專利名稱：一種醇相體系生產甘氨酸的氨氣回收方法
技術領域：
本發明屬于精細化工領域，特別是涉及一種醇相體系生產甘氨酸工藝的氨氣回收方法，該方法保證了生產過程中沒有尾氣被排放到空氣中或被浪費。
背景技術：
化工生產中，在應用氨氣作為原料的生產時，通常會遇到氨氣回收的問題。由于氨氣的過量通入，通過都有氨氣溢出問題，常規的方法是將收集到的氨氣尾氣通入水中，制備成高濃度氨水，以再次利用，因為水對氨氣的吸收比較快，溶解度也比較高。也有報道，采用氨吸收塔吸收，通過冷凝器冷凝，再經解析塔釋放出氨氣，回收再利用氨氣尾氣。例如，CN101607719A公開了氨氣的吸收和利用的方法，它將生產過程中排放的氨氣通過冷凝和緩沖罐的·方式，進入后續程序再利用。CN101792447A中公開了采用氨吸收塔、氣體冷凝器、緩沖罐和解析塔的方式，部分再利用回收的氨氣。在醇相制備甘氨酸的工藝中，一般通入液氨或者是氨氣，無論通入何種形式的氨，都會涉及到氨氣的溢出問題，相之于水相或醇水相制備甘氨酸的工藝，由于氨氣在醇相的溶解度低，氨氣的溢出對工作環境和生態環境的影響尤其突出。醇相制備甘氨酸時，主要有二個氨氣的溢出點，一是在反應釜反應時，在加熱反應的狀態下，會有氨氣隨甲醇蒸汽溢出；二點是在反應液料離心時，飽和的氨氣會在離心液料中溢出，而目前的醇相制備甘氨酸的工藝中，都沒有解決如何高效利用溢出的氨氣的問題。應用最多的是氨水貯槽，在貯槽中放置水，然后將收集到的從反應釜溢出的氨氣尾氣通入到貯槽中，使得氨氣被快速吸收，避免排入空氣中；而對離心過程中的少量氨氣則不做處理，大大影響了工作環境。目前的方法，只是部分地解決了氨氣污染大氣環境的問題，但是依然解決不了生產過程中原料不能充分利用的問題和工作環境污染問題。本發明的發明人通過不斷的實驗和研究，在醇相制備甘氨酸的工藝中發現，通過將收集氨氣通入貯備了含氯乙酸和烏洛托品的醇溶液體系的方式，既可以解決氨氣污染空氣，又能夠高效利用溢出的氨氣參與醇相反應，制備甘氨酸，于是完成了本發明。
發明內容
本發明提供了一種醇相法生產甘氨酸工藝中回收氨氣的方法，甘氨酸是以氯乙酸和氨氣或液氨為原料，在C1-C4-醇溶劑體系中，在烏洛托品存在下反應制得，其特征在于，將氨氣加入到含有氯乙酸和烏洛托品的C1-C4-醇溶液體系反應釜中，反應完畢，將反應混合液移到離心機中，反應過程中溢出的醇蒸汽和氨氣收集入冷凝器；在離心機中，將反應混合液冷卻，產生甘氨酸和氯化銨晶體，離心，將固體和母液分離，從固體中分離出甘氨酸和氯化銨，母液返回反應釜的醇溶液體系，收集離心時飽和溢出的氨氣，將其返回貯存有氯乙酸和烏洛托品的C1-C4-醇溶液體系的尾氣回收釜；在冷凝器中，將收集到的溢出醇蒸汽和氨氣冷凝，得到醇冷凝液體和氨氣，均返回到尾氣吸收釜的醇溶液體系，或者將醇冷凝液體返回到反應釜的醇溶液體系中，氨氣返回尾氣吸收釜；尾氣吸收釜與反應釜連通，當一釜反應完畢時，尾氣吸收釜的物料放入反應釜中，進行下一次循環反應。本發明方法解決了溢出氨氣污染環境且不能充分利用參與反應過程中的問題。