[发明专利]一种用于制备D,L-蛋氨酸的碳酸钾全循环工艺

说明书

本发明涉及蛋氨酸生产工艺技术领域，尤其涉及一种用于制备D,L‑蛋氨酸的碳酸钾全循环工艺，海因料液与碳酸钾溶液混合反应得到海因水解液，向海因水解液中通入二氧化碳中和反应，分离得到D,L‑蛋氨酸固体和结晶母液一，将结晶母液一分为循环结晶母液和采出结晶母液，循环结晶母液回收用于海因水解液制备，采出结晶母液进入净化系统净化得到净化碳酸钾和尾气，净化碳酸钾回收用于调整碳酸钾溶液的浓度。本发明的工艺简单高效，采出的钾盐全部以碳酸钾形式回收并返回海因水解液制备步骤，整个工艺中几乎所有碳酸钾实现了完全循环，提升了蛋氨酸生产工艺优势，且无需额外补充碳酸钾，无废弃副产钾盐产生，节约了物料成本和环保处理成本。

技术领域

本发明涉及蛋氨酸的生产工艺技术领域，尤其涉及一种用于制备D,L-蛋氨酸的碳酸钾全循环工艺。

背景技术

在D,L-蛋氨酸的工业化学合成生产过程中，使用碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钾用作水解蛋氨酸的中间体海因生成蛋氨酸盐的水溶液，并在蛋氨酸盐水溶液经二氧化碳酸化后分离氨酸产品后将含钾盐结晶母液循环回海因水解步骤的“钾盐工艺”是化学法合成D,L-蛋氨酸主流工艺之一，但在实际工业应用上，该工艺只实现了部分钾盐循环，一部分钾盐基于排出杂质的目的被排出，且由于钾盐成分的复杂不能得到有效的回收，因此需要不断向体系中额外补充损失的钾盐。

杂质的形成主要由于反应过程中副反应的存在，如残余氰化氢氧化为甲酸、氰醇聚合分解为含硫杂质、海因聚合为大分子色素、蛋氨酸产品缩合为蛋氨酸二肽以及海因不完全水解得到海因酸等中间体，各种杂质随着母液循环不断累积于体系，最后将直接影响蛋氨酸结晶收率和质量。以上各种衍生杂质中，除了蛋氨酸二肽和海因不完全水解产物可通过母液在高pH高温高压下再生部分消除转化为蛋氨酸外，其他杂质基本为单向积累，而可预见的，一些杂质也来自于整个工艺过程的催化剂、稳定剂的使用，如3-甲硫基丙醛和氰醇合成储存过程使用的催化剂和稳定剂都会在体系单向累积，这一点也得到分析结果的支持。因此，出于工艺可持续和产品质量的稳定性考虑，需要采出一部分结晶母液排出而不再归入循环，通过采出结晶母液移除过量的有害杂质而使整体循环钾盐母液保持相对健康稳定，钾盐也随采出的母液损失，因此需要通过新鲜的钾盐补入体系，这造成了钾盐的绝对损失，因此钾盐在蛋氨酸工艺中实际循环率实际在80～90％之间。同时，采出结晶母液中含有钾盐、蛋氨酸、二肽、海因酸、海因酰胺、甲酸和成环色素等多种成分，其中钾盐又以碳酸钾、碳酸氢钾、蛋氨酸钾、甲酸钾、丙酸钾、柠檬酸钾等多种形式存在，组成复杂，难以直接回收，这造成了采出结晶母液处理的困难，采出的钾盐也很难再有效回收并循环回蛋氨酸生产步骤。

以上问题同样适用于基于碳酸钾水解海因、二氧化碳中和、碳酸钾母液返回前段的“钾盐工艺”特点类似的D,L-蛋氨酸衍生工艺，例如：

专利CN1680311公开了一种将结晶母液分为第一循环部分和第二处理部分，通过在200～280℃高温加热第二部分母液，使蛋氨酸二肽在高温下水解为单体蛋氨酸，通入二氧化碳沉淀其中的蛋氨酸和碳酸氢钾，分离后得到蛋氨酸和氨酸氢钾沉淀以及第二结晶母液，第二结晶母液根据状态继续循环或采出；专利CN1017351125公开了一种类似方法，将结晶母液分为第一循环部分和第二处理部分，仍对第二处理部分进行浓缩和热再生处理，不同之处在于回收第二处理部分母液中蛋氨酸时引入低级醇以增加回收蛋氨酸的能力；专利CN109485589公布了一种含碳酸钾或碳酸氢钾的蛋氨酸母液制备蛋氨酸锌螯合物的方法，通过双极膜电渗析处理浓缩后的蛋氨酸母液至蛋氨酸与钾离子摩尔比1:0.8～1.1，酸室得到蛋氨酸脱盐母液与0.5蛋氨酸摩尔当量的锌盐在70～90℃反应30～90min后降温分离制备蛋氨酸锌螯合物，碱室得到回收的氢氧化钾稀碱回用至蛋氨酸生产；专利CN106748932公开了一种包括过滤、酸化、气液分离、分离蛋氨酸、饱和酸化柱再生等步骤的母液后处理方法，该法先让采出结晶母液通过微孔膜过滤掉其中的蛋氨酸和中间体的大分子聚合物，再让滤液经过酸性树脂酸化，吸附掉其中的金属阳离子，再经汽提分离二氧化碳，得到主要成分为蛋氨酸和甲酸钾的混合溶液，然后通过电渗析分离得到蛋氨酸浓液和甲酸钾浓液分别进入回收和生化处理，最后对离子交换树脂酸化再生得到硫酸钾副产物。