CN107311878A - 一种回收甘氨酸废液的装置及回收甘氨酸废液的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种回收甘氨酸废液的装置及回收甘氨酸废液的方法，该装置包括：减压蒸馏设备，萃取设备，萃取液回收设备以及固体甘氨酸结晶设备，在上述方案中，改变常规蒸发模式，利用真空特性，大大降低系统的操作温度，减少了副反应的产生，抑制氯化铵的分解，使得大量的冷凝水可以补给甘氨酸生产用水，提高了水循环利用率的同时，还大大降低蒸气能耗。可将甘氨酸废液中的氯化铵、甘氨酸、水、低沸点陈化试剂、高沸点酰胺类有机物分别回收，同时整个工艺为循环系统，大大提高了系统的综合回收率，陈化试剂的循环使用，降低了工艺的运行成本。
Description
技术领域
本发明涉及到化工技术领域，尤其涉及到一种回收甘氨酸废液的装置及回收甘氨酸废液的方法。
背景技术
氨基乙酸又名甘氨酸，主要应用于氮肥工业、医药、农药、有机合成和生物化学研究等领域，是十分重要的工业产品。目前，氨基乙酸的生产主要采用氯乙酸氨解法，即在常温常压条件下，以氯乙酸、液氨为原料，在乌洛托品催化下进行合成，再经过醇析、过滤、精制、干燥制得甘氨酸。
在甘氨酸生产过程的萃取结晶工段会产生相当数量的萃取母液，其主要成分为甲醇、水、氯化按、甘氨酸等。萃取母液经过精馏回收甲醇后的液体称为甘氨酸废液。甘氨酸废液是一种混合水溶液，其主要成分为水、无机物氯化按、以及甘氨酸、乌洛托品、酰胺类等有机物。由于甘氨酸废液中含有多种有机污染物和无机污染物，且污染物浓度高，可生化性低；如果直接进行排放，会对环境造成巨大的污染，所以必须对甘氨酸废液进行净化处理。
目前处理这种废液的方法主要有多效蒸发结晶法和烟气蒸发法两种，也有部分厂家采用自然结晶法。
多效蒸发结晶法是多次重复利用蒸发出的水蒸气作为热能，在135℃下来蒸发甘氨酸废液，蒸出水浓缩母液，再利用搪瓷反应釜搅拌给浓缩母液降温，将废液中的氯化铵结晶，最后利用离心机分离氯化铵固体与发黑的残液。该方法操作温度高，氯化铵在浓缩母液的过程中易分解，导致冷凝液不够纯净，难以处理；同时高温下，母液中的氯离子对设备的腐蚀性较强，对设备的材质要求很高，增加了投资费用。除此之外，这种方法产生的残液量大且难以处理。
烟气蒸发法利用高温烟气提供热能，在干燥塔中蒸发甘氨酸废液中的水分，固体通过干燥塔下部的出料器得到氯化铵固体，水蒸气从干燥塔上方经过气固分离器分离出部分氯化铵固体。这种方法虽然回收了部分高温下分解的氯化铵，但操作温度高达200-350℃，能耗更高，设备腐蚀更严重。除此之外废液中的有机成分也会随水分蒸出甚至分解，使水分和残液更加难以处理。
自然蒸发法是将甘氨酸废液打入废液池中，靠自然空气蒸发水分，取得结晶物。这种方法受自然环境制约，效率低，结晶物纯度低，并且严重污染环境。
上述方法中，前两种可回收部分水和氯化铵，第三种仅回收氯化铵，体系中的甘氨酸、酰胺有机物均作为危废处理，造成了极大的资源浪费。
发明内容
本发明提供了一种回收甘氨酸废液的装置及回收甘氨酸废液的方法，用以提高回收的效果，降低能源浪费。
本发明提供了一种回收甘氨酸废液的装置，该装置包括：
减压蒸馏设备，包括：闪蒸塔，第一离心机及第一真空结晶釜，其中，所述第一离心机及所述第一真空结晶釜形成循环回路，所述第一离心机与所述闪蒸塔连接；
