戊二胺純化系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及化工設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種用于工業(yè)化生產(chǎn)1，5-戊二胺的純化系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]1，5-戊二胺的主要用途包括用于高聚物的制備，用作有機合成中間體、環(huán)氧樹脂固化劑等，也可用于生物研宄。其中，合成尼龍聚合物是戊二胺的一個重要應(yīng)用，從1，5-戊二胺出發(fā)，可以合成尼龍56或全生物基的尼龍產(chǎn)品尼龍510，這些產(chǎn)品可以應(yīng)用在電子電器、機械設(shè)備、汽車部件等日常生產(chǎn)生活的多個方面。
[0003]生物法生產(chǎn)戊二胺是指戊二胺是經(jīng)直接發(fā)酵生產(chǎn)或賴氨酸經(jīng)脫羧酶脫羧生產(chǎn)，然后從原料液中分離得到目標產(chǎn)物。目前，通過生物法制備的戊二胺粗品多是戊二胺的鹽溶液，如硫酸鹽、鹽酸鹽等，然后加入氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氨等堿性物質(zhì)得到戊二胺以及鹽，將戊二胺分離即可得到純化后的戊二胺產(chǎn)品，分離的方法可采用萃取、蒸發(fā)等多種方式。然而，目前生物法制備戊二胺在國內(nèi)外正處于起步階段，尚無工業(yè)化規(guī)模的生產(chǎn)，對戊二胺成品的制備研宄較少，對戊二胺粗品進行分離、純化、濃縮、精餾的裝置和系統(tǒng)也鮮有報道。現(xiàn)有的化工系統(tǒng)沒有專門針對戊二胺純化的設(shè)計，勢必影響戊二胺的生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品質(zhì)量。由于戊二胺有一定的腐蝕性，其發(fā)酵液成分復(fù)雜，其中會含有大量有機/無機雜質(zhì)，其分離難度很大，因此直接套用現(xiàn)有技術(shù)中分離和純化其他化學(xué)品的生產(chǎn)方法和生產(chǎn)設(shè)備，會導(dǎo)致蒸發(fā)戊二胺時生產(chǎn)效率較低，生產(chǎn)成本較高，不僅不能得到很好的分離、純化效果，而且在生產(chǎn)戊二胺過程中會產(chǎn)生大量的鹽，對設(shè)備的損傷較大，維修費用較高，因此不適用于實際生產(chǎn)，嚴重制約了戊二胺在尼龍生產(chǎn)以及其他領(lǐng)域上的應(yīng)用，因此，戊二胺的工業(yè)化生產(chǎn)對于純化系統(tǒng)有著更高的要求，需要開發(fā)與工藝相配套的設(shè)備來進行戊二胺的分離純化。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為克服戊二胺工業(yè)化生產(chǎn)中缺少有效純化系統(tǒng)的缺陷，本實用新型的目的是提供一種戊二胺純化系統(tǒng)。
[0005]本實用新型提供的戊二胺純化系統(tǒng)包括依次連接的反應(yīng)罐、固液分離裝置、蒸發(fā)裝置、冷凝裝置和收集罐。
[0006]其中，所述蒸發(fā)裝置為刮板式蒸發(fā)器。
[0007]其中，所述冷凝裝置還連接有真空泵。
[0008]其中，所述冷凝裝置和所述真空泵之間設(shè)有緩沖罐。
[0009]其中，所述固液分離裝置為離心機。
[0010]其中，所述反應(yīng)罐分別連接有用于輸送戊二胺粗品和堿液的管路。
[0011]其中，所述固液分離裝置還連接有固體雜質(zhì)收集罐。
[0012]本實用新型提供的純化系統(tǒng)中，首先在反應(yīng)罐中使戊二胺鹽粗品與堿性物質(zhì)進行反應(yīng)，得到鹽和游離戊二胺的水溶液，然后進入固液分離裝置中除去固體雜質(zhì)，剩余的混合溶液進入蒸發(fā)裝置中，在其中蒸發(fā)戊二胺和水的混合蒸汽進入冷凝裝置中，在真空下冷卻得到提純后的戊二胺水溶液，收集至收集罐即得到戊二胺產(chǎn)品。
[0013]本實用新型提供的純化系統(tǒng)針對生物法生產(chǎn)戊二胺進行特別設(shè)計，設(shè)計結(jié)構(gòu)合理，能直接、有效地對戊二胺粗品進行蒸發(fā)提純，生產(chǎn)效率高，所得戊二胺產(chǎn)品純度高，而且設(shè)備不易受腐蝕，能耗小、成本低，特別適用于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。