本發明的再一方法是，將氨氣加入到含有氯乙酸和烏洛托品的C1-C4-醇溶液體系反應釜中，反應完畢，將反應混合液移到離心機中，反應過程中溢出的醇溶劑蒸汽和氨氣返回貯存有氯乙酸和烏洛托品的C1-C4-醇溶液體系的尾氣回收釜；在離心機中，將反應混合液冷卻，產生甘氨酸和氯化銨晶體，離心，將固體和母液分離，從固體中分離出甘氨酸和氯化銨，母液返回反應釜的醇溶液體系，收集離心時飽和溢出的氨氣，返回到尾氣回收釜的醇溶液體系，尾氣吸收釜與反應釜連通，當一釜反應完畢時，尾氣吸收釜的物料放入反應釜中，進行下一次循環反應。所述的C1-C4-醇優選是工業甲醇、工業乙醇。本發明具體實施方案，例如以無水甲醇為例，包括如下步驟:將氨氣加入到含有氯乙酸和烏洛托品的無水甲醇溶液體系反應釜中，反應完畢，將反應混合液移到離心機中，反應過程中溢出的甲醇蒸汽和氨氣收集入水冷冷凝器；在連續離心機中，將反應混合液冷卻，產生甘氨酸和氯化銨晶體，離心，將固體和母液分離，從固體中分離出甘氨酸和氯化銨，母液返回反應釜的甲醇溶液體系，收集離心時飽和溢出的氨氣，將其返回貯存有氯乙酸和烏洛托品的甲醇溶液體系的尾氣回收釜；在水冷冷凝器中，將收集到的溢出甲醇溶劑蒸汽和氨氣冷凝，得到甲醇冷凝液體和氨氣，均返回到尾氣吸收釜的甲醇溶液體系，或者將甲醇冷凝液體返回到反應釜的醇溶液體系中，氨氣返回尾氣吸收釜；尾氣吸收釜與反應釜連通，當一釜反應完畢時，尾氣吸收釜的物料放入反應釜中，進行下一次循環反應。離心機可以采用例如連續式離心機，例如臥式螺旋卸料過濾離心機或臥式刮刀卸料離心機。冷凝器可以采用例如管式冷凝器、水冷冷凝器或石墨冷凝器等，只要能達到分離氨氣或醇的目的即可。本發明方法中，優選的是，尾氣回收釜中所加入的C1-C4-醇、氯乙酸和烏洛托品的混合液體能夠保證反應釜中的反應需要。更優選的是，尾氣回收釜中的混合液體全部導入到反應爸中后，作為反應爸的反應原料。上述方法中，優選的，反應過程中溢出的氨氣和離心過程中溢出的氨氣通過導氣管通入到尾氣回收釜中的液面以下。
上述方法中，反應過程中溢出的氨氣、離心過程中溢出的氨氣和蒸發的醇溶劑蒸汽可以通過帶有壓力控制閥的導管輸出，或通過帶有減壓裝置或吸氣裝置的導管輸出。在制備甘氨酸的反應中，也就是反應釜的反應中，在反應過程中，由于局部溫度可能會升高，導致醇溶劑蒸發為醇蒸汽，該蒸汽的大量產生會導致反應釜的壓力過大，所以需要將甲醇氣體排出反應釜，然而排入到空氣中會污染空氣，所以需要進行二次利用。本發明將其進行冷凝，使其變為液體，再次返回到反應釜中，保證反應溶劑的量不減少，同時避免甲醇氣體對環境的污染。而在反應過程中由于通入氨氣過量沒有反應完全的氨氣會溢出反應液，這部分氨氣也需要排出反應釜，以降低反應釜的壓力，但是氨氣排出到空氣同樣會造成空氣污染，而將其直接再次返回到反應釜需要對其進行加壓，如果不加壓，其將難以再次通入到已經具有壓力的反應釜中，所以將其融入到尾氣回收釜中，因為尾氣回收釜中的混合溶液是將要導入反應釜的預混合液體，尾氣回收釜為常壓，所以將尾氣氨氣輸入到尾氣回收釜中進行吸收，保證了氨氣不被浪費，同時避免了對空氣的污染。