制備氨基多羧酸類螯合劑的連續自動化反應新工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于氨基多羧酸類螯合劑的技術領域，涉及氨基多羧酸類螯合劑的制備工藝，尤其涉及一種制備氨基多羧酸類螯合劑的連續自動化反應新工藝，本工藝真正意義上實現了氨基多羧酸類螯合劑的連續自動化制備，徹底改變了只能采用間歇式生產或半連續式生產的方式，涉及到的氨基多羧酸類螯合劑有EDTA(乙二胺四乙酸)、DTPA( 二乙烯三胺五乙酸)、HEDTA(N-羥乙基乙二胺三乙酸)、HIDA( —乙醇胺二乙酸)、GLDA(谷氨酸二乙酸)、NTA(氮川三乙酸)。
【背景技術】
[0002]氨基多羧酸類螯合劑，是一種應用廣泛的化工產品，在清洗、食品、醫藥、農業、水處理、造紙、橡膠等領域均有應用，近年來，隨著對氨基多羧酸類螯合劑研究的不斷深入，其在新領域的應用也越來越多。目前，氨基多羧酸類螯合劑的合成工藝主要有氯乙酸法、氰化鈉法和羥基乙腈法等，例如專利DE4211713描述了基于酸性和堿性斯特雷克爾氨基酸反應制備氨基二羧酸-N，N_ 二乙酸的方法。此時，使α-氨基酸與至少2摩爾甲醛和至少2摩爾氫氰酸或堿金屬氰化物反應。該方法基于谷氨酸為89%的較低產率導致形成難以去除的不需要的副產物如ΝΤΑ、ΝΤΑ三鈉鹽。再如US2500019提出可以使用氰化鈉，甲醛生產谷氨酸二乙酸四鈉，描述了通過使α-氨基酸與甲醛和氰化鈉優選在強堿性水溶液中在30-100°C的溫度下反應制備這種二乙酸衍生物，谷氨酸作為α-氨基酸時，得到谷氨酸-N，N_ 二乙酸和α-氨基丁酸-Ν，Ν_ 二乙酸的混合物，因為末端羧基在強堿性條件下部分脫去羧基。但是無論哪種方法，均采用間歇生產工藝，間歇生產工藝除了會導致生產條件的波動，出現批次間的差異夕卜，對實現生產的自動化也有制約。
[0003]為了解決對生產的制約，有些生產廠家，在間歇操作工藝的條件下，通過使用大量儀表，采用遠程控制的手段，來改善生產條件，但是依然改變不了間歇反應不穩定性的問題。如果可以實現反應得連續化，不但可以提高反應過程的穩定性，簡化副產品氨氣的處理過程增加其穩定性，更重要的是為實現生產過程的自動化，提高設備利用率等創造了條件。因而對連續自動化生產氨基多羧酸螯合劑的方法的研究具有重大的意義。
【發明內容】
[0004]本發明為解決現有技術中只能采用間歇式或半連續式方式生產氨基多羧酸螯合劑的問題，提供了一種可連續自動化反應制備氨基多羧酸類螯合劑的工藝，不但提高了反應過程的穩定性，簡化副產品氨氣的處理過程增加其穩定性，更重要的是為實現生產過程的自動化，提高設備利用率等創造了條件。
[0005]本發明為實現其目的采用的技術方案是:
[0006]制備氨基多羧酸類螯合劑的連續自動化反應新工藝，采用連續反應器進行生產，整個反應系統由DCS自動化控制，包括以下步驟:
[0007]Α、配料混合:將原料連續穩定的打入到配料器中進行混合，得到混合料液，所述的原料為有機胺溶液、液堿和氰化鈉溶液，或原料為氨基酸溶液、液堿、氰化鈉溶液；
[0008]B、預熱處理:通過打料栗將混合料液從配料器打出，通過加熱器，將打出的混合料液進行加熱處理；
[0009]C、反應生成:將加熱后的料液和甲醛，加入到反應器中進行反應，反應生成的氨氣由反應器頂部排出并被收集，反應液由反應器底部排出，并被輸送到酸化工序中進行后處理，得到氨基多羧酸類螯合劑。
[0010]有機胺溶液選在乙二胺、羥乙基乙二胺、乙醇胺中的一種，堿液為濃度為30%-34%的氫氧化鈉溶液，氰化鈉溶液的濃度為28%-32%,氨基酸溶液選自濃度為30%-40%的氨基酸鹽溶液。
[0011 ]當原料為有機胺溶液、液堿和氰化鈉溶液時，有機胺溶液的流量為(600-700)kg/h，液堿的流量為(250-400)L/h，氰化鈉溶液的流量為(2600-7200)L/h。例如:當有機胺為二乙烯三胺(DETA)時，DETA的流量為600kg/h-700kg/h，氰化鈉溶液的流量為4470L/h-5220L/h，液堿的流量為300L/h-350L/h;當有機胺為乙二胺(EDA)時，EDA的流量為600kg/h-700kg/h，氰化鈉溶液的流量為6150L/h-7200L/h，液堿的流量為300L/h-400L/h;當有機胺為羥乙基乙二胺(AEEA)時，AEEA的流量為600kg/h-700kg/h，氰化鈉溶液的流量為2660L/h-3100L/h，液堿的流量為300L/h-350L/h;當有機胺為乙醇胺(MEA)時，MEA的流量為600kg/h-700kg/h，氰化鈉溶液的流量為3100L/h-3600L/h，液堿的流量為250L/h-300L/h。
