本發(fā)明屬于化工領域，具體涉及一種氰乙酸的分離純化方法。

背景技術：

氰乙酸是生產(chǎn)醫(yī)藥、染料、農藥的重要中間體，用于生產(chǎn)丙二酸、氰乙酸酯、丙二酸酯、α-氰基丙烯酸甲酯、維生素B6、咖啡因以及霜尿氰。傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝是以氯乙酸、碳酸鈉、氰化鈉為原料，經(jīng)中和、氰化、酸化、減壓脫水而得。但是通過該方法得到的固體氰乙酸產(chǎn)品的含量只有90％左右，其中水分含量和鹽含量均較高，使其應用受到了限制，而該方法分離得到的氯化鈉含有氯乙酸，導致氯乙酸的損失率較高。再者，氰乙酸混合溶液中氰乙酸濃度低、水和鹽的含量高，因此濃縮過程需消耗大量的蒸汽，而且在蒸發(fā)后期因氯化鈉大量析出，傳熱差，極易使氰乙酸分解。

為解決上述氰乙酸濃度低蒸汽消耗量大的問題，CN201110275736.6公開了一種氰乙酸的制備方法，用氯化氫氣體代替鹽酸對氰乙酸鈉溶液進行中和，從而減少水的加入量提高氰乙酸的含量，大大降低了蒸汽消耗，從而降低了生產(chǎn)成本，但是同樣面臨問題是氰乙酸的損失較大，分離出的氰乙酸和氯化鈉含量低，尤其是氰乙酸中還殘留一定量的氯化鈉，并且分離出的氯化鈉含有氰乙酸。

為解決氰乙酸溶液蒸發(fā)濃縮后期含鹽量高、氰乙酸分解的問題，專利CN201110275737.0公開了一種連續(xù)脫水制備氰乙酸的方法，將氰乙酸經(jīng)中和、氰化、酸化等氰乙酸水溶液后，采用多效蒸發(fā)與強制循環(huán)相耦合連續(xù)脫水，并在脫水過程中除去不斷析出的氯化鈉制備所述氰乙酸，用多效蒸發(fā)制備氰乙酸，不僅使蒸汽消耗降低，且每一步進行時都過濾氯化鈉，這樣，析出的氯化鈉可以及時過濾除去，降低了固液比，更有利于過濾設備的選擇，操作簡單、設備利用率高、蒸汽消耗低、并且脫水時間短、氰乙酸收率高，得到含量為70％左右氰乙酸成品，氰乙酸收率大于98％。但是該方法缺點是分離出的氰乙酸中含有氯化鈉較高，分離得到的氯化鈉含有氰乙酸較高，導致氰乙酸的損失量較大。

專利CN200810052135.7公開了一種高純度固體氰基乙酸的制備方法：氯乙酸經(jīng)過中和、氰化、鹽酸中和得到氰乙酸和氯化鈉的混合物；然后用酯類溶劑對上述混合溶液進行萃取，萃取液減壓蒸發(fā)濃縮得到高純度固體氰乙酸。但是該方法所用有機溶劑量大(溶劑與混合液的比例為1-5:1，萃取次數(shù)4-8次，操作繁瑣，而大量有機溶劑的使用必然有機溶劑損失、有機溶劑回收利用、有機溶劑污染等系列問題，這就造成氯乙酸的生產(chǎn)成本增加。

為了解決氰乙酸的熱分解、氯化鈉中含氰乙酸高、氰乙酸水溶液中氯化鈉含量高以及氰乙酸與氯化鈉分離困難等問題，專利CN201510810110.9公開了一種利用連續(xù)色譜分離純化氰乙酸和無機鹽的方法，雖然該方法能夠較好的將氰乙酸與氯化鈉分離，但是工藝整體水量較大，物料各組分經(jīng)過色譜分離后，其濃度都被稀釋近2倍，這必然導致后續(xù)濃縮能耗較高，設備投資較大。

由上述研究現(xiàn)狀可知，如何有效的解決氰乙酸的熱分解、氯化鈉中含氰乙酸高、氰乙酸水溶液中氯化鈉含量高以及氰乙酸與氯化鈉分離困難是重點關注的問題。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種操作簡單、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品收率高、三廢量少、能耗低的氯乙酸的分離純化方法。

本發(fā)明具體提供了如下的技術方案：

一種氰乙酸的分離純化方法，包括如下步驟：

將含有氰乙酸和無機氯鹽的混合液進入均相膜電滲析，進行脫鹽處理直至淡室中的鹽降低至3％-7wt％；再將淡室中溶液進行異相膜電滲析深度除鹽，直至淡室中的鹽降低至低于0.1wt％；得到淡室中的氰乙酸水溶液以及濃室的鹽水溶液。

