一種蛋氨酸鹽皂化液脫碳酸鹽工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種蛋氨酸鹽皂化液脫碳酸鹽工藝，首先為確保雙極膜進(jìn)水水質(zhì)中蛋氨酸鹽濃度為7?10wt％，對(duì)所述的蛋氨酸鹽皂化液稀釋0?1.5倍，采用微孔過(guò)濾進(jìn)行過(guò)濾，然后將皂化液依次進(jìn)行雙極膜處理，高溫加熱脫碳處理，對(duì)皂化液中碳酸鹽脫除率可達(dá)70?100％。本發(fā)明的實(shí)際優(yōu)勢(shì)：1.工藝組合合理，采用雙極膜處理能有效控制將皂化液中碳酸鹽轉(zhuǎn)化成碳酸氫鹽，同時(shí)還可以生成4?8wt％的堿進(jìn)行回用；采用高溫加熱脫碳處理，可以有效地將碳酸氫鹽分解成CO2，達(dá)到脫碳效果。2.較高的碳酸鹽脫除率，可以確保后續(xù)工藝中離子交換系統(tǒng)長(zhǎng)期高效、穩(wěn)定運(yùn)行，提高蛋氨酸生產(chǎn)產(chǎn)能；3.大幅度減少離交系統(tǒng)副產(chǎn)物硫酸鹽或鹽酸鹽的產(chǎn)生，同時(shí)減少堿消耗，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，降低運(yùn)行成本。
【專利說(shuō)明】
一種蛋氨酸鹽皂化液脫碳酸鹽工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于雙極膜電滲析技術(shù)在化工領(lǐng)域中的應(yīng)用，具體涉及一種蛋氨酸鹽皂化液脫碳酸鹽工藝技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]DL-蛋氨酸，分子式SC5H11NO2S，是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位之一，是必需氨基酸中唯一含有硫的氨基酸。它與生物體內(nèi)各種含硫化合物的代謝密切相關(guān)。當(dāng)缺乏蛋氨酸時(shí)，會(huì)引起食欲減退、生長(zhǎng)減緩或不增加體重、腎臟腫大和肝臟鐵堆積等現(xiàn)象，最后導(dǎo)致肝壞死或纖維化。它被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)、飼料工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)和化學(xué)工業(yè)。
[0003]2014年全球飼料產(chǎn)量增加，蛋氨酸整體供應(yīng)穩(wěn)定，需求增加，全球蛋氨酸產(chǎn)能約167萬(wàn)t，同比增長(zhǎng)25.56%，增長(zhǎng)主要來(lái)自亞洲地區(qū)。我國(guó)是世界第二大飼料生產(chǎn)國(guó)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年中國(guó)蛋氨酸進(jìn)口量約14.89萬(wàn)t，其中固體蛋氨酸進(jìn)口量為12.70萬(wàn)t，同比增長(zhǎng)5.38%。
[0004]合成蛋氨酸的方法主要有提取法、蛋白質(zhì)水解法、微生物法、合成法，其中以合成法為主，化學(xué)合成法是通過(guò)有機(jī)合成和化學(xué)工程相結(jié)合的技術(shù)制備蛋氨酸。具體工藝包括丙烯醛法和丙二酸酯法，而丙烯醛法可細(xì)分為氰醇法和海因法，其中海因法由于工藝流程簡(jiǎn)單，原料易得，布局合理、自動(dòng)化程度高，市場(chǎng)上合成蛋氨酸以海因法為主。海因法制備蛋氨酸，最原始工藝是將海因水解得到的蛋氨酸鹽皂化液通過(guò)添加濃硫酸或濃鹽酸直接制備蛋氨酸，但是成本高，濃酸用量大，廢水難處理。目前優(yōu)化后工藝是通過(guò)采用離子交換樹脂處理蛋氨酸鹽皂化液得到蛋氨酸，但是由于海因水解后蛋氨酸鹽皂化液中含有大量的碳酸鹽，所以在后續(xù)離交過(guò)程中，依然存在以下問(wèn)題:離子交換系統(tǒng)排氣較多，運(yùn)行不穩(wěn)定、副產(chǎn)物硫酸鹽或鹽酸鹽較多。
