[发明专利]使用微通道反应器由羟基乙腈连续化制备甘氨酸的方法

说明书

本发明提供了一种使用微通道反应器由羟基乙腈连续化制备甘氨酸的方法，其以羟基乙腈与碳源、氨源为原料，经预热与混合后，在微通道反应器内依次进行合成海因和海因水解反应，得到甘氨酸水溶液，再经汽提、蒸发浓缩、结晶、分离、脱色、干燥得到甘氨酸产品。与现有方法相比，本方法实现了以羟基乙腈为原料快速连续化制备甘氨酸，同时具有反应时间短、副产物少、甘氨酸收率高、制备成本低的优点。

技术领域

本发明涉及精细化工领域，特别涉及一种使用微通道反应器由羟基乙腈连续化制备甘氨酸的方法。

背景技术

甘氨酸又名氨基乙酸，英文Glycine，化学式C₂H₅NO₂，分子量75.07，是结构最简单的氨基酸，作为一种重要的精细化工中间体，广泛应用于农药、医药、食品、饲料、日化和有机合成等领域。我国是世界上最大的甘氨酸生产和消耗国，甘氨酸市场规模超过35万吨。但是，现有技术中的几种甘氨酸生产方法仍存在着一些缺点。例如：

(1)水解法：是以明胶或蚕丝等天然蛋白质为原料，经水解、分离、精制过滤、干燥得甘氨酸。这种方法蛋白质原料消耗大，生产成本高。现已被合成法替代。

(2)氯乙酸法：是将催化剂乌洛托品溶解于氨水中，在良好搅拌、30～50℃条件下滴加氯乙酸，投料结束后，升高温度至72～78℃保温3小时，之后降温，用乙醇或甲醇重结晶两次，得纯度约95％的甘氨酸。该方法产品品质差，废水处理困难，环保压力大，生产成本高。现为我国甘氨酸生产主流工艺，国外已全面淘汰。

(3)施特雷克法：是将甲醛水溶液、氰化钠(或氰化钾)和氯化铵混合后在低温条件下进行反应，反应结束后加入醋酸使亚甲基氨基乙腈析出，然后溶于乙醇，再加入硫酸使其转化为氨基乙腈硫酸盐，之后加入化学计量的氢氧化钡，生成硫酸钡和甘氨酸，过滤，滤液浓缩结晶得甘氨酸。该方法工艺路线长，反应后处理的脱盐操作复杂，操作条件苛刻。现已被改进的施特雷克法和直接海因法替代。

(4)改进的施特雷克法：为提高甘氨酸质量，降低生产成本和减少环境污染，国外开发了以氢氰酸替代氰化钠或氰化钾的改进的施特雷克法，反应以氢氰酸、甲醛、氨和二氧化碳为原料，反应液在管式反应器中进行。在低温下析出甘氨酸，母液循环使用，通过改变反应体系中副产物的浓度，使平衡向目标产物方向移动，从而达到提高反应收率的目的。但是该方法的原料氢氰酸剧毒、易挥发，无法长距离运输，从而制约了其推广应用。

(5)氨基乙腈法，即羟基乙腈与氨水反应得到氨基乙腈，后加入无机碱进行碱解，然后加入无机酸中和得到甘氨酸反应液，后经浓缩、脱色、结晶和分等步骤得到甘氨酸，母液循环使用；但该方法具有副反应较多，产品分离难度大，后脱盐流程长等缺点。

(6)直接海因法：羟基乙腈是氢氰酸与甲醛的加成产物，其稳定性较氢氰酸及其水溶液有明显提高。以羟基乙腈为主原料与氨源、碳源(氨水与二氧化碳或碳酸氢铵)，在良好搅拌、一定温度条件下反应合成海因，之后在一定温度、压力条件下使海因水解得甘氨酸，化学反应式如下：

该工艺具有原子利用率高、产品质量高、清洁环保等优点，极具应用前景但现有的直接海因法采用釜式反应器存在返混及生产周期长的问题，仅能实现间歇釜式生产，尚未实现工业连续化，因此急需一种更高效快速连续制备干甘氨酸的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有直接海因法制备甘氨酸技术的缺点，提供一种更高效快速连续化制备甘氨酸的方法，包括：以羟基乙腈与碳源、氨源为原料，经预热与混合后，在微通道反应器组件内依次进行合成海因和海因水解反应，得到甘氨酸水溶液，再经汽提、蒸发浓缩、结晶、分离、脱色、干燥得到甘氨酸产品，所述微通道反应器组件至少由两台子反应器串联组成。

优选的，所述方法具体为：