優(yōu)選的，所述混合液由以下方法制得：

1)氰化反應：堿金屬氰化物與氯乙酸進行氰化反應，生成氰乙酸鹽和無機氯鹽混合液；

2)酸化：向步驟(1)的混合液中加入HCl酸化，得到氰乙酸和無機氯鹽混合液，再經(jīng)過脫色得到澄清透明的含無機氯鹽的氰乙酸水溶液。

進一步，所述堿金屬氰化物為氰化鈉、氰化鉀、氰化鈣中的一種或者多種。

進一步，所述堿金屬氰化物與氯乙酸的投料摩爾比為1.01-1.10:1.0。

進一步，均相膜和異相膜電滲析過程通過加入有機酸或者無機酸保持料液pH為1.0～2.0。

進一步，所述無機酸為硫酸、鹽酸、或磷酸。

更進一步，所述無機酸為鹽酸。

進一步，均相膜和異相膜電滲析過程保持料液溫度不高于40℃。

更進一步，均相膜和異相膜電滲析過程保持料液溫度為20℃-35℃。

進一步，所述方法還包括將氰乙酸水溶液進一步濃縮結晶得氰乙酸產(chǎn)品，將濃室的鹽水溶液進一步濃縮得無機鹽。

本發(fā)明的有益效果在于：與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的制備氰乙酸的方法是利用均相膜電滲析和異相膜電滲析合理的結合解決傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝中氰乙酸與無機鹽分離困難的問題，較其單一使用均相膜或者異相膜電滲析，兩者的有機結合進行脫鹽，克服兩者本身的應用缺陷。將均相膜電滲析和異相膜電滲析用于氰乙酸脫鹽領域，具有選擇性高、分離度高，與色譜脫鹽項目相比，均相膜電滲析和異相膜電滲析處理含氯化鈉的氰乙酸水溶液不需要進行稀釋，減少了后續(xù)純化濃縮所需的能耗、操作簡單、氰乙酸脫鹽率高、成本低廉、無氰乙酸分解、無大量的酸性廢水排放、綠色環(huán)保、副產(chǎn)的氯化鈉純度高、氰乙酸收率高等優(yōu)點。

附圖說明

為了使本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖：

圖1為電滲析基本排布方式原理圖。

具體實施方式

下面對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規(guī)條件或按照制造廠商所建議的條件。

其中圖1為電滲析基本排布方式原理圖。

實施例1

稱取1425克質量分數(shù)為40％的羥基乙腈(10.0mol)和708.3克質量分數(shù)為60％氨水(25mol)混合后加入管式反應器中，反應溫度控制在70℃-80℃，反應壓力為1.2-1.5MPa，物料在管式反應器中保留時間為15分鐘，管式反應器的出口直接與水解反應器相連，水解反應器中加入1200克質量分數(shù)為40％氫氧化鈉水溶液(12mol)，先升溫至70℃；管式反應器出口流出的氨基乙腈和亞氨基二乙腈的氨化液直接流加至氫氧化鈉水溶液中，在氨化液水解過程中保持微負壓條件下脫氨，15分鐘后，升溫至100℃，保溫3小時，得到甘氨酸鈉和亞氨基二乙酸二鈉的水溶液，進行排氨處理，使其水解液氨的含量低于0.01％，得到的甘氨酸鈉和亞氨基二乙酸二鈉的水溶液共計2500克，分析其中甘氨酸的含量為17.64％，亞氨基二乙酸的含量為10.44％，甘氨酸與亞氨基二乙酸的摩爾比為3:2，羥基乙腈轉化為甘氨酸和亞氨基二乙酸的轉化率達到98％。

向上述脫氨后的水解液中加入質量分數(shù)為98％的濃硫酸495克，pH為5.7，加入活性炭進行脫色，脫色后得到淡黃色透明的含硫酸鈉、亞氨基二乙酸一鈉鹽的甘氨酸水溶液共計2990克；脫色后物料經(jīng)過精密過濾器直接進入均相膜電滲析，進行脫鹽處理，脫鹽溫度控制在35℃，淡室中的鹽降低至3％-7％，再進行異相膜電滲析深度除鹽，直至淡室中的鹽降低至0.05％，得到甘氨酸水溶液，經(jīng)過濃縮、結晶，得到甘氨酸產(chǎn)品，甘氨酸結晶母液循環(huán)至下批次甘氨酸水溶液濃縮結晶步驟，甘氨酸截留率達到98％以上，鹽的去除率達到99％以上，共計得到甘氨酸產(chǎn)品432.2克，純度為99.9％，其中硫酸鈉含量為0.002％，IDA的含量為0.001％；

