利用粗氢氰酸连续生产d,l-甲硫氨酸的方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及利用粗氢氰酸连续生产D,L-甲硫氨酸的方法及其装置。该装置包括氢氰酸合成塔、酸塔、多级串联釜式反应器、静态混合反应器Ⅰ、气提塔Ⅰ、静态混合反应器Ⅱ、釜式反应器、气提塔Ⅱ和中和釜；连续生产D,L-甲硫氨酸的方法，包括氰酸混合气Ⅱ的制备，在多级串联釜式反应器中制备2-羟基-4-甲硫基丁腈，静态混合反应器Ⅰ中制备2-氨基-4-甲硫基丁腈，静态混合反应器Ⅱ中和釜式反应器中制备D,L-甲硫氨酸钾，在中和釜中和制得D,L-甲硫氨酸。还利用低温储罐、焚烧炉、气提塔和洗涤釜等对产物或反应剩余物进行处理。本发明的装置和方法利用粗氢氰酸和粗甲硫基丙醛连续化生产D,L-甲硫氨酸，生产成本低，副反应少，收率高，可以实现工业化大规模连续化生产。
【专利说明】利用粗氢氰酸连续生产D, L-甲硫氨酸的方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及精细化工领域，具体涉及利用氢氰酸混合气连续生产D，L-甲硫氨酸的方法及装置。
【背景技术】
[0002]D，L-蛋氨酸又名甲硫氨酸，是构成蛋白质的基本单位之一，是必需氨基酸中唯一
含有硫的氨基酸，其结构式如下:
[0003]
【权利要求】
1.利用D，L-甲硫氨酸生产装置连续生产D，L-甲硫氨酸的方法，其特征在于:所述的D, L-甲硫氨酸生产装置包括氢氰酸合成塔(I)、酸塔(2)、多级串联釜式反应器(3)、静态混合反应器I (6)、气提塔I (7)、静态混合反应器II (8)、釜式反应器(9)、气提塔II (10)和中和釜(11);所述多级串联釜式反应器(3)设有压力及温度调节辅助装置，由两级以上釜式反应器串联组成，相邻反应器间通过气流和物流管道连通；所述氢氰酸合成塔(I)的出气口通过管道与酸塔(2 )的进气口连通，酸塔(2 )的出气口通过管道与多级串联釜式反应器(3 )的第一级釜式反应器连通，所述静态混合反应器I (6)与多级串联釜式反应器(3)的最后一级釜式反应器连通，气提塔I (7)的进料口与静态混合反应器I (6)的出料口连通；所述静态混合反应器II (8)的进料口与气提塔I (7)的出料口连通，釜式反应器(9)的进料口与静态混合反应器II (8)的出料口连通，气提塔II (10)的进料口与釜式反应器(9)的出料口连通，气提塔II (10)的出料口与中和釜(11)连通；所述静态混合反应器I (6)和静态混合反应器II (8)均设有压力及温度调节辅助装置，所述中和釜(11)内设有温度调节辅助装置；所述连续生产D，L-甲硫氨酸的方法包括以下步骤: (1)以甲烷、氨气和氧气为原料，采用安氏法合成原理，通过氢氰酸合成塔(I)制备氢氰酸混合气I ;所述氢氰酸混合气I通入酸塔(2)进行脱氨处理，得氢氰酸混合气II ； (2)将甲硫基丙醛和作为催化剂的碱从多级串联釜式反应器(3)的最后一级釜式反应器通入，通过各级釜式反应器向第一级釜式反应器转移，将步骤(1)中所得氢氰酸混合气II从多级串联釜式反应器(3)的第一级釜式反应器通入，与第一级釜式反应器中的物料反应，反应后的剩余气体再依次通过各级釜式反应器向最后一级釜式反应器转移，最终从最后一级釜式反应器的出气口排出；待氢氰酸混合气II与第一级釜式反应器中甲硫基丙醛反应完全后，采出产品即得2-羟基-4-甲硫基丁腈；第一级釜式反应器中产品采出后，将后一级釜式反应器中的物料依次转入前一级釜式反应器中，在最后一级釜式反应器中再通入新的甲硫基丙醛和作为催化剂的碱，氢氰酸混合气II再从第一级釜式反应器通入，实现连续化生产； (3)将步骤(2)中得到的2-羟基-4-甲硫基丁腈与氨水溶液或者氨气加入静态混合反应器I (6)中，在加热和加压下反应，得到2-氨基-4-甲硫基丁腈混合物，将得到的2-氨基-4-甲硫基丁腈混合物送入气提塔I (7`)中分离回收氨后即得2-氨基-4-甲硫基丁腈溶液； (4)将步骤(3)所得的2-氨基-4-甲硫基丁腈溶液与碳酸氢钾溶液通入静态混合反应器II (8)中，在加热和加压下反应，然后将反应体系再通入釜式反应器(9)中继续加热反应，从釜式反应器(9)流出的液体送入气提塔II (10)中分离回收二氧化碳和氨后即得D, L-甲硫氨酸钾水溶液； (5)将步骤(4)中所得的D，L-甲硫氨酸钾水溶液通入中和釜(11)，向中和釜(11)中通入二氧化碳进行中和，得D，L-甲硫氨酸，取D，L-甲硫氨酸后的碳酸氢钾母液循环至静态混合反应器II (8)中进行反应。
2.根据权利要求1所述的连续生产D，L-甲硫氨酸的方法，其特征在于，所述多级串联釜式反应器(3)为四级串联釜式反应器，由第一级釜式反应器(31)、第二级釜式反应器(32)、第三级釜式反应器(33)和第四级釜式反应器(34)串联组成，步骤(2)中，各级反应器中的压力保持在0.09~0.5MPa，所述第一至第三级釜式反应器中反应温度控制在30~60°C，第四级釜式反应器(34)中反应温度控制在-10~30°C。
3.根据权利要求2所述的连续生产D，L-甲硫氨酸的方法，其特征在于，步骤(2)中，各级反应器中的压力保持在0.09~0.5MPa，所述第一级釜式反应器中反应温度控制在35°C~40°C，第二级和第三级釜式反应器中反应温度控制在40°C~45°C，第四级釜式反应器中温度控制在-10°C~30°C。
4.根据权利要求1所述的连续生产D，L-甲硫氨酸的方法，其特征在于:步骤(2)所述的甲硫基丙醛为未经纯化的甲硫基丙醛，其中含质量分数94.5%~96%的甲硫基丙醛、质量分数3.5%~5.3%的轻组分和质量分数0.2%~0.5%的重组分；所述轻组分为甲硫醇、甲醇、丙烯醛和水；所述重组分为甲硫基丙醛的二聚物和三聚物。
5.根据权利要求1所述的连续生产D，L-甲硫氨酸的方法，其特征在于:所述步骤(3)中，2-羟基-4-甲硫基丁腈与氨水溶液或者氨气加入静态混合反应器I (6)中反应，静态混合反应器(6)中的压力控制在1.0~1.5MPa，温度从40°C梯度升温至85°C，反应停留时间为 10 ~30min。
6.根据权利要求1所述的连续生产D，L-甲硫氨酸的方法，其特征在于:所述的静态混合反应器II (8 )由第一级静态混合反应器(81)和第二级静态混合反应器(82 )串联组成，所述的釜式反应器(9)由第I级釜式反应器(91)和第II级釜式反应器(92)串联组成，气提塔I(7)的出料口与第一级静态混合反应器(81)的进料口相通，第二级静态混合反应器(82)进料口与第一级静态混合反应器(81)的出料口相通，第I级釜式反应器(91)的进料口与第二级静态混合反应器(82)的出料口相通，第II级釜式反应器(92)的进料口与第I级釜式反应器(91)的出料口相通，气提塔II (10)的进料口与第II级釜式反应器(92)的出料口连通，所述步骤(4)中，将所述2-氨基-4-甲硫基丁腈溶液与碳酸氢钾溶液依次通入第一级静态混合反应器(81)、第`二级静态混合反应器(82)、第I级釜式反应器(91)和第II级釜式反应器(92)中进行反应，第一级静态混合反应器(81)中的压力控制在1.0~2.0MPa,温度从40°C梯度升温至80°C，第二级静态混合反应器(82)中的压力控制在1.0~2.0MPaJ^度从80°C梯度升温至120°C，第I级釜式反应器(91)中的温度从120°C梯度升温至140°C，第II级釜式反应器(92)中的温度从140°C梯度升温至180°C。
