残液进入薄膜蒸发器浓缩直至水分蒸干直接可副产氯化铵产品，薄膜蒸发器蒸出的水反复套用于混晶的溶解。该工艺的实施主要由甘氨酸合成釜、甘氨酸萃取釜、混晶滤液高位槽、离心机、混晶滤液接收罐、氯乙酸溶解釜、甲醇精馏塔、薄膜蒸发器等装置组成。本方法可大幅降低乌洛托品、液氨、蒸汽等单耗水平，进一步降低生产成本，无废水产生。

技术领域

本发明公开了一种醇相法生产甘氨酸的装置及工艺，属于化工生产技术领域，特别是涉及醇相法合成甘氨酸及废水减量的新方法。

背景技术

甘氨酸即氨基乙酸，作为一种重要的精细化工中间体和化工原料，广泛应用于农药草甘膦、医药、食品和饲料添加剂等领域。当前，国内甘氨酸工业化生产工艺仍然采用传统的以水为溶剂的氯乙酸氨解法，该方法存在以下问题：（1）生产成本高。催化剂乌洛托品不能回收；1吨甘氨酸需要消耗约6-7吨蒸汽；回收低附加值的氯化铵时对设备及管道要求较高，检修频次高，设备运行和维修费用较高。（2）收率低，难以突破85%。水相中体系碱性强，氯乙酸转化为甘氨酸的转化率较低，约15%氯乙酸水解产生羟基乙酸；高温氨气不足时易产生亚氨基二乙酸[NH(CH₂COOH)₂]和氨基三乙酸[N(CH₂COOH)₃]等副产物。（3）环保风险无法完全消除。高温时存在氯化铵和催化剂乌洛托品分解，以及高温引起复杂化学反应等问题均会产生高氨氮、高COD的蒸发冷凝水和红色滤液。此外，低纯度氯化铵产品中存在危险废物（二氯乙酸铵、三氯乙酸铵、乌洛托品等），不符合国家的相关法规，目前的处置方式存在法律风险。

近几年环保高压态势下，虽然国内甘氨酸企业竭力优化水相法工艺，但仍不能从根本上解决工艺缺陷。氯乙酸法生产甘氨酸必须从工艺源头入手。当前，甘氨酸生产企业重心放在打通甘氨酸粗品生产新工艺技术，大部分停留在实验室阶段，比如，在醇相中，利用混合溶剂或有机胺实现甘氨酸和氯化铵分离技术，或利用卤素类新型配方试剂分离甘氨酸和氯化铵技术，等等。再者，在现行甘氨酸企业利润薄的环境下，甘氨酸企业无法完全放弃水相法装置，投资大资金建设新工艺装置，只能在现有装置上进行改造。

公开号为CN109836344A的发明专利，提供了一种混合有机溶剂生产甘氨酸的方法，以乙二醇、丙二醇、二甲基乙酰胺、甲醇和乙醇配置的混合溶剂，加入催化剂乌洛托品后，投加氯乙酸通氨合成甘氨酸产品，甘氨酸滤液投加氯乙酸或氯乙酸铵副产氯化铵产品，有机溶剂循环使用。这种方法存在缺陷：（1）每次得到的副产氯化铵产量有限，影响到甘氨酸单釜生产的产量，为了单釜得到更多的氯化铵，有机溶剂需要冷冻降温，能耗比较大。（2）有机溶剂经过数次循环后，回收难度较大，需要采用膜分离、减压蒸馏和精馏相结合的方式回收有机溶剂；剩下有颜色的残液又要经过催化氧化处理才能加工成化肥原料。

发明内容

本发明的目的是提供了一种醇相法生产甘氨酸的装置和工艺，以甲醇为溶剂、乌洛托品为催化剂和液体或固体氯乙酸为初始原料，先通氨生产甘氨酸和氯化铵的混合晶体（以下均称为“混晶”），混晶是中间品（甘氨酸为六方晶系，氯化铵为八面体晶系），离心出混晶后的滤液反复套用于混晶的合成，再用纯水溶解混晶后用甲醇萃取出甘氨酸产品；离心出甘氨酸后的滤液进入精馏塔回收甲醇，精馏残液进入薄膜蒸发器浓缩直至水分蒸干直接可副产氯化铵产品，薄膜蒸发器蒸出的水反复套用于混晶的溶解。该工艺的实施主要由甘氨酸合成釜、甘氨酸萃取釜、混晶滤液高位槽、离心机、混晶滤液接收罐、氯乙酸溶解釜、甲醇精馏塔、薄膜蒸发器等装置组成。本方法可大幅降低乌洛托品、液氨、蒸汽等单耗水平，进一步降低生产成本，无废水产生。

为实现本发明的目的，本发明采取上述装置，包括以下设备及管线（见附图1）：