濃室的鹽水溶液為含有IDA-Na的硫酸鈉水溶液經(jīng)濃縮得到無水硫酸鈉，含有IDA-Na的硫酸鈉母液加酸酸化至pH為1左右，在35℃條件下結晶、抽濾、水洗、干燥得到亞氨基二乙酸產(chǎn)品，其純度為97％，取亞氨基二乙酸后的硫酸鈉母液循環(huán)至下批次IDA-Na的硫酸鈉母液濃縮步驟，共計得到亞氨基二乙酸269.1克。

實施例2

稱取1140克質量分數(shù)為50％的羥基乙腈(10.0mol)和566.7克質量分數(shù)為60％氨水(20mol)混合后加入管式反應器中，反應溫度控制在70℃-80℃，反應壓力為1.0-1.2MPa,物料在管式反應器中保留時間為15分鐘，管式反應器的出口直接與水解反應器相連，水解反應器中加入1200克質量分數(shù)為40％氫氧化鈉水溶液(12mol)，先升溫至70℃；管式反應器出口流出的氨基乙腈和亞氨基二乙腈的氨化液直接流加至氫氧化鈉水溶液中，在氨化液水解過程中保持微負壓條件下脫氨，15分鐘后，升溫至100℃，保溫3小時，得到甘氨酸鈉和亞氨基二乙酸二鈉的水溶液，進行排氨處理，使其水解液氨的含量低于0.01％，得到的甘氨酸鈉和亞氨基二乙酸二鈉的水溶液共計2000克，分析其中甘氨酸的含量為18.56％，亞氨基二乙酸的含量為16.47％，甘氨酸與亞氨基二乙酸的摩爾比為1:1，羥基乙腈轉化為甘氨酸和亞氨基二乙酸的轉化率達到99％。

向上述脫氨后的水解液中加入98％的濃硫酸495克，pH為5.5，加入活性炭進行脫色，脫色后得到淡黃色透明的含硫酸鈉、亞氨基二乙酸一鈉鹽的甘氨酸水溶液共計2490克；脫色后物料經(jīng)過精密過濾器直接進入均相膜電滲析，進行脫鹽處理，脫鹽溫度控制在35℃，淡室中的鹽降低至3％-7％，再進行異相膜電滲析深度除鹽，直至淡室中的鹽降低至0.03％，得到甘氨酸水溶液，經(jīng)過濃縮、結晶，得到甘氨酸產(chǎn)品，甘氨酸結晶母液循環(huán)至下批次甘氨酸水溶液濃縮結晶步驟，甘氨酸截留率達到98％以上，鹽的去除率達到99％以上，共計得到甘氨酸產(chǎn)品371.25克，純度為99.9％，其中硫酸鈉含量為0.002％，IDA的含量為0.001％；

濃室的鹽水溶液為含有IDA-Na的硫酸鈉水溶液經(jīng)濃縮得到無水硫酸鈉，含有IDA-Na的硫酸鈉母液加酸酸化至pH為1左右，在35℃條件下結晶、抽濾、水洗、干燥得到亞氨基二乙酸產(chǎn)品，其純度為97％，取亞氨基二乙酸后的硫酸鈉母液循環(huán)至下批次IDA-Na的硫酸鈉母液濃縮步驟，共計得到亞氨基二乙酸339.6克。

實施例3

稱取1425克質量分數(shù)為40％的羥基乙腈(10.0mol)，然后通入425克氨氣(25mol)混合后加入管式反應器中，反應溫度控制在70℃-80℃，反應壓力為1.5-1.8MPa，物料在管式反應器中保留時間為10分鐘，管式反應器的出口直接與水解反應器相連，水解反應器中加入1760克25％氫氧化鈉水溶液(11mol),氫氧化鈉水溶液先升溫至70℃；管式反應器出口流出的氨基乙腈和亞氨基二乙腈的氨化液直接流加至氫氧化鈉水溶液中，在氨化液水解過程中保持微負壓條件下脫氨，10分鐘后，升溫至100℃，保溫2.5小時，得到甘氨酸鈉和亞氨基二乙酸二鈉的水溶液，進行排氨處理，使其水解液氨的含量低于0.01％，得到的甘氨酸鈉和亞氨基二乙酸二鈉的水溶液共計2500克，分析其中甘氨酸的含量為17.64％，亞氨基二乙酸的含量為10.44％，甘氨酸與亞氨基二乙酸的摩爾比為3:2，羥基乙腈轉化為甘氨酸和亞氨基二乙酸的轉化率達到98％。

