ICS 71-010 CCS G15 团体 标准 T/QGCML 278—2022 羟基乙腈连续化制备甘氨酸的方法 Hydroxyacetonitrile the preparation glycine continuous of method 2022 - 05 - 19发布 2022 - 06 - 03实施 全国城市工业品贸易中心联合会 发布 全国团体标准信息平台 T/QGCML 278 —2022 I 目次 前言 ................................ ................................ ................. II 1 范围 ................................ ................................ ............... 1 2 规范性引用文件 ................................ ................................ ..... 1 3 术语和定义 ................................ ................................ ......... 1 4 方法概述 ................................ ................................ ........... 1 5 制备要求 ................................ ................................ ........... 1 6 制备 ................................ ................................ ............... 2 7 甘氨酸指标检测 ................................ ................................ ..... 4 全国团体标准信息平台 T/QGCML 278 —2022 II 前言 本文件按照 GB/T 1.1 —2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由全国城市工业品贸易中心联合会提出并归口。 本文件主要起草单位： 华阳集团碳基合成材料研发中心、华阳新材料科技集团有限公司 。 本文件参与起草单位：华阳集团（山西）碳基合成新材料有限责任公司 。 本文件主要起草人： 袁秋华、张伟、韩艳辉、赫瑞元、孟迎、韩萌、毋楠、郭琳、龚文照、原培、 李维佳、杨仁俊、张洪武、王绍科、郭旭青、赵广、李鑫、弓永青、程楠、王佳臻。 全国团体标准信息平台 T/QGCML 278 —2022 1 羟基乙腈连续化制备甘氨酸的方法 1 范围 本文件规定了 羟基乙腈连续化制备甘氨酸的方法的术语和定义、 方法概述、 制备要求、制备、 甘氨 酸指标检测 。 本文件适用于 羟基乙腈连续化制备甘氨酸 方法的应用。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中， 注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本 文件。 HG/T 3182 -2016 化工用泵名词术语 HG/T 20507-2000 自动化仪表选型设计规定 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 羟基乙腈 hydroxyacetonitrile 又称乙醇 腈，一般情况下为无色油状液体，化学式为 HOCH 2CN。 3.2 甘氨酸 glycine（Gly） 又称氨基乙酸，一般情况下为白色单斜晶系或六方晶系的晶体或白色结晶粉末 ，化学式为 C2H5NO2。 3.3 水环真空泵 liquid ring vacuum pump 水环真空泵内装有带固定叶片的偏心转子，是将水 (液体)抛向定子壁，水 (液体)形成与定子同心的 液环，液环与转子叶片一起构成可变容积的一种旋转变容积真空泵。 [来源：HG/T 3182 -2016 有改动] 3.4 自动电位滴定仪 automatic potentiometric titrator 是根据电位法原理设计的用于容量分析的一种分析仪器 。 4 方法概述 羟基乙腈连续化制备甘氨酸， 是将羟基乙腈与氨源、碳源在由管式填料反应器与 釜式串联反应器组 成的装置中依次进行合成和水解反应，再经蒸馏、结晶、分离、干燥后得到甘氨酸的过程。 5 制备要求 5.1 仪器仪表 —— 配料釜； —— 恒流泵； —— 管式反应器 ； —— 釜式反应器 ； 全国团体标准信息平台 T/QGCML 278 —2022 2 —— 气液分离罐 ； —— 蒸发设备 ； —— 水环真空泵； —— 固液分离罐及配套仪表和管阀件。 仪器仪表选型要求符合 HG/T 20507-2000。 5.2 试剂要求 —— 碳酸氢铵（试剂级） ； —— 羟基乙腈（水溶液 含量48%～50%）。 6 制备 6.1 羟基乙腈 含量测定 6.1.1 测评试样 配置羟基乙腈样品溶液，吸取 5.00mL样品于100mL容量瓶中定容，摇匀。以此为被测样品制备试液 A 液。 6.1.2 测定方法 a) 吸取10mL硫酸镍标准溶液于反应杯中，加入 5.00mL制备试液 A，加6mL氨水，盖上杯盖，于 30℃恒温水浴锅中恒温 30分钟； b) 之后滴加 50%(体积分数 )氨水溶液调节 pH值至pH=10，加入5mL Ca-EDTA溶液，加水补足至 30 mL； c) 使用自动电位滴定仪，投入搅拌珠，插入 P Ca-1型钙离子选择性电极和 212型参比电极，设 定搅拌珠转速为 40～50r/min，用EDTA标液滴定至电位滴定仪器长鸣后，记录消耗 EDTA标液 的体积V2。 ································ ·············· (1) 式中： C1——硫酸镍标液物质的量浓度， mol/L； C2——EDTA标液物质的量浓度， mol/L； ρ——原料羟基乙腈水溶液密度 ，g/mL。 6.2 制备过程 搭建羟基乙腈连续法制备甘氨酸反应装置 ，见图1。通过配料釜、静态混合器等配料设备将羟基乙 腈、碳酸氢铵和水三种原料按照摩尔比例 1:2:50混合，由计量泵以一定流量输送至管串釜式反应器中进 行海因合成和水解反应。管式反应器和釜式反应器设定压力为 4MPa～8MPa，管式反应器由多个温度段组 成，设定温度为 80℃～130℃，主要进行海因合成反应；釜式反应器由多台反应釜组成，设定温度为 150℃～200℃。反应完成后所 得料液经气液分离、减压蒸馏、结晶精制、干燥脱水得精制甘氨酸产品， 反应过程见图 2。 全国团体标准信息平台 T/QGCML 278 —2022 3 图1 羟基乙腈连续 化制备甘氨酸核心反应装置 图2 羟基乙腈连续化制备甘氨酸反应 6.3 反应原理 —— 主反应： HOCH 2CN ＋NH 3 +CO 2 → C3H4N2O3 + H 2O C3H4N2O3 + 2H 2O → NH 2CH 2COOH + NH 3 +CO 2 —— 副反应： HOCH 2CN + NH 3 → NH 2CH 2CN + H 2O NH 2CH 2CN + 2H 2O → NH 2CH 2COOH + NH 3 —— 辅助反应： NH 3 + H 2O + CO 2 → NH 4HCO 3 全国团体标准信息平台 T/QGCML 278 —2022 4 6.4 反应过程监测 通过液相、核磁、熔点测定等分析测试 基本确定了羟基乙腈经海因制备甘氨酸反应过程中的 物质组 成，实现了经液相色谱分析 ，判断反应过程中各物质变化规律 。如图3所示。 图3 合成海因 及海因水解 HPLC谱图 7 甘氨酸指标检测 对制备的甘氨酸进行指标检测，如检测内容如表 1所示，检测指标需符合表 1要求。 表1 甘氨酸指标表 序 号 项目 规格 工业级 饲料级 食品级 医药级 1 含量 % ≥ 98.5 98.5 98.5～101.5 98.5～101.5 2 氯化物(以Cl计) % ≤ 0.02 0.01 0.01 0.005 3 重金属(以Pb计) % ≤ — 0.002 0.002 0.002 4 砷盐(以As计) % ≤ — 0.0002 0.0002 0.0001 5 铁盐(以Fe计) % ≤ 0.003 — — — 6 硫酸盐(以SO42-计) % ≤ — — — 0.0065 7 干燥失重 % ≤ 0.3 0.2 0.2 0.2 8 灼烧残渣 % ≤ 0.1