專利名稱：Dl-甲硫氨酸的制備裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，涉及一種化工產(chǎn)品的改進的制備裝置及方法。
背景技術(shù)：
甲硫氨酸又名蛋氨酸，是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位之一，是必需氨基酸中唯一含有硫的氨基酸，除了參與動物體內(nèi)甲基的轉(zhuǎn)移、磷的代謝和腎上腺素、膽堿、肌酸的合成外，還是合成蛋白質(zhì)和胱氨酸的原料。甲硫氨酸廣泛用于醫(yī)藥、食品、飼料和化妝品等領(lǐng)域，其中作為飼料添加劑的用量最大，但目前我國的甲硫氨酸幾乎全部依靠進口，國內(nèi)自身產(chǎn)量很低，遠遠不能滿足需求。DL-甲硫氨酸的制備方法之一是海因法，即將3-甲硫基丙醛、氰化物與二氧化碳和氨的水溶液反應(yīng)制得海因(化學(xué)名稱為5-(2-甲硫基乙基)_乙內(nèi)酰脲)，將海因用堿水解制得DL-甲硫氨酸鹽，再將DL-甲硫氨酸鹽用酸中和制得DL-甲硫氨酸。國外多個甲硫氨酸生產(chǎn)廠家已對上述制備路線的具體工藝及設(shè)備等進行了大量研究并申請了諸多專利，但從簡化操作、降低成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量和收率、便于工業(yè)化大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)等方面考慮，上述工藝及設(shè)備等仍有需要繼續(xù)改進之處。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種DL-甲硫氨酸的制備裝置及方法，可以盡可能少地產(chǎn)生副產(chǎn)物,提高產(chǎn)品質(zhì)量和收率,工業(yè)大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)水平高,成本低。為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案
I. DL-甲硫氨酸的制備裝置，包括反應(yīng)裝置和結(jié)晶分離裝置，所述反應(yīng)裝置為臥式反應(yīng)器，所述臥式反應(yīng)器的出液口與循環(huán)泵的入口連通，所述循環(huán)泵的出口分別與臥式反應(yīng)器和結(jié)晶分離裝置的進料口連通，所述循環(huán)泵與臥式反應(yīng)器連通后構(gòu)成總體積相當(dāng)于3-5倍進料體積的循環(huán)系統(tǒng)。優(yōu)選的，所述臥式反應(yīng)器的出氣口設(shè)置有氣液分離器。該裝置可以很好地去除回收氣體中帶有的液體。優(yōu)選的，所述臥式反應(yīng)器上連接有pH計，便于實現(xiàn)反應(yīng)體系pH值的在線實時監(jiān)測和濃硫酸用量的調(diào)整。
2.利用上述裝置制備DL-甲硫氨酸的方法，包括以下步驟JfDL-甲硫氨酸鹽水溶液與濃硫酸連續(xù)送入臥式反應(yīng)器中進行中和反應(yīng)，從臥式反應(yīng)器的出液口流出的液體經(jīng)循環(huán)泵后分流為兩部分，一部分返回臥式反應(yīng)器中進行相當(dāng)于3-5倍進料體積的強制循環(huán)，另一部分通入結(jié)晶分離裝置中使DL-甲硫氨酸結(jié)晶析出，即得DL-甲硫氨酸。本發(fā)明優(yōu)選采用如下路線制備DL-甲硫氨酸1)將3-甲硫基丙醛、氰化鈉與二氧化碳和氨的水溶液反應(yīng)制得含有海因和碳酸鈉的水溶液；2)將步驟I)所得溶液加入氫氧化鈉水解并回收反應(yīng)生成的二氧化碳和氨，制得含有DL-甲硫氨酸鈉和碳酸鈉的水溶液；
3)將步驟2)所得溶液加入濃硫酸中和并回收反應(yīng)生成的二氧化碳，制得含有DL-甲硫氨酸和硫酸鈉的水溶液，再使DL-甲硫氨酸結(jié)晶析出而硫酸鈉保留在溶液中，即獲得DL-甲硫氨酸。各步驟涉及的反應(yīng)方程式如下