萃取设备，包括：用于处理所述减压蒸馏设备生成的离心液的萃取釜；与所述萃取釜连接的第二离心机；
萃取液回收设备，包括：用于处理所述第二离心机分离出的萃取母液的第一真空精馏塔，与所述第一真空精馏塔连接的第三离心机，与所述第三离心机连接的第二真空精馏塔；
固体甘氨酸结晶设备，包括：用于盛放所述第二离心机分离出的固体甘氨酸的配料槽；与所述配料槽连接的第三真空结晶釜，与所述第三真空结晶釜连接的第四离心机，以及与所述第四离心机连接的甲醇精馏塔。
在上述方案中，改变常规蒸发模式，利用真空特性，大大降低系统的操作温度，减少了副反应的产生，抑制氯化铵的分解，使得大量的冷凝水可以补给甘氨酸生产用水，提高了水循环利用率的同时，还大大降低蒸气能耗。可将甘氨酸废液中的氯化铵、甘氨酸、水、低沸点陈化试剂、高沸点酰胺类有机物分别回收，同时整个工艺为循环系统，大大提高了系统的综合回收率，陈化试剂的循环使用，降低了工艺的运行成本。
在一个具体的实施方案中，还包括与所述闪蒸塔连接的冷凝回收系统。
在一个具体的实施方案中，所述第一真空精馏塔连接有收集罐。
在一个具体的实施方案中，还包括活性炭脱色系统，且所述活性炭脱色系统分别与所述配料槽及所述第三真空结晶釜连接。
在一个具体的实施方案中，所述甲醛结晶塔与所述闪蒸塔连接。
本发明还提供了一种利用上述回收甘氨酸废液的装置的回收甘氨酸废液的方法，该方法包括以下步骤：
通过闪蒸塔、第一真空结晶釜及第一离心机循环将废液中的水进行回收，直至第一离心机中的离心液的含水率低于设定阈值；
将第一离心机中的离心液与萃取试剂在萃取釜中搅拌混合，并在静置设定时间后，打入第二离心机中进行固液分离；
将第二离心机中的萃取母液打入第一真空精馏塔，将第一真空精馏塔中的塔釜液打入第三离心机进行固液分离，分离出的液体进入到第二真空蒸馏塔，收集萃取液；
将第二离心机中分离出的固体甘氨酸置于配料槽中，并加水稀释成甘氨酸溶液，将甘氨酸溶液与甲醇加入到第三真空结晶釜，将第三真空结晶釜中沉淀完成后的甲醇-甘氨酸溶液放入到第四离心机中进行固液分离，得到的固体即为甘氨酸产品；
将所述第四离心机分离出的液体打入到甲醇精馏塔，回收甲醇。
在上述方案中，改变常规蒸发模式，利用真空特性，大大降低系统的操作温度，减少了副反应的产生，抑制氯化铵的分解，使得大量的冷凝水可以补给甘氨酸生产用水，提高了水循环利用率的同时，还大大降低蒸气能耗。可将甘氨酸废液中的氯化铵、甘氨酸、水、低沸点陈化试剂、高沸点酰胺类有机物分别回收，同时整个工艺为循环系统，大大提高了系统的综合回收率，陈化试剂的循环使用，降低了工艺的运行成本。
在一个具体的方案中，所述设定阈值为30％～80％。
在一个具体的方案中，所述离心液与萃取试剂的体积比例为1:0.7～5。
在一个具体的方案中，所述稀释成的甘氨酸溶液为质量分数为20％～30％的溶液。
在一个具体的方案中，还包括将甘氨酸溶液打入到活性炭脱色系统进行脱色。
在一个具体的方案中，所述甘氨酸溶液与所述甲醇的体积比为1:3～6。
在一个具体的方案中，还包括将所述甲醇精馏塔进行常压精馏后的甘氨酸废液打入到闪蒸塔中再次进行闪蒸。
附图说明
图1为本发明实施例提供回收甘氨酸废液的装置回收甘氨酸废液的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，图1示出了本发明实施例提供的回收甘氨酸废液的流程图，该图中体现了本发明实施例提供的回收甘氨酸废液的装置。该装置包括：