[0005]針對(duì)上述問(wèn)題，目前主要有以下一些優(yōu)化工藝:中國(guó)專利號(hào)CN104130169A、CN103922980A、CN103933861等均主要采用雙極膜直接將蛋氨酸鹽轉(zhuǎn)化成蛋氨酸和堿。但是
【申請(qǐng)人】經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)依然存在以下問(wèn)題:1.由于DL-蛋氨酸常溫下溶解度較低，采用雙極膜直接將蛋氨酸鹽轉(zhuǎn)化成蛋氨酸過(guò)程中，易結(jié)晶，膜片壽命短;2.雙極膜運(yùn)行過(guò)程中，酸室伴隨著C032—結(jié)合H+放出C02，大量的氣體存在容易造成膜表面電阻增大，容易燒膜，影響膜片壽命;3.為了降低結(jié)晶風(fēng)險(xiǎn)，需要對(duì)蛋氨酸鹽皂化液進(jìn)行較高倍數(shù)稀釋，一般至少約為3-5倍，因此雙極膜處理后得到的蛋氨酸濃度較低，需要繼續(xù)蒸發(fā)濃縮，運(yùn)行成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于:提供一種蛋氨酸鹽皂化液脫碳酸鹽工藝。首先，為確保雙極膜進(jìn)水水質(zhì)中蛋氨酸鹽濃度為7-lOwt %，需對(duì)皂化液進(jìn)行稀釋，采用微孔過(guò)濾預(yù)處理，防止顆粒雜質(zhì)進(jìn)入雙極膜系統(tǒng)，損壞膜片，其中微孔過(guò)濾孔徑大小約為0-50um;其次，采用雙極膜處理，以預(yù)處理工藝濾液為原水，過(guò)程中控制鹽室pH為8.0-10.0，可有效控制皂化液中碳酸鹽轉(zhuǎn)化成碳酸氫鹽;最后，采用高溫加熱脫碳處理，對(duì)雙極膜鹽室出水在100-150 °C下加熱10-30min，排出⑶2。其中碳酸鹽脫除率可達(dá)70-100%，可有效解決現(xiàn)有蛋氨酸生產(chǎn)工藝中離交系統(tǒng)排氣問(wèn)題，確保離交系統(tǒng)高效、穩(wěn)定運(yùn)行，提高蛋氨酸產(chǎn)能；同時(shí)，可有效減少離交系統(tǒng)副產(chǎn)物硫酸鹽或鹽酸鹽的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0007]一種蛋氨酸鹽皂化液脫碳酸鹽工藝，它對(duì)蛋氨酸鹽皂化液依次進(jìn)行如下步驟處理:
[0008]I)對(duì)待處理的蛋氨酸鹽皂化液進(jìn)行稀釋和過(guò)濾預(yù)處理；
[0009]2)利用雙極膜系統(tǒng)對(duì)步驟I)處理后的蛋氨酸鹽皂化液進(jìn)行處理，使皂化液中碳酸鹽轉(zhuǎn)化成碳酸氫鹽；
[0010]3)對(duì)步驟2)處理后的蛋氨酸鹽皂化液進(jìn)行高溫加熱脫碳處理。
[0011]在采用上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以采用以下進(jìn)一步的技術(shù)方案:
[0012]作為優(yōu)選，經(jīng)過(guò)步驟I)中處理后的蛋氨酸鹽皂化液中蛋氨酸鹽濃度為7-10wt %，將其作為步驟2)中雙極膜系統(tǒng)的進(jìn)水?？刂频鞍彼猁}皂化液中蛋氨酸鹽濃度是本工藝的關(guān)鍵因素之一，
【申請(qǐng)人】經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)鞍彼猁}濃度過(guò)高時(shí)，容易導(dǎo)致蛋氨酸鹽在雙極膜系統(tǒng)中結(jié)晶，導(dǎo)致膜片受損，后續(xù)工藝運(yùn)行效率和壽命大大降低。但皂化液也不能過(guò)度稀釋，否則會(huì)增加蒸發(fā)濃縮的成本。根據(jù)目前市場(chǎng)上蛋氨酸生產(chǎn)工藝物料情況，其中原水的稀釋倍數(shù)約為0-1.5倍。在步驟2)中，雙極膜系統(tǒng)以微孔過(guò)濾濾液為原水，雙極膜鹽室產(chǎn)生的H+結(jié)合C032—形成HC03—，堿室產(chǎn)生的0H—結(jié)合皂化液中迀移至堿室的陽(yáng)離子形成對(duì)應(yīng)堿。
