专利名称：一种醇相体系生产甘氨酸的氨气回收方法
技术领域：
本发明属于精细化工领域，特别是涉及一种醇相体系生产甘氨酸工艺的氨气回收方法，该方法保证了生产过程中没有尾气被排放到空气中或被浪费。
背景技术：
化工生产中，在应用氨气作为原料的生产时，通常会遇到氨气回收的问题。由于氨气的过量通入，通过都有氨气溢出问题，常规的方法是将收集到的氨气尾气通入水中，制备成高浓度氨水，以再次利用，因为水对氨气的吸收比较快，溶解度也比较高。也有报道，采用氨吸收塔吸收，通过冷凝器冷凝，再经解析塔释放出氨气，回收再利用氨气尾气。例如，CN101607719A公开了氨气的吸收和利用的方法，它将生产过程中排放的氨气通过冷凝和缓冲罐的·方式，进入后续程序再利用。CN101792447A中公开了采用氨吸收塔、气体冷凝器、缓冲罐和解析塔的方式，部分再利用回收的氨气。在醇相制备甘氨酸的工艺中，一般通入液氨或者是氨气，无论通入何种形式的氨，都会涉及到氨气的溢出问题，相之于水相或醇水相制备甘氨酸的工艺，由于氨气在醇相的溶解度低，氨气的溢出对工作环境和生态环境的影响尤其突出。醇相制备甘氨酸时，主要有二个氨气的溢出点，一是在反应釜反应时，在加热反应的状态下，会有氨气随甲醇蒸汽溢出；二点是在反应液料离心时，饱和的氨气会在离心液料中溢出，而目前的醇相制备甘氨酸的工艺中，都没有解决如何高效利用溢出的氨气的问题。应用最多的是氨水贮槽，在贮槽中放置水，然后将收集到的从反应釜溢出的氨气尾气通入到贮槽中，使得氨气被快速吸收，避免排入空气中；而对离心过程中的少量氨气则不做处理，大大影响了工作环境。目前的方法，只是部分地解决了氨气污染大气环境的问题，但是依然解决不了生产过程中原料不能充分利用的问题和工作环境污染问题。本发明的发明人通过不断的实验和研究，在醇相制备甘氨酸的工艺中发现，通过将收集氨气通入贮备了含氯乙酸和乌洛托品的醇溶液体系的方式，既可以解决氨气污染空气，又能够高效利用溢出的氨气参与醇相反应，制备甘氨酸，于是完成了本发明。
发明内容
本发明提供了一种醇相法生产甘氨酸工艺中回收氨气的方法，甘氨酸是以氯乙酸和氨气或液氨为原料，在C1-C4-醇溶剂体系中，在乌洛托品存在下反应制得，其特征在于，将氨气加入到含有氯乙酸和乌洛托品的C1-C4-醇溶液体系反应釜中，反应完毕，将反应混合液移到离心机中，反应过程中溢出的醇蒸汽和氨气收集入冷凝器；在离心机中，将反应混合液冷却，产生甘氨酸和氯化铵晶体，离心，将固体和母液分离，从固体中分离出甘氨酸和氯化铵，母液返回反应釜的醇溶液体系，收集离心时饱和溢出的氨气，将其返回贮存有氯乙酸和乌洛托品的C1-C4-醇溶液体系的尾气回收釜；在冷凝器中，将收集到的溢出醇蒸汽和氨气冷凝，得到醇冷凝液体和氨气，均返回到尾气吸收釜的醇溶液体系，或者将醇冷凝液体返回到反应釜的醇溶液体系中，氨气返回尾气吸收釜；尾气吸收釜与反应釜连通，当一釜反应完毕时，尾气吸收釜的物料放入反应釜中，进行下一次循环反应。本发明方法解决了溢出氨气污染环境且不能充分利用参与反应过程中的问题。本发明的再一方法是，将氨气加入到含有氯乙酸和乌洛托品的C1-C4-醇溶液体系反应釜中，反应完毕，将反应混合液移到离心机中，反应过程中溢出的醇溶剂蒸汽和氨气返回贮存有氯乙酸和乌洛托品的C1-C4-醇溶液体系的尾气回收釜；在离心机中，将反应混合液冷却，产生甘氨酸和氯化铵晶体，离心，将固体和母液分离，从固体中分离出甘氨酸和氯化铵，母液返回反应釜的醇溶液体系，收集离心时饱和溢出的氨气，返回到尾气回收釜的醇溶液体系，尾气吸收釜与反应釜连通，当一釜反应完毕时，尾气吸收釜的物料放入反应釜中，进行下一次循环反应。所述的C1-C4-醇优选是工业甲醇、工业乙醇。本发明具体实施方案，例如以无水甲醇为例，包括如下步骤:将氨气加入到含有氯乙酸和乌洛托品的无水甲醇溶液体系反应釜中，反应完毕，将反应混合液移到离心机中，反应过程中溢出的甲醇蒸汽和氨气收集入水冷冷凝器；在连续离心机中，将反应混合液冷却，产生甘氨酸和氯化铵晶体，离心，将固体和母液分离，从固体中分离出甘氨酸和氯化铵，母液返回反应釜的甲醇溶液体系，收集离心时饱和溢出的氨气，将其返回贮存有氯乙酸和乌洛托品的甲醇溶液体系的尾气回收釜；在水冷冷凝器中，将收集到的溢出甲醇溶剂蒸汽和氨气冷凝，得到甲醇冷凝液体和氨气，均返回到尾气吸收釜的甲醇溶液体系，或者将甲醇冷凝液体返回到反应釜的醇溶液体系中，氨气返回尾气吸收釜；尾气吸收釜与反应釜连通，当一釜反应完毕时，尾气吸收釜的物料放入反应釜中，进行下一次循环反应。