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JP2764346B2 - Glycine production method - Google Patents

Glycine production method

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Publication number
JP2764346B2
JP2764346B2 JP32551590A JP32551590A JP2764346B2 JP 2764346 B2 JP2764346 B2 JP 2764346B2 JP 32551590 A JP32551590 A JP 32551590A JP 32551590 A JP32551590 A JP 32551590A JP 2764346 B2 JP2764346 B2 JP 2764346B2
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JP
Japan
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glycine
reaction
glycolonitrile
ammonia
carbon dioxide
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JP32551590A
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謙二 藤原
宜孝 上田
裕児 松鵜
寛 加藤
淳彦 日合
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Mitsui Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Chemicals Inc
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Publication date
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はグリシンの製造法に関する。得に、グリコロ
ニトリルとアンモニアおよび炭酸ガスを反応させてグリ
シンを製造する方法に関する。
The present invention relates to a method for producing glycine. More particularly, the present invention relates to a method for producing glycine by reacting glycolonitrile with ammonia and carbon dioxide gas.

グリシンは加工食品の食品添加剤や農薬、医薬の原料
として広く使用されている有用な化合物である。
Glycine is a useful compound widely used as a food additive for processed foods, a raw material for agricultural chemicals and pharmaceuticals.

〔従来技術〕(Prior art)

従来、グリシンの製造方法としては、主としてモノク
ロル酢酸のアミノ化法、ストレッカー法、ヒダントイン
法等が知られている。モノクロル酢酸法は毒物であるシ
アン化水素を使用しないという長所があるが、2級およ
び3級アミン同族体が副生し、グリシン収率が低い。ま
た、ストレッカー法は反応時に副生するイミノジ酢酸塩
や加水分解後の中和塩の分離が必要である。
Conventionally, as a method for producing glycine, an amination method of monochloroacetic acid, a Strecker method, a hydantoin method and the like have been known. The monochloroacetic acid method has the advantage of not using the toxic hydrogen cyanide, but has secondary tertiary and homologous tertiary amines as by-products, resulting in low glycine yield. In the Strecker method, it is necessary to separate iminodiacetic acid salt by-produced during the reaction and neutralized salt after hydrolysis.

