本发明涉及精细化工、制药生产领域，具体涉及一种对羟基苯甘氨酸的提取回收方法。
背景技术：
对羟基苯甘氨酸，分子式c8h9no3，是一种医药精细化学品，主要用于合成β-内酰胺类半合成抗菌素，如羟氨苄青霉素（俗称阿莫西林）、头孢哌酮，头孢拉定、头孢立新、头孢曲松钠及羟基epcp和7adca等抗生素药物。这些药物用途十分广泛，既可注射又可口服，对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、弓形体、螺旋体等均有杀灭作用，是广谱抗菌消炎药品，在临床治疗胃、十二指肠溃疡等病症具有满意的疗效。
对羟基苯甘氨酸的制备方法主要有苯甲醛法、乙醛酸法和酶法。其中一步乙醛法是以乙醛酸、苯酚、铵盐作用生成dl-对羟基苯甘氨酸，然后通过拆分和诱导得到d-对羟基苯甘氨酸。该过程经结晶、分离得到大部分目标产物对羟基苯甘氨酸之后，剩余的低浓度、浅红色对羟基苯甘氨酸母液（对羟基苯甘氨酸质量百分含量小于8%；硫酸铵质量百分含量约30~40%）中，高附加值对羟基苯甘氨酸的提取显得尤为重要。
众所周知，对羟基苯甘氨酸难溶于水，20℃时，溶解度约为0.5g/100g水。而硫酸铵在0℃时，溶解度约为70.6g/100g水；100℃时，溶解度约为103.8g/100g水。通过溶解度差异（母液中对羟基苯甘氨酸8g/100g是饱和含量0.5g/100g水的将近16倍）很容易将对羟基苯甘氨酸进行分离回收，但是由于后期的低浓度溶液中含有硫酸铵等盐类，对羟基苯甘氨酸中的氨基、羧基等化学官能团能够与母液中铵根离子nh4 以及水分子通过氢键作用，增加其相对溶解度。此外，结合河南某药业股份有限公司提供的低浓度、饱和对羟基苯甘氨酸母液（对羟基苯甘氨酸质量百分含量5~6wt%；硫酸铵质量百分含量约39.1wt%）可知，采用普通的溶解度差异很难将对羟基苯甘氨酸从低浓度（质量含量小于8wt%）母液中分离、提纯。
中国专利cn103100306a采用膜法的提取装置及其直通工艺，利用膜分离截留溶质的特性使杂质和对羟基苯甘氨酸分级分离，直接浓缩使对羟基苯甘氨酸富集过饱和析出，实现了对羟基苯甘氨酸连续浓缩析出，与水分离的目标。但是该过程也是针对高浓度对羟基苯甘氨酸母液而言，并且该过程采用三级膜分离装置，操作流程复杂，膜材料的再生和重复使用成本较高。
另外截止目前，有关低浓度对羟基苯甘氨酸母液中对羟基苯甘氨酸的提取未见报道。
技术实现要素：
本发明提出了一种对羟基苯甘氨酸的提取回收方法，本发明分离大部分对羟基苯甘氨酸之后，含有的低浓度对羟基苯甘氨酸以及硫酸铵的水溶液，通过加入钡盐生成硫酸钡沉淀，除去分子直径较大的硫酸根离子之后，滤液经过电渗析、蒸发结晶等步骤，实现了高附加值对羟基苯甘氨酸的回收。
实现本发明的技术方案是：
对羟基苯甘氨酸的提取回收方法，包括以下步骤：
（1）沉淀过滤过程：将低浓度对羟基苯甘氨酸母液与氯化钡溶液同时加入沉淀过滤装置，获得硫酸钡沉淀及混合液；
（2）电渗析过程：将步骤（1）得到的混合液转移至电渗析装置，电渗析装置上部得到氯气和氨气的混合气体，电渗析装置中剩余含有少量氯化钡的对羟基苯甘氨酸水溶液；
（3）蒸发结晶过程：将步骤（2）得到的含有少量氯化钡的对羟基苯甘氨酸水溶液送入蒸发结晶装置，蒸发结晶装置上部蒸发掉部分水蒸气后，溶液低温结晶获得对羟基苯甘氨酸晶体。
