连续分离纯化氨基酸的系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种连续分离纯化氨基酸的系统，按工艺先后顺序包括依次连接的一级离子交换装置、电渗析脱盐装置和二级离子交换装置，其特征在于：在所述一级离子交换装置前设置有膜脱色装置，相比活性碳脱色工艺，膜脱色除杂更彻底，产品品质更好、工艺简单、成本低，生产率高。所述膜脱色装置由依次连接的超滤脱色塔、一级纳滤脱色塔和二级纳滤脱色塔组成，采用三级膜脱色，逐级除杂，相比使用一级脱色，膜脱色装置可受到保护装置，不会出现故障频繁停车；膜脱色按功能区分，脱色效率更高，脱色效果更好，投资更低。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及化工领域，涉及一种连续分离纯化氨基酸的系统，尤其涉及从氨 基酸的碱金属盐的水溶液中分离氨基酸和亚氨基二羧酸的系统。 连续分离纯化氨基酸的系统
【背景技术】
[0002] 甘氨酸、丙氨酸和蛋氨酸等氨基酸的制备方法采用施特雷克（Strecker)法，在Strecker方法中，获得碱金属盐形式的氨基酸，如甘氨腈水解得到甘氨酸钠水溶液，再由所 得的氨基酸的碱金属盐的水溶液脱盐制备氨基酸。
[0003] 目前，氨基酸的分离纯化(脱盐）大多是采用酸中和氨基酸的碱金属盐的水溶液， 之后再通过结晶方法回收氨基酸。经过HCN合成所得到的氨基酸溶液中含有大量有色杂 质，为了提高最终产品氨基酸的品质，需要对该液体进行脱色处理，传统的脱色方法是使用 活性碳脱色工艺，但由于活性碳脱色工艺除杂不彻底，产品的颜色仍然很深，影响产品品 质，且因活性炭吸附造成产品中有效成分的大量损失、工艺复杂、生产成本高，产率低、产品 品质不商。
[0004] 基于上述原因和现有技术，迫切需要研究一种可以提高脱色效率和产品质量的分 离纯化氨基酸的系统。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种连续分离纯化氨基酸的系 统，可以快速、有效的将氨基酸溶液中的有色杂质进行脱色处理。
[0006] 本实用新型的连续分离纯化氨基酸的系统，按工艺先后顺序包括依次连接的一级 离子交换装置、电渗析脱盐装置和二级离子交换装置，其特征在于：在所述一级离子交换装 置前设置有膜脱色装置。
[0007] 进一步，所述膜脱色装置包括设置有一系列超滤膜和/或纳滤膜的脱色塔。
[0008] 进一步，所述膜脱色装置由依次连接的超滤脱色塔、一级纳滤脱色塔和二级纳滤 脱色塔组成，所述超滤脱色塔内设有超滤膜，一级纳滤脱色塔和二级纳滤脱色塔内设有超 滤膜。
[0009] 进一步，所述超滤脱色塔内设有孔径范围为l_200nm的超滤膜；所述一级纳滤脱 色塔内设有分子量为1000-2000的纳滤膜；所述二级纳滤脱色塔内设有分子量为300-1000 的纳滤膜。在本实用新型的系统中，由于脱色塔中设置了一系列的膜如超滤膜、纳滤膜等， 为了保护膜，优选的通常是在操作过程中在采用膜分离技术脱色除杂之前，将含有氨基酸 碱金属盐的水溶液的pH值调节至10-12,优选的是采用与氨基酸碱金属盐所对应的氨基酸 溶液来调节含有氨基酸碱金属盐的水溶液pH，避免引入新的杂质。
[0010] 进一步，所述电渗析脱盐装置的出口与超滤脱色塔入口之间通过储备池连接，所 述储备池可将经电渗析脱盐装置后溶液输送至超滤脱色塔中。
[0011] 进一步，所述二级纳滤脱色塔与一级纳滤脱色塔之间设有可将二级纳滤脱色塔中 的残液输送至一级纳滤脱色塔中的输送装置。
[0012] 进一步，还包括将超滤脱色塔和一级纳滤脱色塔中的残液进行回收处理的污水处 理装置。
[0013] 进一步，所述一级离子交换装置内装有弱酸型阳离子交换树脂，所述二级离子交 换装置内装有强酸型阳离子交换树脂。
[0014] 进一步，所述一级连续离子交换装置包括相互连接的进行连续离子交换反应的阳 离子交换塔I和实施阳离子交换塔I再生的再生塔I;所述二级连续离子交换装置包括相 互连接的进行连续离子交换反应的阳离子交换塔II和实施阳离子交换塔II再生的再生塔 II。
[0015] 进一步，还包括碱金属盐回收装置，所述碱金属盐回收装置分别与一级离子交换 装置中的再生塔I和再生塔II连接。