减压蒸馏设备，包括一个闪蒸塔1，第一离心机2及第一真空结晶釜3，其中，第一离心机2及第一真空结晶釜3形成循环回路，第一离心机2与闪蒸塔1连接；在使用时，通过闪蒸塔1、第一真空结晶釜3及第一离心机2循环将甘氨酸废液中的水进行回收，直至第一离心机2中的离心液的含水率低于30～80％设定阈值；在具体使用时，用闪蒸塔1-第一真空结晶釜3-第一离心机2的循环形式将废液中的大部分水进行回收，首先将温度为110℃的甘氨酸废液进入闪蒸塔1进行第一步气液分离，控制闪蒸后液I温度为70℃。并且闪蒸塔1还连接了冷凝回收系统。闪蒸塔1产生的水汽I进入冷凝回收系统，闪蒸后液I进入第一离心机2中，进行固液分离，固体为氯化铵I，离心液I进入第一真空结晶釜3中，在压强为5～30KPa时，加热温度控制在35～75℃在真空加热条件下，进一步离心液I中的水分进行蒸发，待有晶体析出时，打入第一离心机2，进行固液分离，得到氯化铵II和离心液II，测定离心液II的含水率在30～80％之间，如30％、40％、50％、60％、70％、80％等。将离心液II打入后续的萃取工序。该步工序采用减压条件，可大大降低操作温度，减少氯化铵的分解，所得冷凝水可直接回用到甘氨酸生产工艺的配料系统，提高了水的循环利用率。塔釜出料中含有大量氯化铵固体，以及少量的液体，通过固液分离后，可直接获得农业级氯化铵固体。
萃取设备，用于进行萃取工序，该萃取设备包括：用于处理减压蒸馏设备生成的离心液(上述中的离心液II)的萃取釜4；与萃取釜4连接的第二离心机5。在使用时，将离心液II与萃取试剂I(将醇类、二醇类以及酰胺类试剂通过不同配比进行组合的复合有机溶剂)，采用体积比为1:0.7～5在萃取釜4中进行搅拌混合均匀，具体的比例可以采用1:0.7、1:2、1:3、1:4、1:5等不同的体积比。静置1～5h后，如1h、2h、3h、4h、5h等，上述混合液打入第二离心机5进行固液分离，固体为粗品甘氨酸I，液体为萃取母液I，粗品甘氨酸I进入固体甘氨酸结晶设备，萃取母液I进入萃取液回收设备，用于回收萃取试剂。
萃取液回收设备，用于回收萃取试剂包括：用于处理第二离心机5分离出的萃取母液(即上述中的萃取母液I)的第一真空精馏塔6，与第一真空精馏塔6连接的第三离心机8，与第三离心机8连接的第二真空精馏塔9。在具体使用时，将萃取母液I打入第一真空精馏塔6，该第一真空精馏塔6连接有收集罐7，将其中的水分进行精馏回收到收集罐7，塔釜液通过第三离心机8进行固液分离，固体为粗品甘氨酸III，液体为萃取母液II，萃取母液II进入第一真空精馏塔6，将其中的低沸点的萃取试剂I进行分离收集，重复用于萃取工序，最终塔釜为高沸点酰胺类有机物I与无机盐的混合物I，将混合物收集，待处理量达到第一真空精馏塔6的处理量后，集中收集高沸点酰胺类有机物。
还包括固体甘氨酸结晶设备，包括：用于盛放第二离心机5分离出的固体甘氨酸(即上述描述中的固体甘氨酸I)的配料槽10；与配料槽10连接的第三真空结晶釜12，与第三真空结晶釜12连接的第四离心机13，以及与第四离心机13连接的甲醇精馏塔14。在使用时，将固体甘氨酸I取一定量后，置于配料槽10中，加入纯水配置成质量分数为20～30％的溶液，该装置还包括活性炭脱色系统11，且活性炭脱色系统11分别与配料槽10及第三真空结晶釜12连接。将溶解好的甘氨酸溶液I打入活性炭脱色系统11，完成脱色后的甘氨酸溶液II进入第三真空结晶釜12，加入3～6倍体积的甲醇I萃取甘氨酸，如：3倍、4倍、5倍、6倍等不同体积的甲醇I，在沉淀完全后，将甲醇-甘氨酸混合溶液I放入离心机进行固液分离，固体为精制甘氨酸产品I，液体为萃取母液I。将萃取母液I打入甲醇精馏塔14，通过常压精馏，回收甲醇I，