[0013]作為優(yōu)選，所述的過(guò)濾預(yù)處理采用孔徑大小為0-50um的微孔過(guò)濾。采用微孔過(guò)濾可防止機(jī)械雜質(zhì)、固體大顆粒進(jìn)入雙極膜系統(tǒng)，損壞膜片。
[0014]作為優(yōu)選，步驟2)采用雙極膜處理過(guò)程中，控制鹽室pH為8.0-10.0。鹽室pH控制本工藝的關(guān)鍵因素之二，
【申請(qǐng)人】經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鹽室PH大于10.0時(shí)，碳酸鹽轉(zhuǎn)化率降低，導(dǎo)致最終蛋氨酸鹽皂化液碳酸鹽脫除率小于70% ;當(dāng)鹽室pH小于8.0時(shí)，鹽室容易產(chǎn)生CO2和結(jié)晶，影響雙極膜系統(tǒng)運(yùn)行。當(dāng)控制鹽室pH為8.0-10.0時(shí)，雙極膜系統(tǒng)中可有效控制皂化液中的C032—完全轉(zhuǎn)化成HC03—而不產(chǎn)生CO2，同時(shí)也不產(chǎn)生蛋氨酸的結(jié)晶。
[0015]作為優(yōu)選，步驟2)處理后，同時(shí)生成4_8wt%的堿，回用于海因水解工藝；同時(shí)，也可以對(duì)其繼續(xù)濃縮得到20-50wt%的堿，回用于海因制備過(guò)程中原料氰酸鹽的制備。
[0016]作為優(yōu)選，雙極膜采用的膜組件為板式膜組器，采用雙極膜加陽(yáng)膜的膜堆組合方式，膜材料具有優(yōu)異的耐化學(xué)穩(wěn)定性、抗污染性、高機(jī)械強(qiáng)度等，膜材料選自PE、PP、PS、PEEK、PVC、PES、PVDF 中一種或兩種。
[0017]作為優(yōu)選，步驟(3)中，采用高溫脫碳系統(tǒng)，加熱溫度為100-150°C，加熱時(shí)間為10-30min。具體可采用高溫反應(yīng)釜對(duì)雙極膜處理后的鹽室皂化液進(jìn)行高溫加熱，可有效控制皂化液中的碳酸氫鹽完全分解，產(chǎn)生CO2，達(dá)到脫碳效果。
[0018]作為優(yōu)選，雙極膜系統(tǒng)采用連續(xù)進(jìn)料方式，30-60%產(chǎn)水循環(huán)，其余連續(xù)外排進(jìn)入高溫加熱脫碳系統(tǒng)脫除CO2。
[0019]采用以上組合的技術(shù)特征處理后，蛋氨酸鹽皂化液中碳酸鹽的脫除率約為70-100%，其對(duì)應(yīng)皂化液中金屬陽(yáng)離子的脫除率約為50-65%，大大減少了后續(xù)離交系統(tǒng)副產(chǎn)物硫酸鹽或鹽酸鹽的產(chǎn)生。
[0020]作為優(yōu)選，第一次雙極膜和高溫脫碳處理之后，可重復(fù)進(jìn)行1-3次步驟2)的雙極膜處理和步驟3)的高溫脫碳處理，提高碳酸鹽脫除率。當(dāng)后續(xù)工藝對(duì)碳酸鹽的脫除率要求較高時(shí)，一般經(jīng)過(guò)多次的重復(fù)處理，可達(dá)到接近100%的脫除率。由此可見(jiàn)，本發(fā)明的方法能夠根據(jù)需要靈活地進(jìn)行組合。
[0021]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明工藝提出了一種蛋氨酸鹽皂化液脫碳酸鹽工藝，其具有以下技術(shù)效果:
[0022](I )、采用雙極膜技術(shù)處理蛋氨酸鹽皂化液，通過(guò)控制鹽室pH為8.0-10.0，可有效控制碳酸鹽轉(zhuǎn)化成碳酸氫鹽，而不產(chǎn)生CO2和結(jié)晶，雙極膜運(yùn)行穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)。