離心環節，由于反應液的高速旋轉，會溢出飽和的氨氣，而該氨氣排入空氣中同樣會造成污染，所以通過在離心機頂部加風管的方式，將溢出的氨氣以同樣通入到尾氣回收釜中，讓尾氣回收釜中的混合液吸收氨氣，保證氨氣的再次利用。本發明的方法解決了醇相制備甘氨酸過程中產生的廢氣的回收問題，主要是醇溶劑氣體和氨氣的回收問題。常規的尾氣回收是通過與反應無法的回收裝置進行回收，而本發明通過研究，在制備甘氨酸的過程設置尾氣回收釜，用其作為通入到反應釜中的預備反應液，用其吸收的氨氣原料能夠進入到反應中，保證了原料的充分利用，又避免了常規的采用其他回收裝置的設置，所以，本發明的方法使得制備甘氨酸的反應原料的利用率提高，避免了空氣的污染。目前制備甘氨酸的方法中，雖然有采用甲醇相制備甘氨酸的，也有采用乙醇相制備甘氨酸的，但是無論是采用哪種方式，都沒有很好的解決尾氣的問題，而本發明通過大量實驗，設置了尾氣回收釜，將其作為吸收氨氣的裝置，其同時還能夠存儲將要進入反應釜的原料混合液。所以本發明解決了在醇相制備甘氨酸過程中一直難以解決的尾氣高效利用回收的問題。本發明的方法不僅對于醇相制備甘氨酸的原料高效利用具有重要的價值，同時對避免空氣污染和避免過多設置尾氣回收裝置具有重要意義。
具體實施例方式為了理解本發明，下面以實施例進一步說明本發明，但不限制本發明。實施例1 在？ L尾氣回收釜中加入4000L無水甲醇，IOOOkg氯乙酸和280kg烏洛托品，混合均勻后將混合液導入到5000L反應釜中，導出混合液的尾氣回收釜再次加入4000L無水甲醇，IOOOkg氯乙酸和280kg烏洛托品，充分混合，備用。在反應釜中通入氨氣進行反應，反應過程中冷卻反應釜，將從反應釜頂部溢出的甲醇氣體和沒有反應就溢出的氨氣，通過帶有壓力控制閥的導管，一同輸入到水冷凝器中，冷凝器的冷凝溫度為自來水常溫，在冷凝器下部甲醇冷凝為甲醇液體，甲醇液體輸回到反應釜，氨氣通過冷凝器上部，通過吸氣裝置的導管，輸出到尾氣回收釜液面之下，在尾氣回收釜中與氯乙酸反應，被吸收。反應釜中由于及時補充被冷凝的甲醇液體，能夠保證反應爸中的溶劑的量。當反應體系的pH達到7.8時，不再通入氨氣，反應釜反應結束，將反應液移至臥式螺旋卸料過濾離心機，離心分離固體和液體，在離心的過程中，將溢出的氨氣通過離心機上部的風管，由吸氣裝置的導管輸出，直接輸入到尾氣回收釜的液面之下。離心分離出固體物料之后得到的母液，返回反應釜中。經過這樣的反應過程，使得反應過程產生的氨氣、甲醇都能夠再次進行反應過程，保證了反應原料的充分利用，避免了環境污染。
權利要求
1.一種醇相法生產甘氨酸工藝中回收氨氣的方法，甘氨酸是以氯乙酸和氨氣或液氨為原料，在C1-C4-醇溶劑體系中，在烏洛托品存在下反應制得，其特征在于，將氨氣加入到含有氯乙酸和烏洛托品的C1-C4-醇溶液體系反應釜中，反應完畢，將反應混合液移到離心機中，反應過程中溢出的醇蒸汽和氨氣收集入冷凝器；在離心機中，將反應混合液冷卻，產生甘氨酸和氯化銨晶體，離心，將固體和母液分離，從固體中分離出甘氨酸和氯化銨，母液返回反應釜的醇溶液體系，收集離心時飽和溢出的氨氣，將其返回貯存有氯乙酸和烏洛托品的C1-C4-醇溶液體系的尾氣回收釜；在冷凝器中，將收集到的溢出醇蒸汽和氨氣冷凝，得到醇冷凝液體和氨氣，均返回到尾氣吸收釜的醇溶液體系，或者將醇冷凝液體返回到反應釜的醇溶液體系中，氨氣返回尾氣吸收釜；尾氣吸收釜與反應釜連通，當一釜反應完畢時，尾氣吸收釜的物料放入反應釜中，進行下一次循環反應。