CN106442607A - 一种调控甘氨酸冷却结晶出晶点温度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于化工结晶技术领域，具体涉及一种调控甘氨酸冷却结晶出晶点温度的方法，具体工艺为，将甘氨酸和去离子水按一定比例加入结晶器内，完全溶解后加入适宜的添加剂，待添加剂完全溶解，以一定的搅拌速率和一定的降温速率进行控温冷却结晶，观察并记录甘氨酸出晶点温度。本发明提供的调控甘氨酸冷却结晶出晶点温度的方法能有效地控制甘氨酸溶液过饱和度，控制甘氨酸出晶点温度，从而为优化甘氨酸结晶工艺提供基础。

Description

一种调控甘氨酸冷却结晶出晶点温度的方法
技术领域
本发明属于化工结晶技术领域，具体涉及一种调控甘氨酸冷却结晶出晶点温度的方法。
背景技术
甘氨酸(Glycine,CAS·NO.56-40-6)，又名氨基乙酸或乙氨酸，分子式为C2H5NO2，相对分子质量为75.07，是结构最简单的氨基酸。固态的甘氨酸为白色晶体或类白色结晶性粉末，无臭，无毒，相对密度1.607，熔点232～236℃(分解)，易溶于水，极难溶于乙醇，几乎不溶于丙酮、***，微溶于吡啶，与盐酸反应生成盐酸盐。其分子结构式如下：
已知甘氨酸有α，β，γ三种晶型，其中γ-晶型最稳定，α-晶型处于亚稳态，β-晶型很不稳定，在潮湿环境中极易向α-型和γ-型转变。三种晶型可由红外光谱和X-射线衍射加以区分。
甘氨酸作为一种重要的精细化工中间体，广泛地应用于农药、医药、食品、饲料、日用化工等领域。
目前，国内外生产的甘氨酸在质量上，还存在着晶体形态差，晶形不完整；多为α-晶型和γ-晶型共存的混晶状态，产品性质不稳定；在储运过程中，晶型的相互转化导致结块团聚，使用不便；产品粒度分布不均匀。这就严重制约了我国甘氨酸产品的出口和应用。
甘氨酸冷却结晶过程中出晶点温度及过饱和度的控制是制备特定晶型、晶习及粒度结晶产品的关键技术。一般可通过控制结晶母液浓度、降温速率和搅拌速率等手段控制结晶出晶点温度及过饱和度，进而对产品晶型和晶习、粒度分布等指标进行控制。但这些现有手段的使用都有很大的局限性。结晶母液浓度可在较大范围内控制结晶出晶点温度，结晶母液浓度越高，出晶点温度越高，反之亦然，一般工业生产为了保证结晶过程收率，常采用较高的结晶母液浓度，若为了调控出晶点温度而降低母液浓度，则会大幅度降低过程收率。单纯调控降温速率和搅拌速率对出晶点温度虽有一定影响，但对设备要求较高，且可调范围较小，对晶体晶习和粒度分布影响也较小，不改变甘氨酸的晶型。
发明内容
本发明为解决现有技术中的问题，提供调控甘氨酸冷却结晶出晶点温度的方法，它能有效地控制甘氨酸溶液过饱和度，控制甘氨酸出晶点温度，为甘氨酸结晶工艺的优化提供基础，使特定晶型、晶习及粒度的甘氨酸结晶产品的制备更加易于实现。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实施：
一种调控甘氨酸冷却结晶出晶点温度的方法，包括以下步骤：
将甘氨酸和去离子水按质量比1:2的比例加入结晶器后，升温至80℃，恒温搅拌至样品完全溶解，加入占溶质质量0.1‰～10％的添加剂，待其完全溶解，以100～1000r/min的搅拌速率和0.05～20℃/min的降温速率进行控温冷却结晶，同时观察实验现象，待结晶器内出现晶体，记录此刻的温度，即为出晶点温度，其出晶点温度控制在45～70℃范围内；
所述添加剂为离子液体、表面活性剂或盐类。
优选的，所述离子液体为溴化N-丁基吡啶、1-腈丙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3(3-磺丙基)咪唑硫酸氢盐、1-(4-磺丙基)丁基-吡啶硫酸氢盐、己内酰胺-四丁基溴化铵、己内酰胺-四丁基氯化铵、己内酰胺-四丁基氟化铵中的一种或多种。
优选的，所述离子液体为1-(4-磺丙基)丁基-吡啶硫酸氢盐。
优选的，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、椰油酰胺丙基甜菜碱、烷基糖苷中的一种或多种。最佳表面活性剂为烷基糖苷。
优选的，所述盐类为异辛酸钠、醋酸钠、硝酸钠、硝酸钾、硝酸铵、硫酸铵、氯化铵、草酸铵中的一种或多种。最佳盐类为硝酸钠。
优选的，所述添加剂加入量为溶质质量的1‰～3％。
优选的，所述降温速率为0.1～15℃/min。
进一步优选的，所述的一种调控甘氨酸冷却结晶出晶点温度的方法，其特征是它包括以下具体步骤：
将纯的甘氨酸和去离子水按质量比1:2的比例加入结晶器后，升温至80℃，恒温搅拌至样品完全溶解，加入占溶质质量1％的硝酸钠，待其完全溶解，以800r/min的搅拌速率和0.1℃/min的降温速率进行控温冷却结晶，观察并记录甘氨酸出晶点温度为50～60℃。
本发明与现有技术相比具有以下显著的优点：
现有甘氨酸冷却结晶出晶点温度控制方法存在影响过程收率或可调范围小等问题。本发明提供的调控甘氨酸冷却结晶出晶点温度的方法通过添加剂的作用，有效地控制甘氨酸溶液中的过饱和度，调控甘氨酸出晶点温度，优化甘氨酸结晶工艺，使特定晶型、晶习及粒度的甘氨酸结晶产品的制备更加易于实现。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
称取质量比1:2的甘氨酸和去离子水，放置于结晶器内，升温至80℃，恒温并充分搅拌，甘氨酸完全溶解后，加入占溶质质量3％的1-(4-磺丙基)丁基-吡啶硫酸氢盐，待其完全溶解后，设置搅拌转速为200r/min，以15℃/min的降温速率开始降温，测得出晶点温度为46.5℃。
实施例2
称取质量比1:2的甘氨酸和去离子水，放置于结晶器内，升温至80℃，恒温并充分搅拌，甘氨酸完全溶解后，加入占溶质质量0.5％的烷基糖苷，待其完全溶解后，设置搅拌转速为400r/min，以3℃/min的降温速率开始降温，测得出晶点温度为52.3℃。
实施例3
称取质量比1:2的甘氨酸和去离子水，放置于结晶器内，升温至80℃，恒温并充分搅拌，甘氨酸完全溶解后，加入占溶质质量0.5％的烷基糖苷，待其完全溶解后，设置搅拌转速为800r/min，以3℃/min的降温速率开始降温，测得出晶点温度为60.3℃。
实施例4
称取质量比1:2的甘氨酸和去离子水，放置于结晶器内，升温至80℃，恒温并充分搅拌，甘氨酸完全溶解后，加入占溶质质量1％的硝酸钠，待其完全溶解后，设置搅拌转速为800r/min，以0.1℃/min的降温速率开始降温，测得出晶点温度为70.37℃。
实施例5
称取质量比1:2的甘氨酸和去离子水，放置于结晶器内，升温至80℃，恒温并充分搅拌，甘氨酸完全溶解后，加入占溶质质量1％的硝酸钠，待其完全溶解后，设置搅拌转速为800r/min，以6℃/min的降温速率开始降温，测得出晶点温度为65.9℃。