[0014]本實用新型中所提到的戊二胺均指1，5-戊二胺。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型所述戊二胺純化系統(tǒng)的組成示意圖；
[0016]其中，附圖標記說明如下:1、反應(yīng)罐；2、固液分離裝置；3、蒸發(fā)裝置；4、冷凝裝置；5、收集罐；6、緩沖罐；7、真空泵；8、戊二胺粗品管路；9、堿液管路；10、固體雜質(zhì)收集罐。
【具體實施方式】
[0017]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將進一步描述本實用新型的示例性實施例的技術(shù)方案。
[0018]本實用新型提供一種戊二胺純化系統(tǒng)，如圖1所示，按照管路流向包括依次連接的反應(yīng)罐1、固液分離裝置2、蒸發(fā)裝置3、冷凝裝置4和收集罐5。
[0019]上述戊二胺純化系統(tǒng)工作時，通過生物法制備的戊二胺鹽粗品(該粗品經(jīng)濃縮后，戊二胺濃度一般為20?40wt% )和堿液分別輸送至反應(yīng)罐I中，在其中反應(yīng)得到戊二胺和鹽，形成含有游離戊二胺的第一混合溶液，除游離戊二胺外，第一混合溶液中還包括戊二胺鹽粗品中含有的發(fā)酵或酶轉(zhuǎn)化步驟帶入的菌體、鹽等固體雜質(zhì)，以及加堿后帶來的難溶性鹽或未反應(yīng)的堿性物質(zhì)，為保證后續(xù)蒸發(fā)的順利進行，需將第一混合溶液中的固體雜質(zhì)進行分離。第一混合溶液進入固液分離裝置2中進行固液分離，第一混合溶液中的固體雜質(zhì)被分離出來，得到含有戊二胺的第二混合溶液。第二混合溶液再進入蒸發(fā)裝置3中進行分離，通過蒸發(fā)裝置加熱，第二混合溶液中的水和戊二胺形成混合蒸汽?；旌险羝M入冷凝裝置4中，混合蒸汽通過冷凝裝置4冷凝，冷凝溫度介于戊二胺和水的沸點之間，通常設(shè)定為60?150攝氏度，因此，通過冷凝作用可以得到純度和濃度較高的戊二胺水溶液，而剩余水蒸氣則可直接排出。戊二胺水溶液則由收集罐5收集儲存，收集得到的戊二胺水溶液濃度可達56%以上，甚至可達67%以上。在根據(jù)本實用新型的戊二胺純化系統(tǒng)的一個實施方式中，固液分離裝置2用于將混合溶液中的固體雜質(zhì)分離出來，固液分離裝置可以為化工領(lǐng)域任意種類的離心機，還可以為板框過濾機、布袋式過濾器、膜過濾分離裝置等常見的固液分離裝置，考慮工業(yè)實用性及成本控制，本實用新型優(yōu)選使用工業(yè)離心機。
[0020]在根據(jù)本實用新型的戊二胺純化系統(tǒng)的一個實施方式中，蒸發(fā)裝置3可以為刮板式蒸發(fā)器，刮板式蒸發(fā)器換熱面積大，換熱效率高，能有效提升蒸發(fā)效率，節(jié)省熱能。刮板蒸發(fā)器的溫度可設(shè)定為I1?200°c，蒸發(fā)壓力可設(shè)定為-0.09MPa?OMPa(表壓)。
[0021]在根據(jù)本實用新型的戊二胺純化系統(tǒng)的一個實施方式中，冷凝裝置4可以為化工領(lǐng)域常見的冷凝器。
[0022]在根據(jù)本實用新型的戊二胺純化系統(tǒng)的一個實施方式中，冷凝裝置4還連接有真空泵7，真空泵7可以使冷凝裝置內(nèi)形成負壓，使冷凝效果更好。
[0023]在根據(jù)本實用新型的戊二胺純化系統(tǒng)的一個實施方式中，冷凝裝置4和真空泵7之間還可設(shè)有緩沖罐6，緩沖罐6可增加冷凝裝置4盛裝混合蒸汽的容積，提高冷凝處理能力。
[0024]在根據(jù)本實用新型的戊二胺純化系統(tǒng)的一個實施方式中，反應(yīng)罐I連接有分別用于輸送戊二胺粗品的管路8和輸送堿液的管路9。
[0025]在根據(jù)本實用新型的戊二胺純化系統(tǒng)的一個實施方式中，離心裝置2還連接有固體雜質(zhì)收集罐10，通過離心裝置2分離出的固體雜質(zhì)可進一步通過收集罐10收集后處理或回收。
[0026]實施例
[0027]含有戊二胺硫酸鹽的酶轉(zhuǎn)化液(用賴氨酸硫酸鹽制備得到)，濃縮后經(jīng)氣相法測定其中的戊二胺濃度為22% (質(zhì)量百分比濃度，如無說明以下均為質(zhì)量百分比濃度)。
[0028]采用本實用新型提供的純化系統(tǒng)，首先將戊二胺鹽酶轉(zhuǎn)化液、50%的氫氧化鈉水溶液通過管路分別輸送至反應(yīng)罐中，反應(yīng)罐中的混合物料PH值大于13.5，在其中氫氧化鈉與戊二胺硫酸鹽反應(yīng)得到去質(zhì)子化的游離戊二胺以及硫酸鈉，形成含有戊二胺和硫酸鈉鹽的第一混合溶液。第一混合溶液進入離心機中，將其中的菌體、鹽等固體雜質(zhì)分離出來得到含有戊二胺和硫酸鈉的第二混合溶液，分離的固體雜質(zhì)由固體雜質(zhì)收集罐收集。第二混合溶液再進入刮板蒸發(fā)器中進行分離，蒸發(fā)器的溫度設(shè)定為180°C、壓力設(shè)定為-0.085Mpa，第二混合溶液中的水和戊二胺形成混合蒸汽?；旌险羝M入冷凝器中冷凝混合蒸汽，冷凝溫度設(shè)為150°C左右，介于戊二胺冷凝溫度和水冷凝溫度之間，通過冷凝作用，戊二胺蒸汽及少部分水蒸汽被冷凝成液態(tài)，形成濃度為大于67%的戊二胺水溶液，并由收集罐收集儲存，而剩余的水蒸汽則直接進行排放或回收。