所述步骤（1）中氯化钡溶液浓度为沉淀反应温度下的饱和浓度，低浓度对羟基苯甘氨酸母液中对羟基苯甘氨酸的浓度为3~8wt%，硫酸铵的浓度为10~40wt%。
所述步骤（1）中钡离子与硫酸根离子的物质的量之比为（1~1.2）：1。
所述步骤（1）混合液包括氯化铵、对羟基苯甘氨酸以及少量氯化钡。
所述步骤（2）中电渗析装置阴极室加入质量浓度为0.1~2.0wt%的hcl溶液，阳极室加入质量浓度为0.1~2.0wt%的naoh或koh溶液。电渗析器内电极对的数目可以是一级也可以是多级；电渗析器内膜堆可以是一段，也可以是多段。
所述步骤（2）中电渗析装置的初始电流密度10.0~50.0ma/cm2，电压维持在2.0~12.0v，电渗析处理至浓相室电导率小于2.0ms/cm，电渗析处理温度20~50℃，电渗析处理时间4~8h。
所述步骤（3）中蒸发和结晶在同一装置中进行，蒸发温度50~90℃，蒸发时间1~6h；对羟基苯甘氨酸的结晶温度为0~30℃，时间为8~20h。
所述步骤（3）中剩余氯化钡稀溶液作为沉淀剂回流至步骤（1）循环使用。
本发明的有益效果是：本发明能够应用于常规方法无法处理的低浓度对羟基苯甘氨酸母液，仅需要经过沉淀过滤、电渗析、结晶分离三个简单操作过程，就能高收率的提取对羟基苯甘氨酸产品（对羟基苯甘氨酸回收率＞99.5%，纯度＞80%）。副产的纳米级硫酸钡产品能够提高整个工艺过程的经济性。本发明操作步骤简单、操作方便，设备收入少，符合工业实际化生产高效、节能的技术要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明工艺流程图。
其中，e1：沉淀过滤装置；e2：电渗析装置；e3：蒸发结晶装置；g1：氨气与氯气的混合气；g2：水蒸气；l1：低浓度的对羟基苯甘氨酸和硫酸铵的混合液；l2：氯化钡的水溶液；l3：氯化铵、对羟基苯甘氨酸以及少量氯化钡的混合液；l4：对羟基苯甘氨酸以及少量氯化钡的混合液；l5：氯化钡的水溶液；s1：硫酸钡；s2：对羟基苯甘氨酸。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实例针对低浓度对羟基苯甘氨酸母液中对羟基苯甘氨酸的提取，其中对羟基苯甘氨酸质量百分含量5.0wt%；硫酸铵质量百分含量约39.1wt%，提取步骤如下：
（1）沉淀过滤阶段：首先，称取358.1g的bacl2.2h2o溶于1000ml容量瓶中配制成0.3053g/ml浓度的氯化钡溶液l2。其次，量取220ml上述氯化钡溶液l2，与100ml低浓度对羟基苯甘氨酸母液l1在机械搅拌下，同时加入到沉淀过滤装置e1中。然后，机械搅拌继续搅拌0.5h后，静置12~24h。最后，将上述沉淀用800目滤布进行过滤，获得硫酸钡沉淀s1为80.23g以及滤液l3。
（2）电渗析过程：取100ml上述含有氯化铵、对羟基苯甘氨酸以及少量氯化钡的混合液l3转移至一级一段的电渗析装置e2中，阴极室加入2wt%hcl溶液100ml，阳极室加入2wt%naoh溶液100ml。然后，打开电渗析装置，设置初始电流密度10.0ma/cm2，电压2.0v，浓相室初始电导率11.19ms/cm，电渗析处理温度20℃，电渗析处理4小时，最终电导率降至2.0ms/cm，关闭电渗析装置。电渗析装置阴极获得氨气，阳极获得氯气。电渗析装置剩余液体l4。