ヒダントイン法はシアン化水素とホルムアルデヒドを
原料として得られるヒダントインを経由し、その加水分
解によりグリシンを製造する方法である。たとえば、シ
アン化水素とアルデヒドとアンモニアおよび二酸化炭素
を水溶媒中で100℃以上で加熱する方法(USP3,536,72
6)の他に、水媒体中シアン化水素とホルムアルデヒド
および炭酸アンモニウムを加熱する方法(特開昭49-127
915)、グリコロニトリル、アンモニアおよび炭酸ガス
を加熱しアンモニアと炭酸ガスを除去した後、アルキル
アミンあるいはアルキルアンモニウムハイドロオキシド
で処理する方法(特開昭53-28115)、グリコロニトリ
ル、アンモニアおよび炭酸ガスを加熱しアンモニアと炭
酸ガスを除去した後、鉱酸で処理して加水分解する方法
(特開昭53-28116)、グリコロニトリル、アンモニアお
よび炭酸ガスを加熱し、アルカリ金属あるいはアルカリ
土類金属の水酸化物、炭酸塩および重炭酸塩等のアルカ
リ性物質で処理する方法(特開昭53-316161)等が知ら
れている。
The hydantoin method is a method of producing glycine by hydrolysis through hydantoin obtained using hydrogen cyanide and formaldehyde as raw materials. For example, a method of heating hydrogen cyanide, aldehyde, ammonia and carbon dioxide in an aqueous solvent at 100 ° C. or more (US Pat. No. 3,536,72)
6) Other than the above, a method of heating hydrogen cyanide, formaldehyde and ammonium carbonate in an aqueous medium (JP-A-49-127)
915), a method in which glycolonitrile, ammonia and carbon dioxide are heated to remove ammonia and carbon dioxide, and then treated with an alkylamine or an alkylammonium hydroxide (JP-A-53-28115). A method in which a gas is heated to remove ammonia and carbon dioxide, followed by treatment with a mineral acid for hydrolysis (JP-A-53-28116), by heating glycolonitrile, ammonia and carbon dioxide to form an alkali metal or alkaline earth. A method of treating with an alkaline substance such as metal hydroxide, carbonate and bicarbonate (JP-A-53-316161) is known.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、これらの方法はいずれも副生成物が多
く、グリシン選択率が充分とはいえない。また、アルカ
リ性の塩あるいは金属で加水分解する方法ではグリシン
の選択性は向上するが、仕込んだグリコロニトリルに対
して等モル以上のアルカリを必要とするだけでなく、グ
リシン塩を加水分解する必要がある。また、生成した塩
とグリシンとの分離工程が煩雑となりグリシン製造の経
済性を大きく損なうだけでなく、この塩の処理が問題と
なる。また、工業的に実施するにはグリシンを結晶とし
て液から単離する必要があるが、この場合のグリシン収
率はワンパスグリシン収率よりも当然、更に悪くなる。
前述のUSP3,536,726において、ヒダントインを経由し、
このような副塩を生成せず、反応液からグリシンの大部
分を分離した残液(以下母液と略記する)を反応帯へ循
環する方法(以下、母液循環法と略記する)が開示され
ているが、更なるグリシン収率の向上および副生成物の
低減が望まれている。
However, all of these methods have many by-products, and the glycine selectivity is not sufficient. In the method of hydrolysis with an alkali salt or metal, the selectivity of glycine is improved, but not only does it require an equimolar amount or more of alkali than the charged glycolonitrile, but it also requires hydrolysis of the glycine salt. There is. In addition, the step of separating the produced salt and glycine is complicated, which not only greatly impairs the economic efficiency of glycine production, but also poses a problem in treating this salt. In addition, glycine must be isolated from the liquid as crystals for industrial implementation, but the glycine yield in this case is naturally worse than the one-pass glycine yield.
In the aforementioned USP 3,536,726, via hydantoin,
A method (hereinafter abbreviated as a mother liquor circulation method) of circulating a residual liquid (hereinafter abbreviated as a mother liquor) obtained by separating most of glycine from a reaction solution to the reaction zone without generating such a side salt has been disclosed. However, further improvement in glycine yield and reduction of by-products are desired.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明者らはヒダントイン法グリシン製造において、
グリシン収率を向上させる方法を鋭意検討したところ、
まず、反応温度よりも低い温度で、予めグリコロニトリ
ルを前反応させてグリコロニトリルよりも安定な他の化
合物に変換し、次いで、所定の反応温度で本反応を行う
ことにより、グリシンおよびグリシンに変換可能な生成
物の収率が大幅に向上することを見い出し本発明を完成
した。すなわち、本発明は、水の存在下、グリコロニト
リル、炭酸ガスおよびアンモニアを反応させてグリシン
を製造する方法であって、まず、水、グリコロニトリ
ル、炭酸ガスおよびアンモニアを80〜120℃、0.5〜1時
間で前反応せしめ、次いで150〜200℃で主反応させるこ
とからなるグリシンの製造方法である。
The present inventors, in the production of hydantoin glycine,
After intensive studies on a method for improving the glycine yield,
First, at a temperature lower than the reaction temperature, glycolonitrile is pre-reacted in advance to convert it to another compound that is more stable than glycolonitrile, and then this reaction is performed at a predetermined reaction temperature to obtain glycine and glycine. It has been found that the yield of a product which can be converted into benzene is greatly improved, and the present invention has been completed. That is, the present invention is a method for producing glycine by reacting glycolonitrile, carbon dioxide and ammonia in the presence of water.First, water, glycolonitrile, carbon dioxide and ammonia are reacted at 80 to 120 ° C., This is a method for producing glycine, which comprises pre-reacting in 0.5 to 1 hour and then main-reacting at 150 to 200 ° C.

本発明の最も好ましい態様はグリシンが、これを含有
する反応液として得られたものからグリシンを晶析等の
分離手段で分離し、かくして、反応液からグリシンを分
離した残りの母液を、水、グリコロニトリル、炭酸ガス
およびアンモニアからなる系に循環して前反応および主
反応を行うものである(母液循環法)。
In the most preferred embodiment of the present invention, glycine is separated from the reaction solution containing glycine by separation means such as crystallization, and the remaining mother liquor obtained by separating glycine from the reaction solution is then treated with water, The pre-reaction and the main reaction are carried out by circulating in a system consisting of glycolonitrile, carbon dioxide and ammonia (mother liquor circulation method).

本発明で重要なのは、グリシン生成反応の前段で、該
生成反応温度より低い温度すなわち、80〜120℃で水の
存在下、グリコロニトリルを炭酸ガス、アンモニアと予
め前反応させることである。かくすることにより、グリ
コロニトリルはより安定な化合物に変換せしめられる。
また、これにより、以下に述べるようなグリシンに変換
可能な副生成物が得られるので、この前反応を母液循環
法に用いることにより、更成るグリシン収率の向上が期
待できる。
What is important in the present invention is that prior to the glycine production reaction, glycolonitrile is pre-reacted with carbon dioxide gas and ammonia in the presence of water at a temperature lower than the production reaction temperature, that is, 80 to 120 ° C. By doing so, glycolonitrile is converted to a more stable compound.
In addition, since a by-product which can be converted into glycine as described below is obtained, further improvement in glycine yield can be expected by using this pre-reaction in the mother liquor circulation method.