7.根据权利要求1所述的连续生产D，L-甲硫氨酸的方法，其特征在于:所述中和釜(11)由第一级中和釜(111)和第二级中和釜(112)串联组成，气提塔II (10)的出料口与第一级中和釜(111)的进料口相通，第二级中和釜(112)的进料口与第一级中和釜(111)的出料口相通；第二级中和釜(112)的出料口还与一洗涤釜(12)相连通，所述步骤(5)中，向第一级中和釜(111)和第二级中和釜(112)中通入二氧化碳，然后将步骤(4)中所得的D，L-甲硫氨酸钾水溶液依次送入第一级中和釜(111)和第二级中和釜(112 )中进行中和反应，第一级中和釜(111)和第二级中和釜(112)中温度控制在0°C~40°C，中和后，D，L-甲硫氨酸从第二级中和釜(112)出料口出来进入到洗涤釜(12)中进行洗涤，得高纯度D，L-甲硫氨酸，洗涤釜(12)中的温度控制在0°C~40°C。
8.根据权利要求1所述的连续生产D，L-甲硫氨酸的方法，其特征在于:所述D，L-甲硫氨酸生产装置还包括低温储存罐(4)，所述低温储存罐(4) 一端与多级串联釜式反应器(3)的第一级釜式反应器连通，另一端与静态混合反应器I (6)进料口连通，所述步骤(2)中，采出的产品进入低温储存罐(4)中，于0~15°C保存。
9.根据权利要求1或8所述的连续生产D，L-甲硫氨酸的方法，其特征在于:所述D, L-甲硫氨酸生产装置还包括焚烧炉(5 )，所述焚烧炉(5 )与多级串联釜式反应器(3 )的最后一级釜式反应器连通，在所述步骤(2)中，从最后一级釜式反应器排出的气体进入焚烧炉(5)进行焚烧，焚烧的温度在1200°C以上，焚烧气体经过碱液脱硫后排放。
10.连续生产D，L-甲硫氨酸的装置，其特征在于，所述装置包括氢氰酸合成塔(I)、酸塔(2)、四级串联釜式反应器、低温储存罐(4)、焚烧炉(5)、静态混合反应器I (6)、气提塔I (7)、静态混合反应器II (8)、釜式反应器(9)、气提塔II (10)、中和釜(11)和洗涤釜(12);所述氢氰酸合成塔(I)的出气口通过管道与酸塔(2)的进气口连通；所述四级串联釜式反应器设有压力及温度调节辅助装置，由第一级釜式反应器(31)、第二级釜式反应器(32)、第三级釜式反应器(33)和第四级釜式反应器(34)串联组成，相邻反应器间通过气流和物流管道连通；所述第一级釜式反应器(31)的进气口与酸塔(2 )的出气口通过管道连通，且第一级釜式反应器(31)的出料口与低温储存罐(4)的进料口通过管道连通；所述第四级釜式反应器(34)的出气口与焚烧炉(5)的进气口通过管道连通；所述低温储存罐(4)的出料口与静态混合反应器I (6)进料口连通，静态混合反应器I (6)的出料口与气提塔(7)的进料口相连通；所述的静态混合反应器II (8)由第一级静态混合反应器(81)和第二级静态混合反应器(82)串联组成，所述的釜式反应器(9)由第I级釜式反应器(91)和第II级釜式反应器(92)串联组成，气提塔I (7)的出料口与第一级静态混合反应器(81)的进料口相通，第二级静态混合反应器(82)进料口与第一级静态混合反应器(81)的出料口相通，第I级釜式反应器(91)的进料口与第二级静态混合反应器(82)的出料口相通，第II级釜式反应器(92)的进料口与第I级釜式反应器(91)的出料口相通，气提塔II (10)的进料口与第II级釜式反应器(92)的出料口连通；所述中和釜(11)由第一级中和釜(111)和第二级中和釜(112 )串联组成，气提塔II (10 )的出料口与第一级中和釜(111)的进料口相通，第二级中和釜(112 )的进料口与第一级中和釜(111)的出料口相通；第二级中和釜(112 )的出料口与洗涤釜(12)相连通；所述静态混合反应器I (6)和静态混合反应器II (8)均设有压力及温度调节辅助装置，所述中和釜(11)和洗涤`釜(12)内设有温度调节辅助装置。
【文档编号】C07C319/20GK103664719SQ201310722863
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年8月28日
【发明者】吴传隆, 王用贵, 秦岭, 杨帆, 朱丽利, 李欧 申请人:重庆紫光化工股份有限公司