專利名稱：一種甘氨酸和氯化銨混合晶體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于精細(xì)化工領(lǐng)域，具體涉及一種在無水甲醇相中制備甘氨酸和氯化銨的方法，特別是通過一步反應(yīng)在甲醇相中制備甘氨酸氯化銨的混合晶體的方法。
背景技術(shù)：
甘氨酸是化工、食品、飼料等重要原料，其制備方法目前已經(jīng)公開報(bào)道的很多，例如，采用醇相法制備甘氨酸的重要步驟是從反應(yīng)原料開始反應(yīng)到反應(yīng)結(jié)束獲得甘氨酸和氯化銨混合物的步驟，該步驟的時(shí)間、加料順序、反應(yīng)溫度的控制都直接影響到混合物的產(chǎn)量和質(zhì)量。兩步法制備甘氨酸的例如北京清華紫光英力化工技術(shù)有限責(zé)任公司申請(qǐng)的專利，公開號(hào)為CN1410417A，發(fā)明名稱為“甘氨酸的制備方法”專利，該專利介紹了克服一步法甘氨酸制備中的缺陷，發(fā)明了兩步法制備甘氨酸和氯化銨的混合物，其兩步分別為:(1)向氯乙酸和醇的混合物中通入氨氣，得產(chǎn)物氯乙酸銨，(2)向氯乙酸銨、醇及烏洛托品的混合物中通入氨氣，得甘氨酸。該制備方法需要將氯乙酸銨提取出來再次進(jìn)行反應(yīng)，將生產(chǎn)過程分成兩個(gè)步驟，在生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)起來比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。反應(yīng)過程中，第一步反應(yīng)的時(shí)間是0.5-1小時(shí)，再加上冷卻時(shí)間，第二步反應(yīng)的時(shí)間就需要1-2小時(shí)，再加上冷卻時(shí)間，總體上導(dǎo)致反應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)，影響產(chǎn)量，尤其在第二步，采用的催化劑的濃度過低，無法實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)。在CN1410417A專利的說明書最后的對(duì)比的一步法制備甘氨酸的對(duì)比實(shí)施例:在裝有攪拌器、溫度計(jì)和回流冷凝器的四口燒瓶中，加入50g(0.508mol)氯乙酸，8g(0.056mol)烏洛托品和IOOg(3.125mol)甲醇，攪拌混合后，將溫度升至65。。，在2小時(shí)內(nèi)緩慢通入氨氣，維持PH值為7-8，保溫2-3小時(shí)，冷卻結(jié)晶，抽濾烘干得含量為58.5%的甘氨酸粗品58.61g，其原位收 率為89.9%。粗品加1.8倍量的水，加熱溶解，溶液加2.5倍量的乙醇，冷卻結(jié)晶，抽濾用乙醇洗滌三次，然后在80°C下烘干，得含量為99%的甘氨酸31.54g，總收率為81.88%。催化劑及溶劑最多只能套用五次。該反應(yīng)的缺陷一方面是反應(yīng)的容量過小，反應(yīng)過程需要加溫，浪費(fèi)能量，后續(xù)反應(yīng)過程中又沒有降溫措施，導(dǎo)致局部溫度過高，產(chǎn)生副產(chǎn)物較多，而且反應(yīng)中加入的催化劑的量難以保證反應(yīng)快速進(jìn)行，導(dǎo)致反應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)，反應(yīng)催化效果不好。本發(fā)明的制備甘氨酸的方法克服了上述缺陷，提供了一種制備高質(zhì)量甘氨酸和氯化銨混合物的方法。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種制備甘氨酸和氯化銨晶體混合物的方法，其特征在于該方法包括如下步驟:在反應(yīng)釜中加入甲醇、氯乙酸和烏洛托品，然后向反應(yīng)釜中通入氨氣，降溫并攪拌的條件下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)溶液離心，獲得甘氨酸和氯化銨晶體混合物固體和母液，母液用作下一次反應(yīng)的原料，在母液中加入氯乙酸并通入氨氣進(jìn)行第二次反應(yīng)來制備甘氨酸和氯化銨，如此循環(huán)，前一次反應(yīng)得到的母液作為后一次反應(yīng)的原料制備甘氨酸和氯化銨，其特征在于:反應(yīng)體系是封閉體系，并設(shè)有冷凝裝置，冷凝裝置所冷凝的甲醇液體直接輸回反應(yīng)體系，反應(yīng)在反應(yīng)釜中進(jìn)行，反應(yīng)釜的體積大于等于5立方米，烏洛托品的質(zhì)量(g)與甲醇體積(ml)的比為6.5-7.2: 100。優(yōu)選的，上述方法中，烏洛托品的質(zhì)量(g)與甲醇體積(ml)的比為6.5-7.0: 100。