本発明の方法で使用するグリコロニトリルは青酸とホ
ルマリンを原料として製造される方法が最も一般的で経
済的な製造方法である。したがって、パラホルムアルデ
ヒドを水に溶解してもホルマリン源として利用すること
ができるが、グリシン製造に関してグリコロニトリル濃
度は特に制限がないためにホルマリンとして約37wt%ホ
ルマリン水溶液を使用することは最も経済的で簡単な方
法である。この反応は定量的に進行するために、このよ
うにして得られるグリコロニトリル濃度は約50wt%とな
り、この50wt%グリコロニトリル水溶液をそのままグリ
シン製造用の原料として使用することは極めて妥当な、
また、経済的な方法である。また、本発明の方法で使用
されるグリコロニトリル水溶液はグリコロニトリルの安
定剤として用いられている硫酸やリン酸等を含有してい
ても使用することができる。
Glycolonitrile used in the method of the present invention is most commonly and economically produced using hydrocyanic acid and formalin as raw materials. Therefore, even if paraformaldehyde is dissolved in water, it can be used as a formalin source. However, regarding the production of glycine, the concentration of glycolonitrile is not particularly limited, and it is most economical to use an aqueous solution of about 37 wt% formalin as formalin. It is an easy way. Since this reaction proceeds quantitatively, the glycolonitrile concentration thus obtained is about 50% by weight, and it is extremely reasonable to use this 50% by weight aqueous solution of glycolonitrile as it is as a raw material for producing glycine.
It is also an economical method. Further, the aqueous solution of glycolonitrile used in the method of the present invention can be used even if it contains sulfuric acid, phosphoric acid or the like used as a stabilizer of glycolonitrile.

グリコロニトリル水溶液は炭酸ガスおよびアンモニア
と接触するまでは重合、分解、あるいは、これらに伴う
着色を防止する意味からも低温で保存することが好まし
いが、40℃以下に貯蔵されていれば、実質上、差し仕え
はない。
The aqueous solution of glycolonitrile is preferably stored at a low temperature from the viewpoint of preventing polymerization, decomposition, or coloring accompanying the polymerization until it comes into contact with carbon dioxide gas and ammonia. Above, there is no serving.

本発明の方法で使用するアンモアおよび炭酸ガスはこ
れらをそのまま使用してもよいが、反応条件下でこれら
の化合物(アンモニアや炭酸ガス)を生成する当業者間
で公知の化合物、たとえば、炭酸アンモニウムや重炭酸
アンモニウムを使用してもよい。また、これらを混合し
て使用しても好ましい結果が得られる。
The ammore and carbon dioxide gas used in the method of the present invention may be used as they are, but compounds known to those skilled in the art that produce these compounds (ammonia and carbon dioxide) under the reaction conditions, for example, ammonium carbonate Alternatively, ammonium bicarbonate may be used. Further, even when these are mixed and used, preferable results are obtained.

アンモニアの使用量はグリコロニトリルの合計量に対
し、2〜12モル倍である。好ましくは4〜9モル倍の範
囲である。アンモニアの使用量が2モル倍に満たないと
反応が遅くなり、12モル倍を越えると反応速度は速くな
るが、副生成物が増加して反応圧力も高くなり好ましく
ない。
The amount of ammonia used is 2 to 12 times the molar amount of the total amount of glycolonitrile. Preferably it is in the range of 4 to 9 moles. If the amount of ammonia used is less than 2 mole times, the reaction slows down, and if it exceeds 12 mole times, the reaction rate increases, but the by-products increase and the reaction pressure increases, which is not preferable.

炭酸ガスの使用量はアンモニアに対し1/3〜1モル比
であり、反応速度が速く、反応圧力も低くなる略1/2モ
ル比が好ましく用いられる。
The amount of carbon dioxide gas to be used is 1/3 to 1 mole ratio to ammonia, and approximately 1/2 mole ratio is preferable because the reaction speed is high and the reaction pressure is low.

また、水の使用量はアンモニアの使用量に対し5〜15
モル倍である。水の使用量が5モル倍に満たないとグリ
シンの選択率が悪くなり、グリシンの晶析率は極端に低
下する。一方、15モル倍を越えるとグリシンの選択率は
向上するが反応液中のグリシン濃度が低下し、晶析のた
めの濃縮コストが増大するだけでなく反応器容積も大き
くなり経済的でない。また、反応温度を高目に設定した
場合は、このモル比は大きい方が好ましくなる。
The amount of water used is 5 to 15 times the amount of ammonia used.
It is molar times. If the amount of water used is less than 5 mol times, the selectivity of glycine will be poor, and the crystallization rate of glycine will be extremely reduced. On the other hand, when the molar ratio exceeds 15 moles, the selectivity of glycine is improved, but the glycine concentration in the reaction solution is decreased, which increases not only the cost of concentration for crystallization but also the volume of the reactor, which is not economical. When the reaction temperature is set higher, it is preferable that the molar ratio is larger.