此外，上述装置中的甲醛精馏塔还与闪蒸塔1连接。该甲醇精馏塔14产生的液体为甘氨酸废液II。可将甘氨酸废液II与甘氨酸废液I进行混合，返回减压蒸馏工序，循环进行处理。
在上述方案中，该装置改变常规蒸发模式，利用真空特性，大大降低系统的操作温度，减少了副反应的产生，抑制氯化铵的分解，使得大量的冷凝水可以补给甘氨酸生产用水，提高了水循环利用率的同时，还大大降低蒸气能耗。可将甘氨酸废液中的氯化铵、甘氨酸、水、低沸点陈化试剂、高沸点酰胺类有机物分别回收，同时整个工艺为循环系统，大大提高了系统的综合回收率，陈化试剂的循环使用，降低了工艺的运行成本。
本发明实施例还提供了一种利用上述回收甘氨酸废液的装置的回收甘氨酸废液的方法，该方法包括以下步骤：
通过闪蒸塔1、第一真空结晶釜3及第一离心机2循环将废液中的水进行回收，直至第一离心机2中的离心液的含水率低于设定阈值；
将第一离心机2中的离心液与萃取试剂在萃取釜4中搅拌混合，并在静置设定时间后，打入第二离心机中进行固液分离；
将第二离心机中的萃取母液打入第一真空精馏塔6，将第一真空精馏塔6中的塔釜液打入第三离心机8进行固液分离，分离出的液体进入到第二真空蒸馏塔，收集萃取液；
将第二离心机中分离出的固体甘氨酸置于配料槽10中，并加水稀释成甘氨酸溶液，将甘氨酸溶液与甲醇加入到第三真空结晶釜，将第三真空结晶釜中沉淀完成后的甲醇-甘氨酸溶液放入到第四离心机13中进行固液分离，得到的固体即为甘氨酸产品；
将第四离心机13分离出的液体打入到甲醇精馏塔14，回收甲醇。
在上述方案中，改变常规蒸发模式，利用真空特性，大大降低系统的操作温度，减少了副反应的产生，抑制氯化铵的分解，使得大量的冷凝水可以补给甘氨酸生产用水，提高了水循环利用率的同时，还大大降低蒸气能耗。可将甘氨酸废液中的氯化铵、甘氨酸、水、低沸点陈化试剂、高沸点酰胺类有机物分别回收，同时整个工艺为循环系统，大大提高了系统的综合回收率，陈化试剂的循环使用，降低了工艺的运行成本。
在具体回收甘氨酸废液时，其具体步骤如下：
步骤1：通过闪蒸塔、第一真空结晶釜及第一离心机循环将废液中的水进行回收，直至第一离心机中的离心液的含水率低于设定阈值；
具体的，在具体使用时，用闪蒸塔-第一真空结晶釜-第一离心机的循环形式将废液中的大部分水进行回收，首先将温度为110℃的甘氨酸废液进入闪蒸塔进行第一步气液分离，控制闪蒸后液I温度为70℃。并且闪蒸塔还连接了冷凝回收系统。闪蒸塔产生的水汽I进入冷凝回收系统，闪蒸后液I进入第一离心机中，进行固液分离，固体为氯化铵I，离心液I进入第一真空结晶釜中，在真空加热条件下，进一步离心液I中的水分进行蒸发，待有晶体析出时，打入第一离心机，进行固液分离，得到氯化铵II和离心液II，测定离心液II的含水率在30～80％之间，如30％、40％、50％、60％、70％、80％等。将离心液II打入后续的萃取工序。该步工序采用减压条件，可大大降低操作温度，减少氯化铵的分解，所得冷凝水可直接回用到甘氨酸生产工艺的配料系统，提高了水的循环利用率。塔釜出料中含有大量氯化铵固体，以及少量的液体，通过固液分离后，可直接获得农业级氯化铵固体。