優(yōu)選的，上述方法中，反應(yīng)體系一直處于冷卻套的冷卻中，即使反應(yīng)液體處于沸騰狀態(tài)，也繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行冷卻。優(yōu)選的，上述方法中，反應(yīng)體系一直處于攪拌狀態(tài)。本發(fā)明的生產(chǎn)方法僅僅適用于甲醇制備甘氨酸，不適用于水相或醇水相制備甘氨酸。本發(fā)明的方法中，所述的甲醇含水量低于0.15wt%，優(yōu)選的，低于0.1Owt%0整個(gè)反應(yīng)體系中無水的含義是除了甲醇中存在的可以忽略的甲醇外，可能在氯乙酸中含有的可以忽略的水，而氯乙酸采用的是工業(yè)用氯乙酸，其中的含水量低于0.1%，優(yōu)選的，采用低于
0.05%的氯乙酸?！け景l(fā)明上述制備甘氨酸的方法，一方面，由于使用反應(yīng)釜進(jìn)行放大生產(chǎn)，那么對(duì)于反應(yīng)過程中的條件控制特別重要，尤其是反應(yīng)的時(shí)間，如果反應(yīng)的時(shí)間過長(zhǎng)，影響產(chǎn)量，如果反應(yīng)過快，要求通入的氨氣過快，或者將反應(yīng)體系升溫，這樣則會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)爆沸，嚴(yán)重的會(huì)產(chǎn)生爆炸的危險(xiǎn)，還有會(huì)導(dǎo)致副反應(yīng)增加。本發(fā)明通過控制合適的催化劑的量，保證反應(yīng)時(shí)間，同時(shí)也保證催化劑的量能夠有效地催化反應(yīng)進(jìn)行，同時(shí)反應(yīng)過程中對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行降溫并進(jìn)行攪拌，反應(yīng)的時(shí)間并沒有延長(zhǎng)，而且能夠保證反應(yīng)完全，反應(yīng)安全。在使用烏洛托品制備甘氨酸的反應(yīng)中，一般需要水才能夠使得反應(yīng)快速反應(yīng)完全，如果沒有水參與反應(yīng)，則反應(yīng)需要升高溫度提高反應(yīng)速度，否則反應(yīng)時(shí)間比較長(zhǎng)，所以一旦提高溫度就會(huì)使得反應(yīng)的副產(chǎn)物增加，例如副產(chǎn)物NH (CH2COOH) 2或副產(chǎn)物N(CH2COOH) 3，所以只能采取其他途徑來解決該問題，例如公開號(hào)CN1410417A中所使用的兩步法進(jìn)行制備甘氨酸，該兩步法制備使得反應(yīng)的過程變得繁瑣，在大量的工業(yè)生產(chǎn)中操作復(fù)雜，反而延長(zhǎng)了生產(chǎn)時(shí)間，雖然縮短了反應(yīng)時(shí)間，但是整體工藝上時(shí)間并沒有縮短。而本發(fā)明的方法，是在反應(yīng)過程中降溫，并不升溫，反應(yīng)過程中對(duì)反應(yīng)釜用冷卻套冷卻，低溫反應(yīng)避免了副產(chǎn)物的產(chǎn)生，然后通過催化劑烏洛托品的用量，保證反應(yīng)的速度不受大影響，解決擴(kuò)大化生產(chǎn)的難題。而且催化劑的量不會(huì)導(dǎo)致由于甲醇的瞬間減少而析出，總體上甲醇的冷凝回流又保證反應(yīng)的全過程不會(huì)有烏洛托品析出，所以烏洛托品的量的設(shè)置是保證反應(yīng)速度以及避免反應(yīng)產(chǎn)物中存在烏洛托品影響品質(zhì)的情況出現(xiàn)。上述方法中，反應(yīng)釜中具有攪拌器對(duì)反應(yīng)溶液進(jìn)行攪拌，保證反應(yīng)均勻。本發(fā)明通過調(diào)整烏洛托品的量，使得大容量反應(yīng)器制備甘氨酸產(chǎn)率提高，產(chǎn)量高，在多種條件的設(shè)置下，實(shí)現(xiàn)了甘氨酸高效循環(huán)生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式為了理解本發(fā)明，下面以實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，但不限制本發(fā)明。實(shí)施例1