反応圧力は特に制限はなく、反応中に発生する圧力以
上で行うことも、また、反応中に発生するアンモニア、
炭酸ガスあるいは溶媒の蒸気等を適宜抜き出しても反応
させることができる。
The reaction pressure is not particularly limited, and the reaction may be performed at a pressure equal to or higher than the pressure generated during the reaction, ammonia generated during the reaction,
The reaction can be carried out by appropriately extracting carbon dioxide gas or solvent vapor.

本発明の方法における反応温度は低い方がグリシンの
収率は向上するが反応速度が遅くなる。したがって、反
応温度は150〜200℃、好ましくは150〜180℃、更に好ま
しくは150〜170℃である。
In the method of the present invention, the lower the reaction temperature, the higher the glycine yield, but the lower the reaction rate. Therefore, the reaction temperature is 150-200 ° C, preferably 150-180 ° C, more preferably 150-170 ° C.

本発明の方法で得られる反応液中にはグリシン、ヒダ
ントイン酸、グリシルグリシン、ヒダントイン酸アミ
ド、トリグリシン、ヒダントイン、2,5−ジケトピペラ
ジン等の副生成物が含有されている。まず、これらの反
応液から後述の晶析法等によりグリシンを分離する。ま
た、分離したあとの母液と共に含有されるこれら副生成
物を水、グリコロニトリル、炭酸ガスおよびアンモニア
からなる系の反応(より正確には前反応および/または
主反応)を行う反応器へ循環することによりグリシン収
率は大幅に向上することを見い出した。これらは、これ
ら副生成物とグリシンが反応中は平衡に存在し、上記母
液をかける反応を行う反応器(以下反応器という)へ循
環する晶析等により分離・除去したグリシン量だけ平衡
が副生成物からグリシン側に移行するという我々が発見
した新規な知見によると考えられる。したがって、この
母液を反応器(特に主反応を行う領域)へ循環すること
により結晶として単離されたグリシンのグリコロニトリ
ルに対する収率は75%以上にも大幅に向上することを我
々は見い出した。母液を循環しない場合はワンパスのグ
リシン収率が高くても、それから実際に結晶として単離
した単離グリシン収率はせいぜい60%程度である。
The reaction solution obtained by the method of the present invention contains by-products such as glycine, hydantoic acid, glycylglycine, hydantoic acid amide, triglycine, hydantoin, and 2,5-diketopiperazine. First, glycine is separated from these reaction solutions by a crystallization method described later or the like. In addition, these by-products, which are contained together with the mother liquor after separation, are circulated to a reactor for performing a reaction (more precisely, a pre-reaction and / or a main reaction) of a system composed of water, glycolonitrile, carbon dioxide, and ammonia. It has been found that the glycine yield is greatly improved by performing the method. These by-products and glycine exist in equilibrium during the reaction, and the equilibrium is reduced by the amount of glycine separated and removed by crystallization and the like circulating in a reactor (hereinafter referred to as a reactor) in which the above mother liquor is applied. This is probably due to the novel finding we have found to migrate from the product to the glycine side. Therefore, we have found that by circulating this mother liquor to the reactor (particularly in the region where the main reaction takes place), the yield of glycine isolated as crystals to glycolonitrile is significantly improved by more than 75%. . When the mother liquor is not circulated, even if the glycine yield in one pass is high, the yield of isolated glycine actually isolated as crystals from it is at most about 60%.

すなわち、少なくとも、上述した副生成物は本発明で
規定する反応条件下でグリシンに変換可能であると考え
られる。母液を反応器へ循環する方法においては、ワン
パスのグリシン収率よりもこれらの収率の合計量が多い
ほどグリシン収率は大きい。
That is, it is considered that at least the by-products described above can be converted to glycine under the reaction conditions specified in the present invention. In the method of circulating the mother liquor to the reactor, the glycine yield is greater as the sum of these yields is greater than the one-pass glycine yield.