（3）蒸发结晶过程：将步骤（2）得到的含有少量氯化钡的对羟基苯甘氨酸水溶液l4送入蒸发结晶装置e3中。在50℃下蒸发6h除去多余的水蒸气g2之后，降温至0℃结晶8h，获得对羟基苯甘氨酸晶体s2为5.4g（产品回收率90.0%），剩余氯化钡的水溶液l5循环至沉淀过滤装置e1，与氯化钡溶液l2混合使用。
实施例2
本实例针对低浓度对羟基苯甘氨酸母液中对羟基苯甘氨酸的提取，其中对羟基苯甘氨酸质量百分含量5.0wt%；硫酸铵质量百分含量约39.1wt%，提取步骤如下：
（1）沉淀过滤阶段操作步骤与实例1一致。
（2）电渗析过程：取100ml上述含有氯化铵、对羟基苯甘氨酸以及少量氯化钡的混合液l3转移至一级一段的电渗析装置e2中，阴极室加入0.1wt%hcl溶液100ml，阳极室加入0.1wt%naoh溶液100ml。然后，打开电渗析装置，设置初始电流密度50.0ma/cm2，电压12.0v，浓相室初始电导率11.19ms/cm，电渗析处理温度20℃，电渗析处理8小时，最终电导率降至0.5ms/cm，关闭电渗析装置。电渗析装置阴极获得氨气，阳极获得氯气。电渗析装置剩余液体l4。
（3）蒸发结晶过程：将步骤（2）得到的含有少量氯化钡的对羟基苯甘氨酸水溶液l4送入蒸发结晶装置e3中。在80℃下蒸发6h除去多余的水蒸气g2之后，降温至0℃结晶20h，获得对羟基苯甘氨酸晶体s2为5.8g（产品回收率96.6%），剩余氯化钡的水溶液l5循环至沉淀过滤装置e1，与氯化钡溶液l2混合使用。
实施例3
本实例针对低浓度对羟基苯甘氨酸母液中对羟基苯甘氨酸的提取，其中对羟基苯甘氨酸质量百分含量5.0wt%；硫酸铵质量百分含量约39.1wt%，提取步骤如下：
（1）沉淀过滤阶段操作步骤与实例1一致。
（2）电渗析过程：取100ml上述含有氯化铵、对羟基苯甘氨酸以及少量氯化钡的混合液l3转移至一级一段的电渗析装置e2中，阴极室加入1wt%hcl溶液100ml，阳极室加入1wt%naoh溶液100ml。然后，打开电渗析装置，设置初始电流密度30.0ma/cm2，电压6.0v，浓相室初始电导率11.19ms/cm，电渗析处理温度30℃，电渗析处理6小时，最终电导率降至1.0ms/cm，关闭电渗析装置。电渗析装置阴极获得氨气，阳极获得氯气。电渗析装置剩余液体l4。
（3）蒸发结晶过程：将步骤（2）得到的含有少量氯化钡的对羟基苯甘氨酸水溶液l4送入蒸发结晶装置e3中。在60℃下蒸发3h除去多余的水蒸气g2之后，降温至0℃结晶10h，获得对羟基苯甘氨酸晶体s2为5.6g（产品回收率93.3%），剩余氯化钡的水溶液l5循环至沉淀过滤装置e1，与氯化钡溶液l2混合使用。
实施例4
本实例针对低浓度对羟基苯甘氨酸母液中对羟基苯甘氨酸的提取，其中对羟基苯甘氨酸质量百分含量5.0wt%；硫酸铵质量百分含量约39.1wt%，提取步骤如下：
（1）沉淀过滤阶段操作步骤与实施例1一致。
（2）电渗析过程与实施例3一致。
（3）蒸发结晶过程：将步骤（2）得到的含有少量氯化钡的对羟基苯甘氨酸水溶液l4送入蒸发结晶装置e3中。在60℃下蒸发3h除去多余的水蒸气g2之后，降温至30℃结晶20h，获得对羟基苯甘氨酸晶体s2为5.0g（产品回收率83.3%），剩余氯化钡的水溶液l5循环至沉淀过滤装置e1，与氯化钡溶液l2混合使用。
实施例5
本实例针对低浓度对羟基苯甘氨酸母液中对羟基苯甘氨酸的提取，其中对羟基苯甘氨酸质量百分含量5.0wt%；硫酸铵质量百分含量约39.1wt%，提取步骤如下：