向上述脫氨后的水解液中加入質量分數(shù)為98％的濃硫酸495克，pH為5.7，加入活性炭進行脫色，脫色后得到淡黃色透明的含硫酸鈉、亞氨基二乙酸一鈉鹽的甘氨酸水溶液共計2990克；脫色后物料經(jīng)過精密過濾器直接進入均相膜電滲析，進行脫鹽處理，脫鹽溫度控制在35℃，淡室中的鹽降低至3％-7％，再進行異相膜電滲析深度除鹽，直至淡室中的鹽降低至0.05％，得到甘氨酸水溶液，經(jīng)過濃縮、結晶，得到甘氨酸產(chǎn)品，甘氨酸結晶母液循環(huán)至下批次甘氨酸水溶液濃縮結晶步驟，甘氨酸截留率達到98％以上，鹽的去除率達到99％以上，共計得到甘氨酸產(chǎn)品432.2克，純度為99.9％，其中硫酸鈉含量為0.002％，IDA的含量為0.001％；

濃室的鹽水溶液為含有IDA-Na的硫酸鈉水溶液經(jīng)濃縮得到無水硫酸鈉，含有IDA-Na的硫酸鈉母液加酸酸化至pH為1左右，在35℃條件下結晶、抽濾、水洗、干燥得到亞氨基二乙酸產(chǎn)品，其純度為97％，取亞氨基二乙酸后的硫酸鈉母液循環(huán)至下批次IDA-Na的硫酸鈉母液濃縮步驟，共計得到亞氨基二乙酸269.1克。

實施例4

稱取1140克質量分數(shù)為40％的羥基乙腈(10.0mol)和850克質量分數(shù)為40％氨水(20mol)混合后加入管式反應器中，反應溫度控制在70℃-80℃，反應壓力為1.0-1.2MPa，物料在管式反應器中保留時間為40分鐘，管式反應器的出口直接與水解反應器相連，水解反應器中加入960克質量分數(shù)為50％氫氧化鈉水溶液(12mol)，先升溫至80℃；管式反應器出口流出的氨基乙腈和亞氨基二乙腈的氨化液直接流加至氫氧化鈉水溶液中，在氨化液水解過程中保持微負壓條件下脫氨，15分鐘后，升溫至100℃，保溫3小時，得到甘氨酸鈉和亞氨基二乙酸二鈉的水溶液，進行排氨處理，使其水解液氨的含量低于0.01％，得到的甘氨酸鈉和亞氨基二乙酸二鈉的水溶液共計2100克，分析其中甘氨酸的含量為16.43％，亞氨基二乙酸的含量為14.58％，甘氨酸與亞氨基二乙酸的摩爾比為1:1，羥基乙腈轉化為甘氨酸和亞氨基二乙酸的轉化率達到92％。

向上述脫氨后的水解液中加入質量分數(shù)為98％的濃硫495克，pH為5.5，加入活性炭進行脫色，脫色后得到淡黃色透明的含硫酸鈉、亞氨基二乙酸一鈉鹽的甘氨酸水溶液共計2591克；脫色后物料經(jīng)過精密過濾器直接進入均相膜電滲析，進行脫鹽處理，脫鹽溫度控制在35℃，淡室中的鹽降低至3％-7％，再進行異相膜電滲析深度除鹽，直至淡室中的鹽降低至0.03％，得到甘氨酸水溶液，經(jīng)過濃縮、結晶，得到甘氨酸產(chǎn)品，甘氨酸結晶母液循環(huán)至下批次甘氨酸水溶液濃縮結晶步驟，甘氨酸截留率達到98％以上，鹽的去除率達到99％以上，共計得到甘氨酸產(chǎn)品345克，純度為99.9％，其中硫酸鈉含量為0.002％，IDA的含量為0.001％；

濃室的鹽水溶液為含有IDA-Na的硫酸鈉水溶液經(jīng)濃縮得到無水硫酸鈉，含有IDA-Na的硫酸鈉母液加酸酸化至pH為1左右，在35℃條件下結晶、抽濾、水洗、干燥得到亞氨基二乙酸產(chǎn)品，其純度為96％，取亞氨基二乙酸后的硫酸鈉母液循環(huán)至下批次IDA-Na的硫酸鈉母液濃縮步驟，共計得到亞氨基二乙酸318.9克。

最后說明的是，以上優(yōu)選實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實施例已經(jīng)對本發(fā)明進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權利要求書所限定的范圍。