步骤2：将第一离心机中的离心液与萃取试剂在萃取釜中搅拌混合，并在静置设定时间后，打入第二离心机中进行固液分离；
在使用时，将离心液II与萃取试剂I(将醇类、二醇类以及酰胺类试剂通过不同配比进行组合的复合有机溶剂)，采用体积比为1:0.7～5在萃取釜中进行搅拌混合均匀，具体的比例可以采用1:0.7、1:2、1:3、1:4、1:5等不同的体积比。静置1～5h后，如1h、2h、3h、4h、5h等，上述混合液打入第二离心机进行固液分离，固体为粗品甘氨酸I，液体为萃取母液I，粗品甘氨酸I进入固体甘氨酸结晶设备，萃取母液I进入萃取液回收设备，用于回收萃取试剂。
步骤3：将第二离心机中的萃取母液打入第一真空精馏塔，将第一真空精馏塔中的塔釜液打入第三离心机进行固液分离，分离出的液体进入到第二真空蒸馏塔，收集萃取液；
具体的，在具体使用时，将萃取母液I打入第一真空精馏塔，该第一真空精馏塔连接有收集罐，将其中的水分进行精馏回收到收集罐，塔釜液通过第三离心机进行固液分离，固体为粗品甘氨酸III，液体为萃取母液II，萃取母液II进入第一真空精馏塔，将其中的低沸点的萃取试剂I进行分离收集，重复用于萃取工序，最终塔釜为高沸点酰胺类有机物I与无机盐的混合物I，将混合物收集，待处理量达到第一真空精馏塔的处理量后，集中收集高沸点酰胺类有机物。
步骤4：将第二离心机中分离出的固体甘氨酸置于配料槽中，并加水稀释成甘氨酸溶液，将甘氨酸溶液与甲醇加入到第三真空结晶釜，将第三真空结晶釜中沉淀完成后的甲醇-甘氨酸溶液放入到第四离心机中进行固液分离，得到的固体即为甘氨酸产品；
将固体甘氨酸I取一定量后，置于配料槽中，加入纯水配置成质量分数为20～30％的溶液，该装置还包括活性炭脱色系统，且活性炭脱色系统分别与配料槽及第三真空结晶釜连接。将溶解好的甘氨酸溶液I打入活性炭脱色系统，完成脱色后的甘氨酸溶液II进入第三真空结晶釜，加入3～6倍体积的甲醇I萃取甘氨酸，如：3倍、4倍、5倍、6倍等不同体积的甲醇I，在沉淀完全后，将甲醇-甘氨酸混合溶液I放入离心机进行固液分离，固体为精制甘氨酸产品I，液体为萃取母液I。
步骤5：将第四离心机分离出的液体打入到甲醇精馏塔，回收甲醇。
具体的，将第四离心机分离出的液体打入到甲醇精馏塔，回收甲醇。
步骤6：将甲醇精馏塔进行常压精馏后的甘氨酸废液打入到闪蒸塔中再次进行闪蒸。
具体的，该甲醇精馏塔产生的液体为甘氨酸废液II。可将甘氨酸废液II与甘氨酸废液I进行混合，返回减压蒸馏工序，循环进行处理。
通过上述描述可以看出，本发明提供的方法具有如下优点：
(1)该方法改变常规蒸发模式，利用真空特性，大大降低系统的操作温度，减少了副反应的产生，抑制氯化铵的分解，使得大量的冷凝水可以补给甘氨酸生产用水，提高了水循环利用率的同时，还大大降低蒸气能耗。
(2)通过选择合适的溶剂进行萃取，可直接从液体中获得纯度较高的固体甘氨酸，减少了工艺流程，降低了人工操作难度，同时从废液中获得新的产品，经提纯后可达工业级，为企业提高产能的同时，可获得更高的产品收益。
(3)通过多级真空精馏，可将萃余液中的少量水、陈化试剂、高沸点酰胺类有机物以及氯化铵进行分离，精制，该道工序有利的降低危废产量，将传统蒸发工序产生的高氯废液转换为产品，变废为宝，提高了有价资源的利用率，充分体现了资源的可持续发展。