[0016] 本实用新型的有益效果：本实用新型的连续分离纯化氨基酸的系统，按工艺先后 顺序包括依次连接的一级离子交换装置、电渗析脱盐装置和二级离子交换装置，其特征在 于：在所述一级离子交换装置前设置有膜脱色装置，相比活性碳脱色工艺，膜脱色除杂更彻 底，产品品质更好、工艺简单、成本低，生产率高。所述膜脱色装置由依次连接的超滤脱色 塔、一级纳滤脱色塔和二级纳滤脱色塔组成，采用三级膜脱色，逐级除杂，相比使用一级脱 色，膜脱色装置可受到保护装置，不会出现故障频繁停车；膜脱色按功能区分，脱色效率更 高，脱色效果更好，投资更低。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
[0018] 图1为本实用新型的系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0019] 以从甘氨酸钠水溶液中连续分离纯化甘氨酸为例，对本实用新型所述的系统的优 选实施例方案进行说明，如图1所示：本实施例的连续分离纯化氨基酸的系统，一种连续分 离纯化氨基酸的系统，按工艺先后顺序包括依次连接的一级离子交换装置1、电渗析脱盐装 置2和二级离子交换装置3,在所述一级离子交换装置前设置有膜脱色装置4。具体的，所 述一级离子交换装置内装填弱酸型阳离子交换树脂，所述二级离子交换装置内装有强酸型 阳离子交换树脂。一级连续离子交换装置1包括相互连接的进行连续离子交换反应的阳离 子交换塔I11和实施阳离子交换塔I再生的再生塔I12;所述二级连续离子交换装置包 括相互连接的进行连续离子交换反应的阳离子交换塔II31和实施阳离子交换塔II再生的 再生塔II32。
[0020] 甘氨酸钠溶液中含有大量有色杂质，颜色呈黑褐色，其组成如下：约12%的甘氨酸 钠，约2%的亚氨基二乙酸钠，约1%氢氧化钠，约0. 2%的氨三乙酸钠和少量的NH3。
[0021] 上述甘氨酸钠溶液先使用10%的甘氨酸溶液将原料pH调节到10-12左右后(在本 实用新型的系统中，由于脱色塔中设置了一系列的膜如超滤膜、纳滤膜等，为了保护膜，优 选的通常是在操作过程中在采用膜分离技术脱色除杂之前，将含有氨基酸碱金属盐的水溶 液的pH值调节至10-12,优选的是采用与氨基酸碱金属盐所对应的氨基酸溶液来调节含有 氨基酸碱金属盐的水溶液pH，避免引入新的杂质)，进入膜脱色装置4中脱色处理，脱色后 得到甘氨酸钠清液。甘氨酸钠清液通入一级连续离子交换装置1中，进入填充有弱酸性阳 离子交换树脂的阳离子交换塔I11中进行离子交换，得到粗甘氨酸溶液，粗甘氨酸溶液约 含甘氨酸8-10%、亚氨基二乙酸氢钠小于2%、氨三乙酸二氢钠小于0. 2%。粗甘氨酸溶液一部 分进入电渗析脱盐装置2中进行电渗析脱盐处理，分别得到两部分溶液，即含8-10%的甘氨 酸溶液和含约6-8%亚氨基二乙酸氢钠和0. 15%氨三乙酸二氢钠的水溶液。甘氨酸溶液经 浓缩、结晶即得甘氨酸晶体。含约6-8%亚氨基二乙酸氢钠和0. 15%氨三乙酸二氢钠的水溶 液进入二级连续阳离子交换装置的阳离子交换塔II31中进行离子交换，得到含有亚氨基 二乙酸的溶液，亚氨基二乙酸的溶液结晶得亚氨基二乙酸。
[0022] 作为上述技术方案的进一步改进，所述膜脱色装置包括设置有一系列超滤膜和/ 或纳滤膜的脱色塔。
[0023] 作为上述技术方案的进一步改进，所述膜脱色装置由依次连接的超滤脱色塔41、 一级纳滤脱色塔42和二级纳滤脱色塔43组成，所述超滤脱色塔内设有超滤膜，所述一级 纳滤脱色塔和二级纳滤脱色塔内设有纳滤膜。采用三步膜脱色工序，第一步为超滤脱色， 对纳滤膜脱色起保护作用，具体采用孔径范围为l_200nm的超滤膜进行脱色，主要脱出前 反应工序生成的油状物及少量的小颗粒杂质；第二步为一级纳滤脱色，具体采用分子量 1000-2000左右的纳滤膜进行脱色，主要脱出前反应工序生成的较大分子量的有色杂质； 第三步为二级纳滤脱色，采用分子量300-1000左右的纳滤膜进行脱色，主要脱出前反应工 序生成的较小分子量地有色杂质。若只使用一级脱色，可能会存在的问题一是膜脱色装置 无保护装置，容易出现故障频繁停车，影响生产；二是因为膜脱色功能未区分，导致脱色效 率低，装置投资很大；三是脱色效果不好，达不到目的，三级脱色则可以克服上述缺点。