由于氰化氫不活潑且有劇毒，故優(yōu)選氰化鈉作為制備海因的原料，由于無機堿引入的金屬離子和氰化鈉含有的金屬離子一致有利于產(chǎn)物分離，故優(yōu)選氫氧化鈉作為水解催化齊U，由于鈉離子為強堿性金屬離子，故本發(fā)明優(yōu)選具有強酸性的濃硫酸作為中和劑，從而盡可能的減少副產(chǎn)物，使整個反應(yīng)的最終產(chǎn)物種類少，且各步驟所得反應(yīng)混合物中的組分容易分離，二氧化碳和氨可以通過回收氣體的方式進行分離并循環(huán)利用，從而保證產(chǎn)物以基本無二氧化碳和氨的形式進入下一工序，終產(chǎn)物甲硫氨酸和硫酸鈉的溶解度差異很大，可以利用溶解度差異使DL-甲硫氨酸結(jié)晶析出，結(jié)晶后的母液可以蒸發(fā)回收硫酸鈉，回收的硫酸鈉可以作為產(chǎn)品出售?；谏鲜鰞?yōu)選路線，則本發(fā)明的DL-甲硫氨酸鹽水溶液為用氫氧化鈉水解海因并分離回收反應(yīng)生成的二氧化碳和氨后所得的溶液，該溶液中包含DL-甲硫氨酸鈉和碳酸鈉；本發(fā)明所述方法是將上述包含DL-甲硫氨酸鈉和碳酸鈉的水溶液與濃硫酸連續(xù)送入臥式反應(yīng)器中進行中和反應(yīng)，從臥式反應(yīng)器的出氣口回收反應(yīng)中生成的二氧化碳氣體，該氣體可用于制備二氧化碳和氨的水溶液并循環(huán)用于海因的制備中。優(yōu)選的，所述臥式反應(yīng)器的反應(yīng)溫度為110-150°c，反應(yīng)壓力為O. 3-0. 6MPa。更優(yōu)選的，所述臥式反應(yīng)器的反應(yīng)溫度為120-140°C，反應(yīng)壓力為O. 4-0. 5MPa。在上述優(yōu)化條件下，僅有極少的副產(chǎn)物形成，可得到很好的轉(zhuǎn)化率。優(yōu)選的，控制反應(yīng)液的pH值為4-6。更優(yōu)選的，控制反應(yīng)液的pH值為4. 5-5. 5。保證整個中和反應(yīng)系統(tǒng)呈酸性的目的是為了保證DL-甲硫氨酸鹽與濃硫酸完全反應(yīng)。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明采用臥式反應(yīng)器并利用循環(huán)泵構(gòu)建相當(dāng)于3-5倍進料體積的循環(huán)系統(tǒng)進行DL-甲硫氨酸鹽的中和反應(yīng)，不僅可以使中和反應(yīng)放出的大量熱散發(fā)均勻，而且可以延長反應(yīng)停留時間，利于充分反應(yīng)；采用本發(fā)明所述裝置和方法，不僅可以實現(xiàn)工業(yè)大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)，而且可以盡可能少地產(chǎn)生副產(chǎn)物，所得DL-甲硫氨酸產(chǎn)品純度高、收率好。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述，其中
圖I為本發(fā)明的裝置和方法流程示意圖。
具體實施例方式以下將參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。本發(fā)明的裝置示意圖如圖I所示。DL-甲硫氨酸的制備裝置包括反應(yīng)裝置和結(jié)晶分離裝置，所述反應(yīng)裝置為臥式反應(yīng)器，所述臥式反應(yīng)器的出液口與循環(huán)泵的入口連通，所述循環(huán)泵的出口分別與臥式反應(yīng)器和結(jié)晶分離裝置的進液口連通，所述循環(huán)泵與臥式反應(yīng)器連通后構(gòu)成總體積相當(dāng)于3-5倍進 料體積的循環(huán)系統(tǒng)。作為本發(fā)明裝置的一個優(yōu)選實施例，所述臥式反應(yīng)器的出氣口還設(shè)置有氣液分離器；所述臥式反應(yīng)器上還連接有PH計。本發(fā)明的方法流程示意圖如圖I所示。依次將含有DL-甲硫氨酸鈉和碳酸鈉的水溶液與濃硫酸連續(xù)加入到臥式反應(yīng)器中，加熱并保持反應(yīng)器內(nèi)溫度恒定，通過臥式反應(yīng)器出氣口排出的二氧化碳氣體控制反應(yīng)器內(nèi)壓力，實時監(jiān)測反應(yīng)液的pH值，根據(jù)pH值調(diào)節(jié)濃硫酸的加入量，控制反應(yīng)液PH值為4. 5-5. 5。從臥式反應(yīng)器出液口流出的液體經(jīng)循環(huán)泵后分流為兩部分，一部分被強制返回臥式反應(yīng)器進行循環(huán)反應(yīng)，另一部分進入結(jié)晶分離裝置使DL-甲硫氨酸結(jié)晶析出，離心分離，所得晶體洗滌、干燥后即得DL-甲硫氨酸產(chǎn)品，結(jié)晶后的母液用于蒸發(fā)回收硫酸鈉。具體實施例的條件及結(jié)果見表I。表I DL-甲硫氨酸的制備條件及結(jié)果
權(quán)利要求