[0023](2)、采用高溫加熱脫碳技術(shù)，可有效將鹽室蛋氨酸鹽皂化液中生成的碳酸氫鹽進(jìn)行徹底分解，釋放C02，達(dá)到脫碳效果，其中可以利用工藝中多余能耗進(jìn)行加熱。
[0024](3)、雙極膜技術(shù)和高溫加熱脫碳技術(shù)工藝組合合理，采用連續(xù)進(jìn)料方式，銜接度和靈活性非常高，在第一次雙極膜處理和高溫脫碳處理之后，重復(fù)進(jìn)行1-3次雙極膜處理和高溫脫碳處理。
[0025](4)、處理后蛋氨酸鹽皂化液中碳酸鹽脫除率可達(dá)70-100%，可有效解決離交系統(tǒng)排氣問(wèn)題，確保離交系統(tǒng)高效、穩(wěn)定運(yùn)行，提高蛋氨酸產(chǎn)能；同時(shí)，較高地碳酸鹽脫除率，可有效減少蛋氨酸生產(chǎn)工藝中離交系統(tǒng)副產(chǎn)物硫酸鹽或鹽酸鹽的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明所涉及的雙極膜作用原理示意圖。
[0027]圖2為本發(fā)明一種蛋氨酸鹽皂化液脫碳酸鹽工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面將結(jié)合附圖2，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0029]實(shí)施例1
[°03°]蛋氨酸鹽阜化液原水成分主要為15wt%的蛋氨酸鈉，8wt%的碳酸鈉，Ippm有機(jī)物，其余為水。參照附圖2，首先為確保雙極膜進(jìn)水水質(zhì)中蛋氨酸鹽濃度要求，對(duì)皂化液進(jìn)行稀釋0.5倍，稀釋后蛋氨酸鈉皂化液成分主要為1wt %的蛋氨酸鈉，5.3wt %的碳酸鈉。然后采用5um的微孔濾袋對(duì)稀釋后的皂化液進(jìn)行過(guò)濾。
[0031 ]然后，濾液進(jìn)入雙極膜系統(tǒng)，鹽室C032—結(jié)合雙極膜產(chǎn)生的H+形成HC03—，鹽室皂化液中陽(yáng)離子透過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入堿室，結(jié)合雙極膜產(chǎn)生的0H—形成對(duì)應(yīng)的堿。其中控制酸室pH為8.0，有效控制將C032—完全轉(zhuǎn)化成HC03—而不產(chǎn)生CO2，同時(shí)也不產(chǎn)生蛋氨酸結(jié)晶。雙極膜堿室所產(chǎn)生的堿濃度約為7wt%，可以回用于海因水解工藝；也可以選擇繼續(xù)濃縮至50wt%，回用于海因制備過(guò)程中原料氰酸鹽的制備。雙極膜鹽室產(chǎn)水30-60%回流至鹽室儲(chǔ)罐，其余進(jìn)入高溫加熱脫碳系統(tǒng)。
[0032]最后，對(duì)雙極膜處理后的鹽室皂化液進(jìn)行高溫加熱，加熱溫度為150°C，加熱時(shí)間為lOmin，脫除⑶2，達(dá)到脫碳效果。一次脫碳后的皂化液冷卻至35°C后，重新進(jìn)入雙極膜系統(tǒng)和高溫加熱脫碳系統(tǒng)，第二次脫碳系統(tǒng)處理后蛋氨酸鹽皂化液進(jìn)入離交系統(tǒng)，制備蛋氨酸。
[0033]其中，蛋氨酸鈉皂化液中碳酸鈉去除率約為100%，對(duì)應(yīng)鈉離子去除率約為60%，從而副產(chǎn)物硫酸鈉減產(chǎn)60%。
[0034]實(shí)施例2
[0035]蛋氨酸鹽皂化液原水成分主要為16wt%的蛋氨酸鈉，10wt%的碳酸鈉，Ippm有機(jī)物，其余為水。參照附圖2，首先為確保雙極膜進(jìn)水水質(zhì)中蛋氨酸鹽濃度要求，對(duì)皂化液進(jìn)行稀釋1.3倍，稀釋后蛋氨酸鈉皂化液成分主要為7wt%的蛋氨酸鈉，4.3^%的碳酸鈉。然后采用5um的微孔濾袋對(duì)稀釋后的皂化液進(jìn)行過(guò)濾。
