离子膜法甘氨酸生产新工艺_毛建卫

河南化工201年第1期离子膜法甘氛故生产新工艺毛建卫(杭州商学院食品生物与环境工程学院崔艳丽310035)(浙江大学理学院化学系杭州市310031)摘要耗50%。关健词1前盲提出了一种离于膜法甘氛改生产新工艺,该分离新工艺不存在甲醉污染,使用洁净能源—电力,降低能新工艺操作方便,成本低,三度少。甘羲故离子膜工艺甘氨酸又名氨基乙酸,是一种重要的氨基酸,广泛应用于医药、农药、食品化工、饲料等行业,是十分重要的化工中间体及化工产品,并大量出口创汇,目前国内的年产量已达6万t以上。国内外生产甘氨酸的工艺主要为tSercker法和a一卤代酸法,我国甘氨酸生产厂家均采用a一卤代酸合成法,其工艺成熟,成本相对较低,合成反应后生成甘氨酸和氯化按的混合物。工业上均采用醇析法进行分离提纯甘氨酸,这需要用大量甲醇使甘氨酸分离析出。其过程蒸汽消耗大,甲醇消耗高、挥发大,甲醇有毒造成生产环境污染严重,使用大量易燃易爆甲醇也增加了生产不安全性;氯化按腐蚀严重,精馏塔防腐要求高,投资大;混合液杂质多,精馏塔冷凝器也易堵,塔维修费用高;无法回收合格的氯化按,成本提高,并造成残液排放污染;甘氨酸质量也不高[`一4〕。反馈式离子膜分离工艺是近年来作者研究开发并已应用于工业化大生产的一种新型离子膜法工艺。运用反馈式离子膜法工艺也成功地取代了甘氨酸生产中的醇析法分离工艺,取得了良好的经济效益和社会效益。2反馈式离子膜法甘氮酸分离新工艺甘氨酸生产新工艺流程如图1所示。反馈式离子膜分离工艺进行甘氨酸分离制备的过程示意如图2所示。{亘到}乙醉洗涤;多元溶剂今令抓乙酸一匿困一区画一医画一应巫画一催化剂令母液洗液循环利用匡亘困一匿亘巫画一医国一匡画一产品令医亚亘亘巫{一高纯度抓化按图1甘氨酸生产新工艺流程图产品反馈循环系统…-CI~一N戌甘氨酸溶液混合液R2一NH二R-幽NH一CI极液结晶图2反馈式离子膜法甘氮酸分离工艺示意图阳极为钦基复合涂层3mm丝网,阴极为镍基复膜分离大单元组合在一起,可达到年产5000t甘氨合涂层3mm丝网;离子膜为苯乙烯异相膜400mm酸生产能力。x80Omm,采用MC一工型离子膜反馈循环系统。采用新工艺。一卤代酸法将抓乙酸、催化剂和电流密度巧一35InAc/耐;料液温度成40℃;料液流多元溶剂投人到反应釜中,通液氨进行合成反应,可量2一4t八;料液压力成0.03MPa。6台反馈式离子—膜分离器可并联组合,形成一个膜分离大单元,三个收稿日期:200一10一08DOI:10.14173/j.cnki.hnhg.2001.01.010河南化工2010年第1期得到甘氨酸和抓化按混合液,混合液进人反馈式离子膜分离工艺中,在直流电场作用下,N式和lC-分别被迁移出去,形成N氏lC溶液,混合液中迁移分离N氏lC后,留下大部分甘氨酸,可送下道工序去结晶析出产品,由于把甘氨酸溶液控制在准确的等电点即pH值为5.97,在工业上是不现实的,也是不可行的,而在非等电点时,甘氨酸也有部分电离而迁移。在反馈式离子膜分离装置中,部分电离后而迁移出去的甘氨酸,可经过反馈循环系统进行回收,从而不需要通常电渗析膜分离中的等电聚焦控制。该工艺产品收率高,电流效率大于70%。3主要影响因紊3.1混合液预处理料液为甘氨酸和氯化馁混合液,由于原料中含有杂质及产生副反应等原因,料液中含有悬浮物和微粒,需要进行初过滤和精过滤再泵人膜分离器中,否则会在运行一、二个星期后,便在膜分离装置内隔网和布水槽中积累杂物,并在离子膜表面积聚一层悬浮物,严重影响膜分离运行。经过粗滤和精滤两次过滤后,料液清亮透明,各室液体浊度均小于2.0mg几,膜分离运行正常。3.2电流密度为了提高运行电流密度,提高产能,可采取多项措施:①运行中R,室每次排放一部分氛化钱溶液,使R:中溶液始终保持适当的电解质浓度。②在极室中加人适量强电解质溶液。③提离极室流速,尽快排除电极反应产生的气体。④膜装置中采用合理的布水槽和内通道流体流程,提高各室的流体均布性,以减少膜内电阻。⑤控制溶液温度适当提高。通过各方面的调节,使操作电流密度显著上升,可控制在15一35Ac/mZ左右。3.3电流效率、脱盐率和逃离率电流效率是决定膜分离新工艺能耗的主要因素之一,实际操作电流效率在70%左右。迁移氛化按的脱盐率设计在90%’以上。甘氨酸逃离率一般在4%一9%。逃离率是影响最终产品得率的主要因素溶液浓度过高,会促使离子膜装置运行时漏电率增大。通过改进内通道和布水槽的设计,避免发生极化和沉淀,尽量使主电路电阻远小于漏电电路电阻,这样可减少漏电率,提高电流效率。pH值参数控制不好,甘氨酸少量电离,在电场作用下迁移出去,由于膜分离装置中独创性地设计了反馈控制循环系统,可以让迁移出去的甘氨酸大部分返回料液系统,这样显著减少了甘氨酸逃离率。4效益和环保4.1老工