グリシンおよびグリシンに変換可能な副生成物の反応
中の組成は、反応温度、アンモニア、炭酸ガス、水、グ
リコロニトリル濃度および反応時間により決定される
が、前反応時間があまり長いとグリシン生成主反応温度
での平均滞留時間も合わせた合計の平均滞留時間があま
り長くなり経済的でない。また、前反応時間があまり短
い場合はその効果は微小である。好ましい前反応時間は
0.5〜1時間である。また、前反応温度が80℃より低い
場合はグリコロニトリルの着色物質への副反応量が多く
なり、グリシンおよびグリシンに変換可能な副生成物の
収率が低下する。また、前反応温度が120℃よりあまり
高くなると前反応の効果が発現しない。更に好ましい前
反応温度は100〜120℃である。
The composition of glycine and by-products that can be converted to glycine during the reaction is determined by the reaction temperature, ammonia, carbon dioxide, water, glycolonitrile concentration and the reaction time. The total average residence time including the average residence time at the reaction temperature is so long that it is not economical. If the pre-reaction time is too short, the effect is small. The preferred pre-reaction time is
0.5 to 1 hour. On the other hand, when the pre-reaction temperature is lower than 80 ° C., the amount of side reaction of glycolonitrile with the coloring substance increases, and the yield of glycine and by-products that can be converted to glycine decreases. On the other hand, if the pre-reaction temperature is much higher than 120 ° C., the effect of the pre-reaction does not appear. A more preferred pre-reaction temperature is 100 to 120 ° C.

この前反応の方法は、グリシン生成主反応器の前段に
別の予備反応器を設置して行ってもよく、また、滞留時
間に応じて縦長の管型反応器の入口から一定区間を80〜
120℃に制御してこの区間(領域)で前反応を行なわし
めることにより行うこともできる。
This pre-reaction method may be carried out by installing another preliminary reactor in front of the glycine production main reactor, or, depending on the residence time, a certain section from the inlet of the vertically elongated tubular reactor to 80 to 80.
The reaction can also be carried out by controlling the temperature to 120 ° C. and performing the pre-reaction in this section (region).

上述の方法におけるグリコロニトリルの使用量は反応
器へ循環する母液中の生成物をグリコロニトリルに換算
した量との合計が一定になるように供給することが好ま
しい。本発明の方法においてグリコロニトリルの合計量
とはこの合計量を意味する。
The amount of glycolonitrile used in the above method is preferably supplied such that the sum of the amount of the product in the mother liquor circulated to the reactor and the amount converted to glycolonitrile is constant. In the method of the present invention, the total amount of glycolonitrile means this total amount.

本発明の方法で得られた反応液は50〜150℃で濃縮し
て反応混合物より水の大部分、アンモニアおよび炭酸ガ
スを分離・除去する。
The reaction solution obtained by the method of the present invention is concentrated at 50 to 150 ° C. to separate and remove most of water, ammonia and carbon dioxide from the reaction mixture.

次に、反応混合物を5〜80℃に冷却して、グリシン結
晶を含む母液を得る。
Next, the reaction mixture is cooled to 5 to 80 ° C. to obtain a mother liquor containing glycine crystals.

この反応混合物からグリシンを晶析させる方法は当業
者間で公知の方法で行われ、本発明の方法を限定するも
のではない。たとえば、冷却晶析法、蒸発晶析法、真空
晶析法等の晶析法が工業的に好ましく使用される。
The method of crystallizing glycine from the reaction mixture is performed by a method known to those skilled in the art, and does not limit the method of the present invention. For example, crystallization methods such as a cooling crystallization method, an evaporation crystallization method, and a vacuum crystallization method are preferably used industrially.

この晶析により得られたグリシン結晶を含む母液は次
いで、汎用の分離器を使用して固液分離され、通常、グ
リシンの50%以上が分離される。一方、得られた母液の
全部あるいは一部が反応工程へ供給される。又、所望に
より脱色工程を経た母液の全部、あるいは、一部をパー
ジした母液を循環しても好ましい結果が得られる。
The mother liquor containing glycine crystals obtained by this crystallization is then subjected to solid-liquid separation using a general-purpose separator, and usually 50% or more of glycine is separated. On the other hand, all or a part of the obtained mother liquor is supplied to the reaction step. A desired result can be obtained by circulating the mother liquor which has been subjected to the decoloring step, if necessary, in which all or part of the mother liquor has been purged.