[0029]本實用新型提供的純化系統(tǒng)有效針對工業(yè)化生產(chǎn)戊二胺而設(shè)計，純化效率高，相對于不同濃度的戊二胺鹽粗品而言所得戊二胺濃度可達67%甚至更高，戊二胺的純度好，能滿足工業(yè)級使用、經(jīng)純化后的戊二胺溶液可直接用于尼龍聚合，也可作為精餾的預(yù)備步驟，以達到更高級別的純度要求，此外，純化系統(tǒng)對于固液分離裝置、蒸發(fā)裝置等設(shè)備的負荷較小，不易腐蝕設(shè)備，運行成本低，不僅節(jié)能且能提高生產(chǎn)效率?？傊捎帽緦嵱眯滦偷募兓到y(tǒng)能夠高效率、高質(zhì)量、低成本生產(chǎn)戊二胺純品，具有工業(yè)化應(yīng)用的巨大價值。
[0030]雖然為了說明本實用新型，已經(jīng)公開了本實用新型的優(yōu)選實施方案，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解，在不脫離權(quán)利要求書所限定的本實用新型構(gòu)思和范圍的情況下，可以對本實用新型做出各種修改、添加和替換。
【主權(quán)項】
1.一種1，5-戊二胺純化系統(tǒng)，包括收集罐，其特征在于，還包括依次連接的反應(yīng)罐、固液分離裝置、蒸發(fā)裝置和冷凝裝置，其中所述收集罐與所述冷凝裝置相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的1，5-戊二胺純化系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸發(fā)裝置為刮板式蒸發(fā)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的1，5-戊二胺純化系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凝裝置還連接有真空泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的1，5-戊二胺純化系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凝裝置和所述真空泵之間設(shè)有緩沖罐。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的1，5-戊二胺純化系統(tǒng)，其特征在于，所述固液分離裝置為離心機。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的1，5-戊二胺純化系統(tǒng)，其特征在于，所述反應(yīng)罐分別連接有用于輸送1，5-戊二胺粗品和堿液的管路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的1，5-戊二胺純化系統(tǒng)，其特征在于，所述固液分離裝置還連接有固體雜質(zhì)收集罐。
【專利摘要】本實用新型提供了一種戊二胺純化系統(tǒng)，包括依次連接的反應(yīng)罐、固液分離裝置、蒸發(fā)裝置、冷凝裝置和收集罐。本實用新型提供的純化系統(tǒng)針對生物法生產(chǎn)戊二胺進行設(shè)計，結(jié)構(gòu)合理，能直接、有效地對戊二胺粗品進行蒸發(fā)提純，生產(chǎn)效率高，所得戊二胺產(chǎn)品純度高，而且設(shè)備不易受腐蝕，能耗小，成本低，特別適用于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。
【IPC分類】C07C209-84, C07C211-09
【公開號】CN204400883
【申請?zhí)枴緾N201420807159
【發(fā)明人】秦兵兵, 劉馳, 郭善詩, 戴端芳, 侯本良
【申請人】上海凱賽生物技術(shù)研發(fā)中心有限公司, 凱賽生物產(chǎn)業(yè)有限公司, 山東凱賽生物科技材料有限公司, 凱賽（金鄉(xiāng)）生物材料有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2014年12月17日