离心机可以采用例如连续式离心机，例如卧式螺旋卸料过滤离心机或卧式刮刀卸料离心机。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，只要能达到分离氨气或醇的目的即可。本发明方法中，优选的是，尾气回收釜中所加入的C1-C4-醇、氯乙酸和乌洛托品的混合液体能够保证反应釜中的反应需要。更优选的是，尾气回收釜中的混合液体全部导入到反应爸中后，作为反应爸的反应原料。上述方法中，优选的，反应过程中溢出的氨气和离心过程中溢出的氨气通过导气管通入到尾气回收釜中的液面以下。
上述方法中，反应过程中溢出的氨气、离心过程中溢出的氨气和蒸发的醇溶剂蒸汽可以通过带有压力控制阀的导管输出，或通过带有减压装置或吸气装置的导管输出。在制备甘氨酸的反应中，也就是反应釜的反应中，在反应过程中，由于局部温度可能会升高，导致醇溶剂蒸发为醇蒸汽，该蒸汽的大量产生会导致反应釜的压力过大，所以需要将甲醇气体排出反应釜，然而排入到空气中会污染空气，所以需要进行二次利用。本发明将其进行冷凝，使其变为液体，再次返回到反应釜中，保证反应溶剂的量不减少，同时避免甲醇气体对环境的污染。而在反应过程中由于通入氨气过量没有反应完全的氨气会溢出反应液，这部分氨气也需要排出反应釜，以降低反应釜的压力，但是氨气排出到空气同样会造成空气污染，而将其直接再次返回到反应釜需要对其进行加压，如果不加压，其将难以再次通入到已经具有压力的反应釜中，所以将其融入到尾气回收釜中，因为尾气回收釜中的混合溶液是将要导入反应釜的预混合液体，尾气回收釜为常压，所以将尾气氨气输入到尾气回收釜中进行吸收，保证了氨气不被浪费，同时避免了对空气的污染。离心环节，由于反应液的高速旋转，会溢出饱和的氨气，而该氨气排入空气中同样会造成污染，所以通过在离心机顶部加风管的方式，将溢出的氨气以同样通入到尾气回收釜中，让尾气回收釜中的混合液吸收氨气，保证氨气的再次利用。本发明的方法解决了醇相制备甘氨酸过程中产生的废气的回收问题，主要是醇溶剂气体和氨气的回收问题。常规的尾气回收是通过与反应无法的回收装置进行回收，而本发明通过研究，在制备甘氨酸的过程设置尾气回收釜，用其作为通入到反应釜中的预备反应液，用其吸收的氨气原料能够进入到反应中，保证了原料的充分利用，又避免了常规的采用其他回收装置的设置，所以，本发明的方法使得制备甘氨酸的反应原料的利用率提高，避免了空气的污染。目前制备甘氨酸的方法中，虽然有采用甲醇相制备甘氨酸的，也有采用乙醇相制备甘氨酸的，但是无论是采用哪种方式，都没有很好的解决尾气的问题，而本发明通过大量实验，设置了尾气回收釜，将其作为吸收氨气的装置，其同时还能够存储将要进入反应釜的原料混合液。所以本发明解决了在醇相制备甘氨酸过程中一直难以解决的尾气高效利用回收的问题。本发明的方法不仅对于醇相制备甘氨酸的原料高效利用具有重要的价值，同时对避免空气污染和避免过多设置尾气回收装置具有重要意义。
具体实施例方式为了理解本发明，下面以实施例进一步说明本发明，但不限制本发明。实施例1 在？ L尾气回收釜中加入4000L无水甲醇，IOOOkg氯乙酸和280kg乌洛托品，混合均匀后将混合液导入到5000L反应釜中，导出混合液的尾气回收釜再次加入4000L无水甲醇，IOOOkg氯乙酸和280kg乌洛托品，充分混合，备用。在反应釜中通入氨气进行反应，反应过程中冷却反应釜，将从反应釜顶部溢出的甲醇气体和没有反应就溢出的氨气，通过带有压力控制阀的导管，一同输入到水冷凝器中，冷凝器的冷凝温度为自来水常温，在冷凝器下部甲醇冷凝为甲醇液体，甲醇液体输回到反应釜，氨气通过冷凝器上部，通过吸气装置的导管，输出到尾气回收釜液面之下，在尾气回收釜中与氯乙酸反应，被吸收。反应釜中由于及时补充被冷凝的甲醇液体，能够保证反应爸中的溶剂的量。当反应体系的pH达到7.8时，不再通入氨气，反应釜反应结束，将反应液移至卧式螺旋卸料过滤离心机，离心分离固体和液体，在离心的过程中，将溢出的氨气通过离心机上部的风管，由吸气装置的导管输出，直接输入到尾气回收釜的液面之下。离心分离出固体物料之后得到的母液，返回反应釜中。经过这样的反应过程，使得反应过程产生的氨气、甲醇都能够再次进行反应过程，保证了反应原料的充分利用，避免了环境污染。
