阅读说明：本技术 一种利用高沸点极性溶剂分离甘氨酸与氯化铵混晶的方法 (Method for separating mixed crystals of glycine and ammonium chloride by using high-boiling-point polar solvent ) 是由 任丽君 武金丹 邴威瀚 赵文平 杨光 杨利强 刘新伟 王聪 杨克俭 霍瑜姝 梁秀 于 2019-12-11 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种利用高沸点极性溶剂分离甘氨酸与氯化铵混晶的方法,主要包括以下步骤：往甘氨酸与氯化铵混晶中加入水和高沸点极性溶剂,使得甘氨酸沉淀析出,氯化铵溶解在混合溶剂中,经过滤、干燥等步骤得到甘氨酸产品；析出甘氨酸后的剩余溶液为氯化铵、水、高沸点极性溶剂的混合液,将混合液中的水蒸发,使得氯化铵结晶析出,得到氯化铵产品。本发明所提供的分离方法,能够有效降低利用传统低沸点溶剂进行分离的复杂度,并且分离效果好,甘氨酸和氯化铵的回收率均可达95％以上,纯度均可达99％以上,同时能降低甘氨酸生产过程中混晶分离工段的设备投资,降低能耗,减少溶剂使用量以及降低对环境的危害。(The invention provides a method for separating mixed crystals of glycine and ammonium chloride by using a high-boiling-point polar solvent, which mainly comprises the following steps: adding water and a high-boiling-point polar solvent into the mixed crystal of glycine and ammonium chloride to precipitate glycine, dissolving ammonium chloride in the mixed solvent, and filtering, drying and the like to obtain a glycine product; and (3) the residual solution after the glycine is separated out is a mixed solution of ammonium chloride, water and a high-boiling-point polar solvent, and water in the mixed solution is evaporated to separate out ammonium chloride crystals, so that an ammonium chloride product is obtained. The separation method provided by the invention can effectively reduce the complexity of separation by using the traditional low-boiling point solvent, has good separation effect, can ensure that the recovery rates of the glycine and the ammonium chloride can reach more than 95 percent, and the purity can reach more than 99 percent, and can reduce the equipment investment of a mixed crystal separation section in the glycine production process, reduce the energy consumption, reduce the using amount of the solvent and reduce the harm to the environment.)

一种利用高沸点极性溶剂分离甘氨酸与氯化铵混晶的方法

技术领域

本发明属于化工分离技术领域，尤其是涉及一种利用高沸点极性溶剂分离甘氨酸与氯化铵混晶的方法。

背景技术

甘氨酸是一种重要的精细化工中间体，广泛应用于食品、医药、农药和饲料添加剂等领域。目前我国生产的甘氨酸主要用于合成除草剂草甘膦。目前国内外工业化生产方法主要为氯乙酸氨解法和施特雷克法两条路线。一是以甲醛、***为主要原料的施特雷克法，也是国外通常采用的方法，虽然其成本较低，但目前该技术国内尚不是很成熟，而且需要剧毒的氰化物，运输、贮存和使用要求比较苛刻，因此国内目前主要采用氯乙酸氨解法，工艺路线成熟、设备简单、环境污染较小，但同样存在着能耗高，收率低等缺点，其最大的问题还在于催化剂乌洛托品很难回收，而使得成本进一步增加。

中国专利CN 1340498 A报道了一种在醇溶液进行氯乙酸的氨解反应制备甘氨酸，得到氯化铵与甘氨酸的混合晶体，简称混晶。混晶利用水/醇混合溶剂进行分离，在分离氯化铵的过程中，需要先蒸发醇溶剂，再蒸发水，最后得到氯化铵，流程较复杂；同时在此过程中需要消耗大量的低沸点醇溶剂，回收低沸点溶剂需要消耗大量的能量，同时低沸点溶剂在处理过程中容易挥发进入环境，对生态造成危害，存在诸多弊端。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种利用高沸点极性溶剂分离甘氨酸与氯化铵混晶的生产工艺，以提高了分离效率，降低了分离难度，减少了分离过程的能耗，同时降低了对环境的危害。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种利用高沸点极性溶剂分离甘氨酸与氯化铵混晶的方法，高沸点极性溶剂指沸点为130℃以上的极性溶剂，包括如下步骤：

(1)将水和高沸点极性溶剂加入到甘氨酸与氯化铵混晶中，搅拌帮助溶解，温度为20℃-90℃，优选的是40℃-90℃。优选的是，先往甘氨酸与氯化铵混晶中加入水，溶解甘氨酸与氯化铵混晶，然后再加入高沸点极性溶剂。在水和高沸点极性溶剂组成的混合溶剂中，甘氨酸的溶解度与氯化铵的溶解度不同，氯化铵溶解，而甘氨酸不溶或微溶，形成悬浊液，从而得到甘氨酸。

(2)通过固液分离手段分离甘氨酸沉淀和溶液，甘氨酸经干燥得到甘氨酸产品。

(3)采用减压蒸发或常压蒸发的方法将去除溶液中的水，蒸发温度为 30℃-120℃，优选的是50℃-120℃。

(4)随着水的蒸发，由于氯化铵不溶于高沸点极性溶剂，于是逐渐沉淀析出，再经固液分离手段分离氯化铵沉淀和高沸点极性溶剂，得到氯化铵沉淀，经干燥后得到氯化铵产品。

进一步的，步骤(1)中使用的高沸点极性溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)， N,N’-二甲基甲酰胺(DMF)，N,N’-二甲基乙酰胺(DMAc)，二甲基亚砜 (DMSO)，γ-丁内酯(GBL)，六甲基亚膦酰三胺(HMPT)，六乙基亚膦酰三胺(HEPT)，乙二醇，甘油中的一种或多种组分的混合溶剂。优选的是高沸点极性溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)，N,N’-二甲基甲酰胺(DMF)，二甲基亚砜(DMSO)，γ-丁内酯(GBL)，六甲基亚膦酰三胺(HMPT)，乙二醇中的一种或多种组分的混合溶剂。