Claims (10)

1.一种调控甘氨酸冷却结晶出晶点温度的方法，其特征是，包括以下步骤：
将甘氨酸和去离子水按质量比1:2的比例加入结晶器后，升温至80℃，恒温搅拌至样品完全溶解，加入占溶质质量0.1‰～10％的添加剂，待其完全溶解，以100～1000r/min的搅拌速率和0.05～20℃/min的降温速率进行控温冷却结晶，同时观察实验现象，待结晶器内出现晶体，记录此刻的温度，即为出晶点温度，其出晶点温度控制在45～70℃范围内；
所述添加剂为离子液体、表面活性剂或盐类。
2.如权利要求1所述的一种调控甘氨酸冷却结晶出晶点温度的方法，其特征是：所述离子液体为溴化N-丁基吡啶、1-腈丙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3(3-磺丙基)咪唑硫酸氢盐、1-(4-磺丙基)丁基-吡啶硫酸氢盐、己内酰胺-四丁基溴化铵、己内酰胺-四丁基氯化铵、己内酰胺-四丁基氟化铵中的一种或多种。
3.如权利要求2所述的一种调控甘氨酸冷却结晶出晶点温度的方法，其特征是：所述离子液体为1-(4-磺丙基)丁基-吡啶硫酸氢盐。
4.如权利要求1所述的一种调控甘氨酸冷却结晶出晶点温度的方法，其特征是：所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、椰油酰胺丙基甜菜碱、烷基糖苷中的一种或多种。
5.如权利要求4所述的一种调控甘氨酸冷却结晶出晶点温度的方法，其特征是：所述表面活性剂为烷基糖苷。
6.如权利要求1所述的一种调控甘氨酸冷却结晶出晶点温度的方法，其特征是：所述盐类为异辛酸钠、醋酸钠、硝酸钠、硝酸钾、硝酸铵、硫酸铵、氯化铵、草酸铵中的一种或多种。
7.如权利要求6所述的一种调控甘氨酸冷却结晶出晶点温度的方法，其特征是：所述盐类为硝酸钠。
8.如权利要求1所述的一种调控甘氨酸冷却结晶出晶点温度的方法，其特征是：所述添加剂加入量为溶质质量的1‰～3％。
9.如权利要求1所述的一种调控甘氨酸冷却结晶出晶点温度的方法，其特征是：所述降温速率为0.1～15℃/min。
10.如权利要求1所述的一种调控甘氨酸冷却结晶出晶点温度的方法，其特征是它包括以下具体步骤：
将纯的甘氨酸和去离子水按质量比1:2的比例加入结晶器后，升温至80℃，恒温搅拌至样品完全溶解，加入占溶质质量1％的硝酸钠，待其完全溶解，以800r/min的搅拌速率和0.1℃/min的降温速率进行控温冷却结晶，观察并记录甘氨酸出晶点温度为50～60℃。
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