[0036]然后，濾液進(jìn)入雙極膜系統(tǒng)，鹽室C032—結(jié)合雙極膜產(chǎn)生的H+形成HC03—，鹽室皂化液中陽(yáng)離子透過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入堿室，結(jié)合雙極膜產(chǎn)生的0H—形成對(duì)應(yīng)的堿。其中控制酸室pH為10.0，有效控制將C032—完全轉(zhuǎn)化成HC03—而不產(chǎn)生⑶2，同時(shí)也不產(chǎn)生蛋氨酸結(jié)晶。雙極膜堿室所產(chǎn)生的堿濃度約為7wt%，可以回用于海因水解工藝；也可以選擇繼續(xù)濃縮至50wt%，回用于海因制備過(guò)程中原料氰酸鹽的制備。雙極膜鹽室產(chǎn)水30-60%回流至鹽室儲(chǔ)罐，其余進(jìn)入高溫加熱脫碳系統(tǒng)。
[0037]最后，對(duì)雙極膜處理后的鹽室皂化液進(jìn)行高溫加熱，加熱溫度為100°C，加熱時(shí)間為30min，脫除CO2，達(dá)到脫碳效果。最終處理后蛋氨酸鹽皂化液進(jìn)入離交系統(tǒng)，制備蛋氨酸。
[0038]其中，蛋氨酸鈉皂化液中碳酸鈉去除率約為70%，對(duì)應(yīng)鈉離子去除率約為45%，從而副產(chǎn)物硫酸鈉減產(chǎn)45%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種蛋氨酸鹽皂化液脫碳酸鹽工藝，其特征在于它對(duì)蛋氨酸鹽皂化液依次進(jìn)行如下步驟處理: 1)對(duì)待處理的蛋氨酸鹽皂化液進(jìn)行稀釋和過(guò)濾預(yù)處理； 2)利用雙極膜系統(tǒng)對(duì)步驟I)處理后的蛋氨酸鹽皂化液進(jìn)行處理，使皂化液中碳酸鹽轉(zhuǎn)化成碳酸氫鹽； 3)對(duì)步驟2)處理后的蛋氨酸鹽皂化液進(jìn)行高溫加熱脫碳處理。2.如權(quán)利要求1所述的一種蛋氨酸鹽皂化液脫碳酸鹽工藝，其特征在于經(jīng)過(guò)步驟I)中處理后的蛋氨酸鹽皂化液中蛋氨酸鹽濃度為7-1 Owt %。3.如權(quán)利要求1所述的一種蛋氨酸鹽皂化液脫碳酸鹽工藝，其特征在于所述的過(guò)濾預(yù)處理采用孔徑大小為0-50um的微孔過(guò)濾。4.如權(quán)利要求1所述的一種蛋氨酸鹽皂化液脫碳酸鹽工藝，其特征在于步驟2)采用雙極膜處理過(guò)程中，控制鹽室pH為8.0-10.0。5.如權(quán)利要求1所述的一種蛋氨酸鹽皂化液脫碳酸鹽工藝，其特征在于步驟2)處理后，同時(shí)生成4-8wt%的堿，回用于海因水解工藝或者對(duì)其繼續(xù)濃縮得到20-50wt%的堿，回用于海因制備過(guò)程中原料氰酸鹽的制備。6.如權(quán)利要求1所述的一種蛋氨酸鹽皂化液脫碳酸鹽工藝，其特征在于雙極膜采用的膜組件為板式膜組器，采用雙極膜加陽(yáng)膜的膜堆組合方式，膜材料選自PE、PP、PS、PEEK、PVC、PES、PVDF中一種或兩種。7.如權(quán)利要求1所述的一種蛋氨酸鹽皂化液脫碳酸鹽工藝，其特征在于步驟(3)中，采用高溫脫碳系統(tǒng)，加熱溫度為100-150°C，加熱時(shí)間為10-30min。8.如權(quán)利要求1所述的一種蛋氨酸鹽皂化液脫碳酸鹽工藝，其特征在于雙極膜系統(tǒng)采用連續(xù)進(jìn)料方式，30-60 %產(chǎn)水循環(huán)，其余連續(xù)外排進(jìn)入高溫加熱脫碳系統(tǒng)脫除CO2。9.如權(quán)利要求1所述的一種蛋氨酸鹽皂化液脫碳酸鹽工藝，其特征在于第一次雙極膜和高溫脫碳處理之后，可重復(fù)進(jìn)行1-3次雙極膜處理和高溫脫碳處理。
【文檔編號(hào)】C02F103/36GK106040001SQ201610371362
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年5月30日
【發(fā)明人】譚俊, 何晟, 余詩(shī)華, 彭云龍
【申請(qǐng)人】杭州藍(lán)然環(huán)境技術(shù)有限公司