最近,美國化學會雜志系列發表了中國科學院過程工程研究所綠色化學工程研究部的論文,對該部開發的氨基乙酸綠色分離工藝做了詳細報導(Yan Zeng, Zhibao Li, Industrial Engineering Chemistry Research. 2016, 55, 2426?2437; 2015, 54, 3488?3497;2014, 53, 16864?16872)。該新工藝旨在解決氨基乙酸工業生產中甲醇污染問題,通過對合成和分離相關體系熱力學性質的測定和模擬研究,提出了用乙二醇代替甲醇分離氨基乙酸并回收氯化銨的節能減排綠色新工藝。
氨基乙酸(俗稱甘氨酸)是眾多化學化工產品的基本原料,在醫藥、食品、化工和農業中應用廣泛。我國是世界上最大的氨基乙酸生產和消費國,年產量達到60萬噸,總產值100多億。主要生產企業集中在河北和山東等地區。現在的氨基乙酸工業生產,仍沿用氯乙酸氨解工藝,使用低沸點高毒性的甲醇溶劑作為分離氨基乙酸和氯化銨的介質,從而導致了高能耗和高污染。一般說來,生產1噸氨基乙酸需要使用20噸甲醇,其中75%的甲醇通過精餾回收,剩余25%則在操作過程中揮發到環境中,企業部門急需破解這一難題。
氨基乙酸由氯乙酸和氨氣在烏洛托品催化下的氨解反應生成,同時副產相同數量的氯化銨,由于二者在水中溶解度都很大,其分離是利用雙方在甲醇溶劑中溶解度的差異來實現的。綠色化學工程部經過多年的理論和實驗探索,提出了用乙二醇綠色溶劑代替甲醇為介質,反溶劑結晶分離氨基乙酸的新工藝(見下圖),主要工藝包括: (1)使用乙二醇和水混合溶劑溶解氯化銨分離氨基乙酸;(2)真空蒸發得到以氯化銨為主的混合晶體,過濾回收乙二醇溶劑;(3)用純水分離氯化銨固體,母液返回到下一個循環,最終實現氨基乙酸和氯化銨的分離。新工藝的提出為徹底解決氨基乙酸的甲醇污染問題奠定了科學基礎,不僅將為企業帶來好的經濟效益,也為京津冀協同發展做出一份貢獻。