また、本発明の方法で循環される母液中のグリシン、
グリシルグリシン、トリグリシン、ヒダントイン、ヒダ
ントイン酸、ヒダントイン酸アミド、2,5−ジケトピペ
ラジン等の副生成物の量は反応液中のグリシン量と副生
成物量および目的とするグリシンの純度により決定され
る晶析率によって異なる。すなわち、高純度のグリシン
を製造するためにグリシンの晶析率を低くすると、母液
のリサイクル量が増大し、濃縮・晶析のためのエネルギ
ーが多くなり好ましくない。一方、このリサイクル量を
少なくするために晶析率を高くすれば、一般的には得ら
れるグリシンの純度が低下する。したがって、通常、母
液中の換算グリコロニトリル量は、新たに供給するグリ
コロニトリルに対し30モル%以上200モル%以下であ
る。
Glycine in the mother liquor circulated by the method of the present invention,
The amount of by-products such as glycylglycine, triglycine, hydantoin, hydantoic acid, hydantoic amide, and 2,5-diketopiperazine is determined by the amounts of glycine and by-products in the reaction solution and the purity of the target glycine. It depends on the crystallization rate to be performed. That is, if the crystallization rate of glycine is reduced to produce high-purity glycine, the amount of mother liquor recycled increases, and the energy for concentration and crystallization increases, which is not preferable. On the other hand, if the crystallization rate is increased in order to reduce the amount of recycling, the purity of glycine obtained generally decreases. Therefore, the amount of reduced glycolonitrile in the mother liquor is usually 30 mol% or more and 200 mol% or less based on newly supplied glycolonitrile.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の方法を実施例により詳細に説明する。 The method of the present invention will be described in detail with reference to examples.

実施例1 1時間あたり、25℃の50wt%グリコロニトリル水溶液
230g(2.01mol)と100℃に予熱したアンモニア206g(1
2.1mol)、炭酸ガス267g(6.1mol)を含有する水溶液19
90gを混合し、内容積が10lの管型反応器へ供給した。反
応は反応器の入口から1/5の部分を100℃で制御し、残り
の4/5を150℃で制御する方法で行い、また、反応圧力は
50kg/cm2で行った。原料組成はH2O/NH3/CO2/グリコロ
ニトリル=45/6/3/1モル比であり、100℃での平均滞留
時間は1時間、150℃での平均滞留時間は4時間であ
り、合計5時間に相当する。
Example 1 50 wt% aqueous solution of glycolonitrile at 25 ° C. per hour
230 g (2.01 mol) and 206 g (1
Aqueous solution 19 containing 2.1 mol) and 267 g (6.1 mol) of carbon dioxide
90 g were mixed and fed to a 10 l tubular reactor. The reaction is performed by controlling 1/5 of the reactor from the inlet of the reactor at 100 ° C and controlling the remaining 4/5 at 150 ° C.
The test was performed at 50 kg / cm 2 . The raw material composition is H 2 O / NH 3 / CO 2 / glyconitrile = 45/6/3/1 molar ratio, the average residence time at 100 ° C. is 1 hour, and the average residence time at 150 ° C. is 4 hours. , Which is equivalent to a total of 5 hours.

定常になった時に反応液を濃縮器で濃縮し、水、アン
モニアおよび炭酸ガスを除去して晶析を行い(晶析率55
%)、1時間あたりグリシン0.890mol(純度98.2%)を
分離した。残った母液を分析した結果、グリコロニトリ
ルに換算して0.97molのヒダントイン酸、グリシルグリ
シン、ヒダントイン酸アミド2,5−ジケトピペラジン、
ヒダントイン、トリグリシンおよびグリシンが検出され
た。このように初期供給用の母液を調製した。
When the reaction became steady, the reaction solution was concentrated with a concentrator, and water, ammonia and carbon dioxide gas were removed for crystallization (crystallization rate 55%).
%), And 0.890 mol (purity 98.2%) of glycine was separated per hour. As a result of analyzing the remaining mother liquor, 0.97 mol of hydantoic acid in terms of glycolonitrile, glycylglycine, hydantoic acid amide 2,5-diketopiperazine,
Hydantoin, triglycine and glycine were detected. Thus, a mother liquor for initial supply was prepared.

次いで、供給組成が同じになるようにこの母液と50wt
%グリコロニトリル水溶液および炭酸アンモニウム水溶
液を反応器へ供給した。すなわち、この母液と50wt%グ
リコロニトリル水溶液118g(1.04mol)および炭酸アン
モニウムとして6.1molを含む水溶液を反応器へ供給し、
定常になってから24時間反応を行った。この結果、単離
グリシンとして1.64kg回収された。これは供給グリコロ
ニトリルに対する収率として88.2%に相当する。結果を
第1表に示す。
Next, this mother liquor and 50 wt.
% Glycolonitrile aqueous solution and ammonium carbonate aqueous solution were supplied to the reactor. That is, the mother liquor, 118 g (1.04 mol) of a 50 wt% aqueous solution of glycolonitrile and an aqueous solution containing 6.1 mol as ammonium carbonate are supplied to a reactor,
The reaction was performed for 24 hours after it became stationary. As a result, 1.64 kg of isolated glycine was recovered. This corresponds to a yield of 88.2% based on the glycolonitrile fed. The results are shown in Table 1.