（1）沉淀过滤阶段操作步骤与实施例1一致。
（2）电渗析过程与实施例3一致。
（3）蒸发结晶过程：将步骤（2）得到的含有少量氯化钡的对羟基苯甘氨酸水溶液l4送入蒸发结晶装置e3中。在60℃下蒸发3h除去多余的水蒸气g2之后，降温至20℃结晶20h，获得对羟基苯甘氨酸晶体s2为5.2g（产品回收率86.6%），剩余氯化钡的水溶液l5循环至沉淀过滤装置e1，与氯化钡溶液l2混合使用。
实施例6
本实例针对低浓度对羟基苯甘氨酸母液中对羟基苯甘氨酸的提取，其中对羟基苯甘氨酸质量百分含量5.0wt%；硫酸铵质量百分含量约39.1wt%，提取步骤如下：
（1）沉淀过滤阶段操作步骤与实施例1一致。
（2）电渗析过程与实施例3一致。
（3）蒸发结晶过程：将步骤（2）得到的含有少量氯化钡的对羟基苯甘氨酸水溶液l4送入蒸发结晶装置e3中。在60℃下蒸发3h除去多余的水蒸气g2之后，降温至10℃结晶20h，获得对羟基苯甘氨酸晶体s2为5.3g（产品回收率88.3%），剩余氯化钡的水溶液l5循环至沉淀过滤装置e1，与氯化钡溶液l2混合使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.对羟基苯甘氨酸的提取回收方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）沉淀过滤过程：将低浓度对羟基苯甘氨酸母液与氯化钡溶液同时加入沉淀过滤装置，获得硫酸钡沉淀及混合液；
（2）电渗析过程：将步骤（1）得到的混合液转移至电渗析装置，电渗析装置上部得到氯气和氨气的混合气体，电渗析装置中剩余含有少量氯化钡的对羟基苯甘氨酸水溶液；
（3）蒸发结晶过程：将步骤（2）得到的含有少量氯化钡的对羟基苯甘氨酸水溶液送入蒸发结晶装置，低温结晶获得对羟基苯甘氨酸晶体。
2.根据权利要求1所述的对羟基苯甘氨酸的提取回收方法，其特征在于：所述步骤（1）中低浓度对羟基苯甘氨酸母液中对羟基苯甘氨酸的浓度为3~8wt%，硫酸铵的浓度为10~40wt%。
3.根据权利要求2所述的对羟基苯甘氨酸的提取回收方法，其特征在于：所述步骤（1）中钡离子与硫酸根离子的物质的量之比为（1~1.2）：1。
4.根据权利要求1所述的对羟基苯甘氨酸的提取回收方法，其特征在于：所述步骤（1）混合液包括氯化铵、对羟基苯甘氨酸以及少量氯化钡。
5.根据权利要求1所述的对羟基苯甘氨酸的提取回收方法，其特征在于：所述步骤（2）中电渗析装置阴极室加入质量浓度为0.1~2.0wt%的hcl溶液，阳极室加入质量浓度为0.1~2.0wt%的naoh或koh溶液。
6.根据权利要求1所述的对羟基苯甘氨酸的提取回收方法，其特征在于：所述步骤（2）中电渗析装置的初始电流密度10.0~50.0ma/cm2，电压维持在2.0~12.0v，电渗析处理至浓相室电导率小于2.0ms/cm，电渗析处理温度20~50℃，电渗析处理时间4~8h。
7.根据权利要求1所述的对羟基苯甘氨酸的提取回收方法，其特征在于：所述步骤（3）中蒸发和结晶在同一装置中进行，蒸发温度50~90℃，蒸发时间1~6h；对羟基苯甘氨酸的结晶温度为0~30℃，时间为8~20h。
8.根据权利要求1-7任一项所述的对羟基苯甘氨酸的提取回收方法，其特征在于：所述步骤（3）中剩余氯化钡稀溶液作为沉淀剂回流至步骤（1）循环使用。
技术总结