进一步的，步骤(1)中采用的甘氨酸与氯化铵混晶，甘氨酸与氯化铵的摩尔比为1:1。

进一步的，步骤(1)中水和高沸点极性溶剂的质量总和为甘氨酸与氯化铵混晶质量总和的5-10倍，优选的是6-10倍。

进一步的，步骤(1)中高沸点极性溶剂的质量是水和高沸点极性溶剂质量总和的50％-95％，优选的是70％-90％。

进一步的，步骤(1)和步骤(3)中的固液分离手段为过滤、离心、抽滤等任何可将固体和液体分离的手段。

进一步的，步骤(3)中的高沸点极性溶剂可以返回步骤(1)中循环套用，循环套用次数为5到30次，可达到较好的分离效果，优选的套用次数是5-20次。

进一步的，步骤(3)中的高沸点极性溶剂循环套用数次后，通过减压蒸馏方式回收高沸点极性溶剂，减压蒸馏温度为60-150℃，回收的高沸点极性溶剂可再用于新的甘氨酸与氯化铵混晶分离。

相对于现有技术，本发明所提供的一种利用高沸点极性溶剂分离甘氨酸与氯化铵混晶的方法具有以下优势：

1、与现有技术相比，在回收氯化铵时，只需要将水蒸发，即可得到氯化铵沉淀，不需要将高沸点极性溶剂蒸发，节约了流程，降低了工艺难度和能耗；

2、甘氨酸和氯化铵的回收率和纯度高，降低了产品损耗，提高了产品质量；

3、高沸点极性溶剂难以挥发，一方面降低了对环境的危害，另一方面也降低了溶剂的损耗，节约了成本。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例一：

将100g甘氨酸与氯化铵的混晶(摩尔比为1:1)加入到烧杯中，加入100g水在50℃下搅拌使其溶解，向其中缓慢加入DMF 900g，随着DMF的加入烧杯中逐渐有白色固体产生，待DMF加入完毕后抽滤，滤饼经干燥得到甘氨酸产品56.5g，回收率为96.7％，纯度99.5％。

滤液经减压蒸发除去其中的水，控制压力使蒸发温度为50℃，随着蒸发，澄清的溶液逐渐变浑浊，待水全部蒸出后将悬浊液抽滤，滤饼经干燥得到氯化铵产品40.2g，回收率96.6％，纯度99.0％。蒸发的水和回收的DMF直接用于混晶分离的循环套用，20次后通过减压蒸馏回收DMF，蒸发温度为60℃。

实施例二：

将100g甘氨酸与氯化铵的混晶(摩尔比为1:1)加入到烧杯中，加入 100g水在70℃下搅拌使其溶解，向其中缓慢加入NMP 800g，随着NMP的加入烧杯中逐渐有白色固体产生，待NMP加入完毕后抽滤，滤饼经干燥得到甘氨酸产品57.3g，回收率为98.1％，纯度99.2％。

滤液经减压蒸发除去其中的水，控制压力使蒸发温度为50℃，随着蒸发，澄清的溶液逐渐变浑浊，待水全部蒸出后将悬浊液抽滤，滤饼经干燥得到氯化铵产品40.8g，回收率98.1％，纯度99.1％。蒸发的水和回收的NMP直接用于混晶分离的循环套用，20次后通过减压蒸馏回收NMP，蒸发温度为95℃。

实施例三：

将100g甘氨酸与氯化铵的混晶(摩尔比为1:1)加入到烧杯中，加入 100g水在70℃下搅拌使其溶解，向其中缓慢加入GBL 600g，随着GBL的加入烧杯中逐渐有白色固体产生，待GBL加入完毕后抽滤，滤饼经干燥得到甘氨酸产品55.6g，回收率为95.2％，纯度99.0％。

滤液经减压蒸发除去其中的水，控制压力使蒸发温度为50℃，随着蒸发，澄清的溶液逐渐变浑浊，待水全部蒸出后将悬浊液抽滤，滤饼经干燥得到氯化铵产品39.6g，回收率95.2％，纯度99.1％。蒸发的水和回收的GBL直接用于混晶分离的循环套用，20次后通过减压蒸馏回收GBL，蒸发温度为95℃。

对比例：

将100g甘氨酸与氯化铵的混晶(摩尔比为1:1)加入到烧杯中，加入 50g水在50℃下搅拌使其溶解，向其中缓慢加入DMF1000g，随着DMF的加入烧杯中逐渐有白色固体产生，待DMF加入完毕后抽滤，滤饼经干燥得到白色固体68.3g，其中甘氨酸含量为83.4％。

滤液经减压蒸发除去其中的水，控制压力使蒸发温度为50℃，随着蒸发，澄清的溶液逐渐变浑浊，待水全部蒸出后将悬浊液抽滤，滤饼经干燥得到氯化铵固体28.0g，回收率67.3％，纯度99.5％。

在此对比例中，高沸点极性溶剂DMF的质量是高沸点极性溶剂和水的质量总和的95.2％，比例高于95％，得到的甘氨酸纯度与氯化铵的回收率都明显较差，未能实现甘氨酸与氯化铵的有效分离。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。