(4)整个工艺流程能源消耗较传统工艺减少10％，可得到两种主要产品：甘氨酸和氯化铵，由于甘氨酸的高附加值，可将整个工艺的经济效益较原蒸发工艺提高20倍之多。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (12)
1.一种回收甘氨酸废液的装置，其特征在于，包括：
减压蒸馏设备，包括：闪蒸塔，第一离心机及第一真空结晶釜，其中，所述第一离心机及所述第一真空结晶釜形成循环回路，所述第一离心机与所述闪蒸塔连接；
萃取设备，包括：用于处理所述减压蒸馏设备生成的离心液的萃取釜；与所述萃取釜连接的第二离心机；
萃取液回收设备，包括：用于处理所述第二离心机分离出的萃取母液的第一真空精馏塔，与所述第一真空精馏塔连接的第三离心机，与所述第三离心机连接的第二真空精馏塔；
固体甘氨酸结晶设备，包括：用于盛放所述第二离心机分离出的固体甘氨酸的配料槽；与所述配料槽连接的第三真空结晶釜，与所述第三真空结晶釜连接的第四离心机，以及与所述第四离心机连接的甲醇精馏塔。
2.如权利要求1所述的回收甘氨酸废液的装置，其特征在于，还包括与所述闪蒸塔连接的冷凝回收系统。
3.如权利要求1所述的回收甘氨酸废液的装置，其特征在于，所述第一真空精馏塔连接有收集罐。
4.如权利要求1所述的回收甘氨酸废液的装置，其特征在于，还包括活性炭脱色系统，且所述活性炭脱色系统分别与所述配料槽及所述第三真空结晶釜连接。
5.如权利要求1～4任一项所述的回收甘氨酸废液的装置，其特征在于，所述甲醛结晶塔与所述闪蒸塔连接。
6.一种利用如权利要求1所述的回收甘氨酸废液的装置的回收甘氨酸废液的方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过闪蒸塔、第一真空结晶釜及第一离心机循环将废液中的水进行回收，直至第一离心机中的离心液的含水率低于设定阈值；
将第一离心机中的离心液与萃取试剂在萃取釜中搅拌混合，并在静置设定时间后，打入第二离心机中进行固液分离；
将第二离心机中的萃取母液打入第一真空精馏塔，将第一真空精馏塔中的塔釜液打入第三离心机进行固液分离，分离出的液体进入到第二真空蒸馏塔，收集萃取液；
将第二离心机中分离出的固体甘氨酸置于配料槽中，并加水稀释成甘氨酸溶液，将甘氨酸溶液与甲醇加入到第三真空结晶釜，将第三真空结晶釜中沉淀完成后的甲醇-甘氨酸溶液放入到第四离心机中进行固液分离，得到的固体即为甘氨酸产品；
将所述第四离心机分离出的液体打入到甲醇精馏塔，回收甲醇。
7.如权利要求6所述的回收甘氨酸废液的方法，其特征在于，所述设定阈值为30％～80％。
8.如权利要求6所述的回收甘氨酸废液的方法，其特征在于，所述离心液与萃取试剂的体积比例为1:0.7～5。
9.如权利要求6所述的回收甘氨酸废液的方法，其特征在于，所述稀释成的甘氨酸溶液为质量分数为20％～30％的溶液。
10.如权利要求6所述的回收甘氨酸废液的方法，其特征在于，还包括将甘氨酸溶液打入到活性炭脱色系统进行脱色。
11.如权利要求6所述的回收甘氨酸废液的方法，其特征在于，所述甘氨酸溶液与所述甲醇的体积比为1:3～6。
12.如权利要求6所述的回收甘氨酸废液的方法，其特征在于，还包括将所述甲醇精馏塔进行常压精馏后的甘氨酸废液打入到闪蒸塔中再次进行闪蒸。
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