一方、定常に達してから、反応液の一部を別途サンプ
リングし、濃縮率を上げ、より多量のグリシンを晶析さ
せた。この結果、晶析率66%で純度98.0%のグリシンを
分離することができた。すなわち、実施例1の方法にお
いて晶析率を55%から66%にも高めることができること
を意味する。この条件を採用すれば、母液の循環量をさ
らに少なくすることが可能である。
On the other hand, after reaching a steady state, a part of the reaction solution was separately sampled, the concentration ratio was increased, and a larger amount of glycine was crystallized. As a result, glycine having a crystallization ratio of 66% and a purity of 98.0% was able to be separated. That is, it means that the crystallization rate can be increased from 55% to 66% in the method of Example 1. If this condition is adopted, the circulation amount of the mother liquor can be further reduced.

比較例1 グリコロニトリル水溶液と炭酸アンモニウム水溶液を
25℃で混合し、前処理を行わず、全滞留時間が同じにな
るようにした他は実施例1と同様の方法で行った。結果
を第1表に示す。
Comparative Example 1 An aqueous solution of glycolonitrile and an aqueous solution of ammonium carbonate
Mixing was performed at 25 ° C., and the same procedure as in Example 1 was performed except that the pretreatment was not performed and the total residence time was the same. The results are shown in Table 1.

比較例2 前処理を行わず、予め150℃の反応温度に予熱した炭
酸アンモニウム水溶液にグリコロニトリル水溶液を混合
して反応した他は実施例1と同様の方法で行った。結果
を第1表に示す。
Comparative Example 2 The same procedure as in Example 1 was carried out except that the aqueous solution of glycolonitrile was mixed with an aqueous solution of ammonium carbonate which had been preheated to a reaction temperature of 150 ° C. in advance without performing the pretreatment. The results are shown in Table 1.

この比較例において、定常になった反応液の一部を別
途サンプリングし、濃縮率を挙げ、多量のグリシンを晶
析させることを試みた。ところが、濃縮途中で反応液の
粘度が急激に増加して、タール状となり、晶析操作は全
く不可能となった。このことは、比較例の場合、グリシ
ン収率が低い分晶析操作を妨害する不純物(副生成物)
が多量に副生(蓄積)するためと推察される。なお、純
度の高いグリシンであればいくら濃縮率を上げても、タ
ール状となることはなく、常に晶析操作が可能であるこ
とを本発明者らは確認している。
In this comparative example, a part of the reaction solution that became steady was separately sampled, the concentration was increased, and an attempt was made to crystallize a large amount of glycine. However, during the concentration, the viscosity of the reaction solution sharply increased, and the reaction solution became tar-like, so that the crystallization operation was completely impossible. This indicates that, in the case of the comparative example, impurities (by-products) that hinder the fractional crystallization operation with a low glycine yield
Is presumed to be a large amount of by-product (accumulation). The present inventors have confirmed that glycine of high purity does not become tar-like even if the concentration ratio is increased no matter how much, and the crystallization operation can always be performed.

実施例2 120℃に予熱した炭酸アンモニウム水溶液にグリコロ
ニトリル水溶液を混合し、120℃で0.5時間前反応をし、
全滞留時間が同じくなるように主反応を行った他は実施
例1と同様の方法で行った。結果を第1表に示す。
Example 2 An aqueous solution of glycolonitrile was mixed with an aqueous solution of ammonium carbonate preheated to 120 ° C., and a pre-reaction was performed at 120 ° C. for 0.5 hour.
The procedure was carried out in the same manner as in Example 1 except that the main reaction was carried out so that the total residence time was the same. The results are shown in Table 1.

実施例3 原料組成をH2O/NH3/CO2/グリコロニトリル=45/5/2.
5/1モル比、前反応時間を0.5時間とし、主反応温度を17
0℃で2時間とした他は実施例1と同様の方法で行っ
た。結果を第1表に示す。
Example 3 The raw material composition was H 2 O / NH 3 / CO 2 / glyconitrile = 45/5/2.
5/1 molar ratio, pre-reaction time 0.5 hours, main reaction temperature 17
The procedure was performed in the same manner as in Example 1, except that the temperature was set to 0 ° C. for 2 hours. The results are shown in Table 1.

さらに、実施例1と同様に反応液の一部を別途濃縮し
て、高濃縮率とした結果、グリシンを晶析率62%、純度
97.8%で分離することができた。
Further, a part of the reaction solution was separately concentrated in the same manner as in Example 1 to obtain a high concentration ratio.
Separation was achieved at 97.8%.