权利要求
1.一种醇相法生产甘氨酸工艺中回收氨气的方法，甘氨酸是以氯乙酸和氨气或液氨为原料，在C1-C4-醇溶剂体系中，在乌洛托品存在下反应制得，其特征在于，将氨气加入到含有氯乙酸和乌洛托品的C1-C4-醇溶液体系反应釜中，反应完毕，将反应混合液移到离心机中，反应过程中溢出的醇蒸汽和氨气收集入冷凝器；在离心机中，将反应混合液冷却，产生甘氨酸和氯化铵晶体，离心，将固体和母液分离，从固体中分离出甘氨酸和氯化铵，母液返回反应釜的醇溶液体系，收集离心时饱和溢出的氨气，将其返回贮存有氯乙酸和乌洛托品的C1-C4-醇溶液体系的尾气回收釜；在冷凝器中，将收集到的溢出醇蒸汽和氨气冷凝，得到醇冷凝液体和氨气，均返回到尾气吸收釜的醇溶液体系，或者将醇冷凝液体返回到反应釜的醇溶液体系中，氨气返回尾气吸收釜；尾气吸收釜与反应釜连通，当一釜反应完毕时，尾气吸收釜的物料放入反应釜中，进行下一次循环反应。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述WC1-C4-醇为工业甲醇、工业乙醇或无水甲醇。
3.根据权利要求1或2所述的方法，反应过程中溢出的氨气和离心过程中溢出的氨气通过导气管通入到尾气回收釜中的液面以下。
4.根据权利要求1-3之任一所述的方法，反应过程中溢出的氨气、离心过程中溢出的氨气和蒸发的甲醇气体可以通过带有压力控制阀的导管输出，或通过带有减压装置或吸气装置的导管输出。
5.一种醇相法生产甘氨酸工艺中回收氨气的方法，甘氨酸是以氯乙酸和氨气或液氨为原料，在C1-C4-醇溶剂体系中，在乌洛托品存在下反应制得，其特征在于，将氨气加入到含有氯乙酸和乌洛托品的C1-C4-醇溶液体系反应釜中，反应完毕，将反应混合液移到离心机中，反应过程中溢出的醇溶剂蒸汽和氨气返回贮存有氯乙酸和乌洛托品的C1-C4-醇溶液体系的尾气回收釜；在离心机中，将反应混合液冷却，产生甘氨酸和氯化铵晶体，离心，将固体和母液分离，从固体中分离出甘氨酸和氯化铵，母液返回反应釜的醇溶液体系，收集离心时饱和溢出的氨气，返回到尾气 回收釜的醇溶液体系，尾气吸收釜与反应釜连通，当一釜反应完毕时，尾气吸收釜的物料放入反应釜中，进行下一次循环反应。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述WC1-C4-醇为工业甲醇、工业乙醇或无水甲醇。
7.根据权利要求5或6所述的方法，反应过程中溢出的氨气和离心过程中溢出的氨气通过导气管通入到尾气回收釜中的液面以下。
8.根据权利要求5-7之任一所述的方法，反应过程中溢出的氨气、离心过程中溢出的氨气和蒸发的甲醇气体可以通过带有压力控制阀的导管输出，或通过带有减压装置或吸气装置的导管输出。
全文摘要
本发明涉及一种环保法生产甘氨酸的方法，该方法是将反应釜反应过程中产生的C1-C4-醇气体和反应釜在通入氨气后，溢出的未参与反应的氨气一同通入到水冷凝器中，经过冷凝器冷凝的甲醇液体输回反应釜，未被冷凝的氨气输入到尾气回收釜中，反应釜中反应结束后，产生了甘氨酸和氯化铵的晶体混合物固体，对包含固体的反应液进行离心，离心时饱和溢出的氨气也通入到尾气回收釜中。本发明的方法一方面避免废气排入空气中，另一方面提高了原料的利用率，提高了产品的产率。
文档编号B01D5/00GK103086902SQ201110344979
公开日2013年5月8日 申请日期2011年11月4日 优先权日2011年11月4日
发明者章高弟, 薛照先, 张善学, 仇荣庆 申请人:海南正业中农高科股份有限公司