[发明专利]一种饲料和食品级甘氨酸的生产方法及用于实施其的装置

说明书

本发明涉及一种饲料和食品级甘氨酸的生产方法及用于实施该方法的装置，其中，所述方法包括：以羟基乙腈水溶液和碳酸铵水溶液为原料，在锆原料存在下先后于100℃～135℃和150～160℃下进行反应，并控制所述反应的液位为75％以上，在所述锆原料存在下，将得到的反应料液在加热下进行浓缩并脱除氨和二氧化碳，然后进行脱色，随后在所述锆原料存在下，将得到的脱色溶液进行减压浓缩和结晶，得到饲料级和食品级甘氨酸产品，甘氨酸收率以羟基乙腈计为97％以上。该生产方法具有几乎无“三废”产生、清洁环保、无需使用有机溶剂、无需进行多次重结晶、饲料级和食品级甘氨酸收率高、生产成本低、自动化程度高等优点。

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及一种饲料级和食品级甘氨酸的生产方法及用于实施其的装置。

背景技术

甘氨酸是一种重要的化工产品，主要应用于农药、食品和医药等行业。在农药行业主要用于生产除草剂草甘膦；在食品行业，单独使用或与谷氨酸钠等配合用作调味剂，也用于合成酒、酿造制品，还可以用作奶油、人造奶油和干酪的添加剂，以延长其保质期；在医药行业，可用作氨基酸制剂、金霉素的缓冲剂和作为帕金森氏病药物L-多巴的合成原料。除此之外，甘氨酸还可以在有机合成和生物化学中用作生化试剂和溶剂。

全球的甘氨酸产量近80万吨，但是80wt％的甘氨酸为工业级，主要用于生产除草剂草甘膦。中国是全球最大的甘氨酸生产国，但是主要生产供草甘膦使用的工业级甘氨酸。目前国内外甘氨酸的生产方法主要有以下三种：

(1)氯乙酸法：先将乌洛托品全部投入反应釜内，然后加入氨水，再滴加氯乙酸，在30℃～50℃下进行反应，在72℃～78℃下保温3小时，再经过醇析，得到产品。但是该方法存在如下缺点：氯化铵等副产物难以除去，产品与氯化铵分离困难，产生大量难以处理的含盐、含甘氨酸废水，产品质量差，产品中氯离子含量较高，对后续设备的腐蚀性难以克服，精制成本高；催化剂乌洛托品无法回收，生产成本高，反应时间长。该方法是国内甘氨酸生产企业普遍采用的工艺，其主要原因是氯乙酸便宜易得，但是该工艺环境污染较为严重；再者，该方法副产亚氨基二乙酸、氨三乙酸、甲撑氨基乙酸等有机杂质，导致甘氨酸的纯化较为困难，大大限制了甘氨酸在食品、医药行业中的使用，因此随着国家环保执法力度加强，该方法将会被淘汰。

(2)改进施特雷克法：该方法是欧美、日本广泛使用的工艺，该方法以羟基乙腈为原料，经过直接氨化、碱解、脱氨、酸化、脱色、浓缩和纯化等工序制备甘氨酸，该工艺的优点是产品容易精制，生产成本较低，适合大规模化生产。但是该方法的缺点是工艺操作条件苛刻，反应后的脱盐操作较繁杂，反应路线较长，甘氨酸与无机盐、亚氨基二乙酸、氨三乙酸分离困难，尤其是甘氨酸与副产物亚氨基二乙酸分离困难，得到的甘氨酸产品中最主要的杂质是硫酸钠和亚氨基二乙酸，经过多次重结晶可以有效的去除硫酸钠，但是亚氨基二乙酸的含量却未见明显的降低，这严重影响了甘氨酸在食品、医药行业中的使用，并且甘氨酸中亚氨基二乙酸的高含量甚至会影响甘氨酸在农药草甘膦中的应用。

(3)直接海因法：该方法以羟基乙腈和碳铵为原料，羟基乙腈、氨、二氧化碳、水按照一定的投料比投料后经过高温高压反应，排氨、二氧化碳，生成甘氨酸水溶液，经过脱色、浓缩、冷却结晶得到甘氨酸产品，该生产工艺目前是最清洁的生产工艺，甘氨酸生产过程中只消耗羟基乙腈和水，生产成本低，不产生任何无机盐，甘氨酸分离纯化简单。但是，同样存在一些问题，例如在甘氨酸生产过程中会产生一些有机杂质如海因酸、海因酸酰胺、甘氨酸二肽、甘氨酸三肽、2,5-二酮哌嗪、甘氨酰胺以及未反应的海因，这些化合物的结果如下所示。