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述WC1-C4-醇為工業甲醇、工業乙醇或無水甲醇。
3.根據權利要求1或2所述的方法，反應過程中溢出的氨氣和離心過程中溢出的氨氣通過導氣管通入到尾氣回收釜中的液面以下。
4.根據權利要求1-3之任一所述的方法，反應過程中溢出的氨氣、離心過程中溢出的氨氣和蒸發的甲醇氣體可以通過帶有壓力控制閥的導管輸出，或通過帶有減壓裝置或吸氣裝置的導管輸出。
5.一種醇相法生產甘氨酸工藝中回收氨氣的方法，甘氨酸是以氯乙酸和氨氣或液氨為原料，在C1-C4-醇溶劑體系中，在烏洛托品存在下反應制得，其特征在于，將氨氣加入到含有氯乙酸和烏洛托品的C1-C4-醇溶液體系反應釜中，反應完畢，將反應混合液移到離心機中，反應過程中溢出的醇溶劑蒸汽和氨氣返回貯存有氯乙酸和烏洛托品的C1-C4-醇溶液體系的尾氣回收釜；在離心機中，將反應混合液冷卻，產生甘氨酸和氯化銨晶體，離心，將固體和母液分離，從固體中分離出甘氨酸和氯化銨，母液返回反應釜的醇溶液體系，收集離心時飽和溢出的氨氣，返回到尾氣 回收釜的醇溶液體系，尾氣吸收釜與反應釜連通，當一釜反應完畢時，尾氣吸收釜的物料放入反應釜中，進行下一次循環反應。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，所述WC1-C4-醇為工業甲醇、工業乙醇或無水甲醇。
7.根據權利要求5或6所述的方法，反應過程中溢出的氨氣和離心過程中溢出的氨氣通過導氣管通入到尾氣回收釜中的液面以下。
8.根據權利要求5-7之任一所述的方法，反應過程中溢出的氨氣、離心過程中溢出的氨氣和蒸發的甲醇氣體可以通過帶有壓力控制閥的導管輸出，或通過帶有減壓裝置或吸氣裝置的導管輸出。
全文摘要
本發明涉及一種環保法生產甘氨酸的方法，該方法是將反應釜反應過程中產生的C1-C4-醇氣體和反應釜在通入氨氣后，溢出的未參與反應的氨氣一同通入到水冷凝器中，經過冷凝器冷凝的甲醇液體輸回反應釜，未被冷凝的氨氣輸入到尾氣回收釜中，反應釜中反應結束后，產生了甘氨酸和氯化銨的晶體混合物固體，對包含固體的反應液進行離心，離心時飽和溢出的氨氣也通入到尾氣回收釜中。本發明的方法一方面避免廢氣排入空氣中，另一方面提高了原料的利用率，提高了產品的產率。
文檔編號B01D5/00GK103086902SQ201110344979
公開日2013年5月8日 申請日期2011年11月4日 優先權日2011年11月4日
發明者章高弟, 薛照先, 張善學, 仇榮慶 申請人:海南正業中農高科股份有限公司