[0012]當原料為氨基酸溶液、液堿、氰化鈉溶液時，氨基酸溶液的流量為(3000-5000)kg/h，液堿的流量為(130-280)L/h，氰化鈉溶液的流量為(2600-5250)L/h。其中所述的氨基酸溶液為:用氨基酸、液堿和水配置成的30%-40%的氨基酸鹽溶液。例如:氨基酸溶液選用甘氨酸溶液(甘氨酸、液堿和水配置成30 %的氨基乙酸鈉溶液)，氨基乙酸鈉的流量為4000kg/h-5000kg/h，氰化鈉溶液的流量為4200L/h-5250L/h，液堿的流量為230L/h-280L/h;氨基酸溶液選用谷氨酸溶液(谷氨酸、液堿和水配置成40 %的谷氨酸鈉溶液)，谷氨酸鈉的流量為4000kg/h-5000kg/h，氰化鈉溶液的流量為 2600L/h-3250L/h，液堿的流量為 130L/h-180L/
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[0013]步驟A中原料在配料器中混合的過程采用平推流的形式完成，可實現連續穩定，處理量大的效果。
[0014]步驟B中通過加熱器加熱后，混合料液的溫度達98°C_105°C，將混合料液經過預熱處理，加熱到98°C_105°C，可以同時控制原料的分解和副反應的生成，而且還可以提高在反應器中的反應速率。
[0015]將加熱后的料液和甲醛，加入到反應器中進行反應之前，先將加熱后的料液和甲醛以7m/s-10m/s的流速進行混合，然后迅速進入到反應器中，混合時間不超過0.1秒，本操作可以保證物料在反應器中瞬間接觸，快速反應，提高反應速率。
[0016]當原料為有機胺溶液、堿液、氰化鈉溶液時，步驟C中，加熱后的料液加入到反應器中的為(3400-8000)L/h，甲醛的流量為(1400-4000)L/h，反應器的反應溫度控制在95°C-1lOcC0
[0017]當原料為氨基酸溶液、堿液、氰化鈉溶液時，步驟C中，加熱后的料液加入到反應器中的為(5000-9000)L/h，甲醛的流量為(2000-3000)L/h，反應器的反應溫度控制在95°C-1lOcC0
[0018]步驟C中，反應器的反應溫度控制在95°C_110°C，在該溫度下反應，可以實現快速反應，可以使反應產生的氨氣，同反應液迅速分離，從而有效降低副反應的程度，氨氣在-1OKPa?_30KPa條件下從反應器頂部排除，進入吸收系統真空度高于_30KPa，則反應溫度會低于90°C，不利于反應快速進行，真空度低于-lOKPa，氨氣排出效果差，反應液質量變差。
[0019]本發明的有益效果是:本發明整個系統由DCS自動化控制，系統各流量控制閥之間相互關聯，整個反應過程平穩，反應液品質穩定。通過本發明連續自動化反應工藝，不但提高了反應過程的穩定性，簡化副產品氨氣的處理過程增加其穩定性，更重要的是為實現生產過程的自動化，提高設備利用率等創造了條件。并且，利用本方法生產的氨基多羧酸類螯合劑收率高、純度高、品質好，產品穩定性好，工藝操作簡單、易控制，連續自動化，大大解放了勞動生產力。
[0020]本發明連續反應器采用超重力反應器，轉動部件在電機的帶動下，高速轉動，在超重力場中，反應物料被加速，以很快的速率運動，從宏觀上看，混合均勻，從微觀上物料分子間擴散和傳質迅速，由于物料被多次的分散，氣液傳質速率快，反應產生的氨氣能夠迅速從反應體系中逸出，從而降低了副反應的程度，目前沒有見到，生產氨基多羧酸類螯合劑反應階段，采用連續生產工藝的報道，也沒有見到任何連續反應器應用在這方面的報道，目前生產中采用的均為間歇生產，釜式反應器。
[0021]本發明不會出現返混的現象，由于氨基多羧酸類螯合劑反應的特點，除去中和氨基酸類加液堿發生中和反應外，物料在與甲醛接觸前，不發生反應，只是一個物理混合的過程，所以不存在返混的問題，而物料在連續反應器內，同甲醛接觸，發生劇烈反應時，已經按化學比例，進行混合，連續反應器，只是強化了反應的速率，提高了氨氣從反應體系中逸出的速率，降低了副反應的程度，而且反應物料，在反應器產生的超重力場中，只能向前運動，不會發生影響反應效果程度的返混現象。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發明實施例1的工藝流程圖。
[0023]圖2是本發明實施例5的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0024]在對本方法的研究和實踐過程中，經過長期的研究與總結，本發明的發明人發現:要完全實現此類反應自動化和連續化，需要簡化反應物料的配比，并且要提高反應的反應速率，強化各物料分布的速率，縮短液體同氣體達到平衡時間，以利于氣體的逸出，從而減少副反應。下面結合具體實施例及附圖對本發明作進一步的說明，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0025]實施例1
[0026]乙二胺的流量600kg/h，30%氰化鈉溶液流量6100L/h，32%氫氧化鈉溶液的流量300L/h，在混料器中連續混合，混合物料經過，加熱