[0024] 作为上述技术方案的进一步改进，所述电渗析脱盐装置2的出口与超滤脱色塔41 入口之间通过储备池5连接，所述储备池5可将经电渗析脱盐装置后的部分溶液输送至超 滤脱色塔41中，将一部分液体返回到脱色工序，用于调节甘氨酸碱解液(甘氨酸钠溶液）的 pH值，在本实用新型的系统中，由于脱色塔中设置了一系列的膜如超滤膜、纳滤膜等，为了 保护膜，优选的通常是在操作过程中在采用膜分离技术脱色除杂之前，将含有氨基酸碱金 属盐的水溶液的pH值调节至10-12,优选的是采用与氨基酸碱金属盐所对应的氨基酸溶液 来调节含有氨基酸碱金属盐的水溶液PH，避免引入新的杂质。
[0025] 作为上述技术方案的进一步改进，所述二级纳滤脱色塔43与一级纳滤脱色塔42 之间设有可将二级纳滤脱色塔中的残液输送至一级纳滤脱色塔中的回送装置6,将不符合 要求的残液进行循环脱色，提高脱色效率。
[0026] 作为上述技术方案的进一步改进，还包括将超滤脱色塔和一级纳滤脱色塔中的残 液进行回收处理的污水处理装置7,将残液进行处理，以免造成二次污染。
[0027] 作为上述技术方案的进一步改进，还包括碱金属盐回收装置8,所述碱金属盐回收 装置8分别与一级离子交换装置中的再生塔I12和再生塔II32连接，对再生塔I12和再 生塔II32中的碱金属进行回收利用。
[0028] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参 照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本 实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范 围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【权利要求】
1. 一种连续分离纯化氨基酸的系统，按工艺先后顺序包括依次连接的一级离子交换装 置（1)、电渗析脱盐装置（2)和二级离子交换装置（3)，其特征在于：在所述一级离子交换装 置前设置有膜脱色装置（4)。
2. 根据权利要求1所述的连续分离纯化氨基酸的系统，其特征在于：所述膜脱色装置 包括设置有一系列超滤膜和/或纳滤膜的脱色塔。
3. 根据权利要求1所述的连续分离纯化氨基酸的系统，其特征在于：所述膜脱色装置 由依次连接的超滤脱色塔（41)、一级纳滤脱色塔（42)和二级纳滤脱色塔（43)组成，所述超 滤脱色塔内设有超滤膜，所述一级纳滤脱色塔和二级纳滤脱色塔内设有纳滤膜。
4. 根据权利要求3所述的连续分离纯化氨基酸的系统，其特征在于：所述超滤脱色 塔（41)内设有孔径范围为l-200nm的超滤膜；所述一级纳滤脱色塔（42)内设有分子量为 1000-2000的纳滤膜；所述二级纳滤脱色塔（43)内设有分子量为300-1000的纳滤膜。
5. 根据权利要求4所述的连续分离纯化氨基酸的系统，其特征在于：所述电渗析脱盐 装置（2)的出口与超滤脱色塔（41)入口之间通过储备池（5)连接，所述储备池（5)可将经 电渗析脱盐装置后的部分溶液输送至超滤脱色塔（41)中。
6. 根据权利要求4所述的连续分离纯化氨基酸的系统，其特征在于：所述二级纳滤脱 色塔（43)与一级纳滤脱色塔（42)之间设有可将二级纳滤脱色塔中的残液输送至一级纳滤 脱色塔中的回送装置（6)。
7. 根据权利要求6所述的连续分离纯化氨基酸的系统，其特征在于：还包括将超滤脱 色塔和一级纳滤脱色塔中的残液进行回收处理的污水处理装置（7)。
8. 根据权利要求1所述的连续分离纯化氨基酸的系统，其特征在于：所述一级离子交 换装置内装填弱酸型阳离子交换树脂，所述二级离子交换装置内装有强酸型阳离子交换树 脂。
9. 根据权利要求8所述的连续分离纯化氨基酸的系统，其特征在于：所述一级离子交 换装置（1)包括相互连接的进行连续离子交换反应的阳离子交换塔I(11)和实施阳离子 交换塔I再生的再生塔I(12);所述二级离子交换装置包括相互连接的进行连续离子交换 反应的阳离子交换塔II(31)和实施阳离子交换塔II再生的再生塔II(32)。
10. 根据权利要求9所述的连续分离纯化氨基酸的系统，其特征在于：还包括碱金属盐 回收装置（8)，所述碱金属盐回收装置（8)分别与一级离子交换装置中的再生塔I(12)和 再生塔II(32)连接。
【文档编号】C07C229/16GK203866227SQ201420281873
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年5月29日 优先权日:2014年5月29日
【发明者】韦异勇, 耿明刚, 徐洪, 覃玉芳, 金海琴, 万霞 申请人:重庆紫光化工股份有限公司