実施例4 炭酸アンモニウム水溶液の予熱温度及び前反応温度を
120℃に変えた他は実施例3と同様の方法で行った。結
果を第1表に示す。
Example 4 The preheating temperature and the pre-reaction temperature of the aqueous solution of ammonium carbonate were
The procedure was performed in the same manner as in Example 3 except that the temperature was changed to 120 ° C. The results are shown in Table 1.

比較例3 前反応を行わず、予め170℃の反応温度に予熱した炭
酸アンモニウム水溶液にグリコロニトリル水溶液を混合
して反応した他は実施例3と同様の方法で行った。結果
を第1表に示す。
Comparative Example 3 A reaction was carried out in the same manner as in Example 3, except that a pre-reaction was not performed, and an aqueous solution of glycolonitrile was mixed with an aqueous solution of ammonium carbonate which had been preheated to a reaction temperature of 170 ° C. in advance. The results are shown in Table 1.

さらに、実施例3と同様に反応液の一部をサンプリン
グして濃縮することを試みた。ところが、濃縮途中で比
較例2と同様にタール状になり、晶析操作は全く不可能
となった。すなわち、比較例の場合は濃縮率を上げて場
合すぐに晶析出来なくなるという大きな問題があること
がわかる。
Furthermore, as in Example 3, an attempt was made to sample and concentrate a part of the reaction solution. However, during the concentration, the mixture became tar-like as in Comparative Example 2, and the crystallization operation was completely impossible. That is, in the case of the comparative example, it can be seen that there is a large problem that crystal precipitation does not immediately occur when the concentration ratio is increased.

以上のごとく、グリシン生成時の不純物の蓄積は晶析
操作に大きな影響を与え、ひいてはグリシンの晶析率が
大幅に変化することになる。
As described above, the accumulation of impurities during the production of glycine has a great effect on the crystallization operation, and thus the crystallization rate of glycine is greatly changed.

本発明の方法に従えば、単に収率が向上するだけでな
く、このような不純物の蓄積が少ないので、相当高度に
濃縮率を向上させても晶析操作が妨害されないという大
きな特徴を有する。
According to the method of the present invention, not only the yield is improved, but also the accumulation of such impurities is small, so that there is a great feature that the crystallization operation is not hindered even if the concentration ratio is considerably increased.

〔発明の効果〕 本発明においてはグリシン製造における原料を前反応
することで安定な化合物を得、且つグリシンに変換可能
な物質をも収率良く得られる。したがって、グリシン、
特に実際に結晶として得られるグリシンの収率が大幅に
向上する。更に、廃液が出ないプロセスでもある母液循
環法に適用することでグリシン収率を更に大幅に向上さ
せることができ、ヒダントイン経由のグリシン製造を工
業的に実施可能な方法にまで向上させたものである。
[Effects of the Invention] In the present invention, a stable compound can be obtained by pre-reacting a raw material in the production of glycine, and a substance that can be converted to glycine can be obtained in a high yield. Therefore, glycine,
In particular, the yield of glycine actually obtained as crystals is greatly improved. Furthermore, by applying the mother liquor circulation method, which is a process that does not produce waste liquid, the glycine yield can be further greatly improved, and the production of glycine via hydantoin has been improved to a method that can be carried out industrially. is there.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C07C 229/00 C07C 227/12──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) C07C 229/00 C07C 227/12

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】水の存在下、グルコロニトリル、炭酸ガス
およびアンモニアを反応させてグリシンを製造する方法
であって、まず、グリコロニトリル、炭酸ガスおよびア
ンモニアを80〜120℃、0.5〜1時間で前反応せしめ、次
いで150〜200℃で主反応させることからなる前記方法。
1. A method for producing glycine by reacting glucoronitrile, carbon dioxide and ammonia in the presence of water, wherein glycolonitrile, carbon dioxide and ammonia are first reacted at 80-120 ° C. and 0.5-1 Pre-reacting in a time, followed by a main reaction at 150-200 ° C.
【請求項2】グリシンを含有する反応液から晶拆により
グリシンを分離した残りの母液を、水、グリコロニトリ
ル、炭酸ガスおよびアンモニアからなる系に循環して前
反応および/または主反応を行う請求項1記載の方法。
2. A pre-reaction and / or a main reaction is performed by circulating the remaining mother liquor obtained by separating glycine from a reaction solution containing glycine by crystal removal through a system comprising water, glycolonitrile, carbon dioxide and ammonia. The method of claim 1.
【請求項3】予め80〜120℃に予熱した水、炭酸ガスお
よびアンモニアに、グリコロニトリルを導入して、該温
度での0.5〜1時間前反応させる請求項1記載の方法。
3. The process according to claim 1, wherein glycolonitrile is introduced into water, carbon dioxide gas and ammonia preheated to 80 to 120 ° C., and reacted at the temperature for 0.5 to 1 hour.
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