實(shí)施例中提到的第幾部步驟實(shí)際上是為了清楚闡述反應(yīng)過程進(jìn)行的劃分，實(shí)際反應(yīng)過程并不是如此分步驟，整個(gè)反應(yīng)過程實(shí)際上是連續(xù)的。第一步:將IOOOkg的氯乙酸、4000L的甲醇、260Kg的烏洛托品混合物于5立方米反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜設(shè)置有冷凝器，冷凝器的液體出口接入反應(yīng)釜中，勻速通入氨氣開始反應(yīng)，反應(yīng)過程中用冷卻套對(duì)反應(yīng)爸進(jìn)行冷卻，反應(yīng)體系的pH達(dá)到7.8并且保持5分鐘不變后，不再通入氨氣，反應(yīng)時(shí)間2.12小時(shí)。第二步:反應(yīng)完成后用冷卻套繼續(xù)冷卻反應(yīng)釜，當(dāng)反應(yīng)溶液的溫度達(dá)到40°C的時(shí)候，將溶液通入離心機(jī)中，離心分離甘氨酸和氯化銨的晶體混合物固體和母液，母液進(jìn)入下一次反應(yīng)過程。第三步:將母液加入到另一個(gè)反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜設(shè)置有冷凝器，冷凝器的液體出口接入反應(yīng)釜中，向母液中加入IOOOkg的氯乙酸，然后通入氨氣進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)過程中用冷卻套對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行冷卻；反應(yīng)體系的PH達(dá)到7.8并且保持5分鐘不變后，不再通入氨氣。然后重復(fù)第二步、第三步反應(yīng)。如此反復(fù)利用母液進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)，再次進(jìn)行18個(gè)反應(yīng)循環(huán)，共進(jìn)行20個(gè)循環(huán)。實(shí)施例2重復(fù)實(shí)施例1，調(diào)整烏洛托品的用量，分別調(diào)整烏洛托品的用量，其他反應(yīng)條件相同。具體的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:
權(quán)利要求
1.一種制備甘氨酸和氯化銨晶體混合物的方法，其特征在于該方法包括如下步驟: 在反應(yīng)釜中加入甲醇、氯乙酸和烏洛托品，然后向反應(yīng)釜中通入氨氣，降溫并攪拌的條件下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)溶液離心，獲得甘氨酸和氯化銨晶體混合物固體和母液，母液用作下一次反應(yīng)的原料，在母液中加入氯乙酸并通入氨氣進(jìn)行第二次反應(yīng)來制備甘氨酸和氯化銨，如此循環(huán)，前一次反應(yīng)得到的母液作為后一次反應(yīng)的原料制備甘氨酸和氯化銨，其特征在于:反應(yīng)體系是封閉體系，并設(shè)有冷凝裝置，冷凝裝置所冷凝的甲醇液體直接輸回反應(yīng)體系，反應(yīng)在反應(yīng)釜中進(jìn)行，反應(yīng)釜的體積大于等于5立方米，烏洛托品的質(zhì)量與甲醇體積的比為6.5-7.2g: 100ml。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中烏洛托品的質(zhì)量與甲醇體積的比為6.5-7.0g:1OOml0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中甲醇含水量低于0.15wt%，優(yōu)選的，低于0.1Owt % ο
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備甘氨酸和氯化銨晶體混合物的方法，該方法包括在反應(yīng)釜中加入甲醇、氯乙酸和烏洛托品，然后向反應(yīng)釜中通入氨氣，降溫并攪拌的條件下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)體系是封閉體系，并設(shè)有冷凝裝置，冷凝裝置所冷凝的甲醇液體直接輸回反應(yīng)體系，反應(yīng)在反應(yīng)釜中進(jìn)行，反應(yīng)釜的體積大于等于5立方米，烏洛托品的質(zhì)量(g)與甲醇體積(ml)的比為6.5-7.2∶100。本發(fā)明通過調(diào)整烏洛托品的量，使得大容量反應(yīng)器制備甘氨酸產(chǎn)率提高，產(chǎn)量高，在多種條件的設(shè)置下，實(shí)現(xiàn)了甘氨酸高效循環(huán)生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C07C227/08GK103086903SQ20111034517
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月4日
發(fā)明者章高弟, 薛照先, 張善學(xué), 仇榮慶 申請(qǐng)人:海南正業(yè)中農(nóng)高科股份有限公司