1.DL-甲硫氨酸的制備裝置，包括反應(yīng)裝置和結(jié)晶分離裝置，其特征在于，所述反應(yīng)裝置為臥式反應(yīng)器，所述臥式反應(yīng)器的出液口與循環(huán)泵的入口連通，所述循環(huán)泵的出口分別與臥式反應(yīng)器和結(jié)晶分離裝置的進液口連通，所述循環(huán)泵與臥式反應(yīng)器連通后構(gòu)成總體積相當(dāng)于3-5倍進料體積的循環(huán)系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的DL-甲硫氨酸的制備裝置，其特征在于，所述臥式反應(yīng)器的出氣口設(shè)置有氣液分離器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的DL-甲硫氨酸的制備裝置，其特征在于，所述臥式反應(yīng)器上還連接有pH計。
4.利用權(quán)利要求I至3任一項所述裝置制備DL-甲硫氨酸的方法，其特征在于，將DL-甲硫氨酸鹽水溶液與濃硫酸連續(xù)送入臥式反應(yīng)器中進行中和反應(yīng)，從臥式反應(yīng)器的出液口流出的液體經(jīng)循環(huán)泵后分流為兩部分，一部分返回臥式反應(yīng)器中進行相當(dāng)于3-5倍進料體積的強制循環(huán)，另一部分通入結(jié)晶分離裝置中使DL-甲硫氨酸結(jié)晶析出，即得DL-甲硫氨酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述DL-甲硫氨酸鹽水溶液是用氫氧化鈉水解海因并分離回收反應(yīng)生成的二氧化碳和氨后所得的溶液，該溶液中包含DL-甲硫氨酸鈉和碳酸鈉；所述方法是將包含DL-甲硫氨酸鈉和碳酸鈉的水溶液與濃硫酸連續(xù)送入臥式反應(yīng)器中進行中和反應(yīng)，從臥式反應(yīng)器的出氣口回收反應(yīng)中生成的二氧化碳氣體用于制備二氧化碳和氨的水溶液并循環(huán)用于海因的制備。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述臥式反應(yīng)器的反應(yīng)溫度為110-150°C，反應(yīng)壓力為 0. 3-0. 6MPa。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述臥式反應(yīng)器的反應(yīng)溫度為120-140°C，反應(yīng)壓力為 0. 4-0. 5MPa0
8.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，控制反應(yīng)液的pH值為4-6。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，控制反應(yīng)液的pH值為4.5-5. 5。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種DL-甲硫氨酸的制備裝置，包括反應(yīng)裝置和結(jié)晶分離裝置，反應(yīng)裝置為臥式反應(yīng)器，臥式反應(yīng)器的出液口與循環(huán)泵的入口連通，循環(huán)泵的出口分別與臥式反應(yīng)器和結(jié)晶分離裝置的進液口連通，循環(huán)泵與臥式反應(yīng)器連通后構(gòu)成總體積相當(dāng)于3-5倍進料體積的循環(huán)系統(tǒng)；本發(fā)明還公開了利用上述裝置制備DL-甲硫氨酸的方法，是將DL-甲硫氨酸鹽水溶液與濃硫酸連續(xù)送入臥式反應(yīng)器中進行中和反應(yīng)，從臥式反應(yīng)器的出液口流出的液體經(jīng)循環(huán)泵后分流為兩部分，一部分返回臥式反應(yīng)器中進行相當(dāng)于3-5倍進料體積的強制循環(huán)，另一部分通入結(jié)晶分離裝置中使DL-甲硫氨酸結(jié)晶析出，即得DL-甲硫氨酸；采用本發(fā)明的裝置和方法，不僅可以使中和反應(yīng)放出的大量熱散發(fā)均勻，而且可以延長反應(yīng)停留時間，利于充分反應(yīng)；不僅可以實現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)，而且可以盡可能少地產(chǎn)生副產(chǎn)物，DL-甲硫氨酸產(chǎn)品純度高、收率好。
文檔編號C07C319/14GK102633699SQ20121013031
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者?？俗? 楊勇, 楊平, 柳亞玲, 羅玉成, 魏天錄, 黃寶玉 申請人:重慶紫光天化蛋氨酸有限責(zé)任公司