[发明专利]一种连续快速碱解5-（β-甲硫基乙基）-乙内酰脲合成蛋氨酸的方法

说明书

本发明提供一种连续高效碱解5‑（β‑甲硫基乙基）‑乙内酰脲合成蛋氨酸的方法，包括：将碱与5‑（β‑甲硫基乙基）‑乙内酰脲水溶液经低频超声波预活化后通入微通道反应器进行水解反应，控制反应温度为120℃～140℃，压力为0.2MPa～0.8MPa，反应物料在微通道内的停留时间为2～5min，得到DL‑蛋氨酸。本发明通过在水解步骤结合运用了超声波预活化与微通道反应，获得了优于传统工艺的高选择高效率水解效果，特别大大降低了对产品不利的二肽、二酮哌嗪、酰胺、海因酸等不利副产物，提高了原料转化率和最终循环母液的品质，有利长久稳定地制备蛋氨酸；另外还一定程度降低了碱的使用量，减少了低价值的副产无机盐，相应降低了蛋氨酸生产成本。

技术领域

本发明涉及化工领域，特别涉及一种连续快速碱解5-（β-甲硫基乙基）-乙内酰脲合成蛋氨酸的方法。

技术背景

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，除了参与动物体内甲基的转移、磷的代谢和肾上腺素、胆碱、肌酸的合成外，还是合成蛋白质和胱氨酸的原料。蛋氨酸广泛用于医药、食品、饲料和化妆品等领域，其中作为饲料添加剂的用量最大，2018年我国的蛋氨酸的需求量达到了23万吨左右，进口量达到了近18万吨，将近80%的需求量依靠进口，国内蛋氨酸产能只有15万吨，远远不能满足需求。

5-（β-甲硫基乙基）-乙内酰脲是化学法合成蛋氨酸重要中间体，5-（β-甲硫基乙基）-乙内酰脲又简称海因，海因法合成蛋氨酸目前主要的工艺有钠盐工艺和钾盐工艺，即所谓的钠盐工艺（如专利CN102659650B、US4391988、US4259525 所述）是使用氢氧化钠水解5-（β-甲硫基乙基）-乙内酰脲，氢氧化钠与5-（β-甲硫基乙基）-乙内酰脲的投料摩尔比为1.8～6.0:1.0，水解温度为180℃，压力为1.4MPa～2.6MPa，停留时间为16～20min，水解完毕后，经过汽提回收二氧化碳和氨，得到蛋氨酸钠和碳酸钠的混合水溶液，然后加硫酸酸化，分离水洗，干燥，得到蛋氨酸产品，含有蛋氨酸的硫酸钠母液经过高温浓缩在高温结晶出硫酸钠，该工艺副产硫酸钠，一吨蛋氨酸副产1.5吨左右的硫酸钠；而钾盐工艺（如专利US4069251、US4303621和CN100410238C所述）是碳酸钾水解5-（β-甲硫基乙基）-乙内酰脲，钾离子与5-（β-甲硫基乙基）-乙内酰脲的投料摩尔比为2.2～3.0:1.0，水解反应温度为120℃～220℃，压力为0.7 MPa～1.0MPa，停留时间为16～20min，水解完毕后，经过汽提回收二氧化碳和氨，得到蛋氨酸钾和碳酸钾的混合水溶液，然后通入二氧化碳酸化结晶，经过分离水洗，烘干，得到蛋氨酸产品，含有蛋氨酸的碳酸氢钾母液经过热处理后，循环至水解5-（β-甲硫基乙基）-乙内酰脲用碱，该工艺无副产无机盐。

无论上述那种方法制备蛋氨酸，为了获得较好的蛋氨酸收率，或者是为了使5-（β-甲硫基乙基）-乙内酰脲能够较完全水解，都需要具备以下几个条件：（1）大量过量的碱；（2）较长的停留时间；（3）较高的反应温度；（4）较高的反应压力；（5）较高的反应器材质要求，必须是锆材，因为锆材对水解有促进作用。然而尽管碱解5-（β-甲硫基乙基）-乙内酰脲反应满足了上述反应条件，还是会或多或少出现副产物，正如CN100410238C所述那样，在蛋氨酸制备过程中，最重要的副产物之一是蛋氨酸二肽化合物，除了二肽外，还有蛋氨酸酰胺、海因酸、二酮哌嗪，而这些副产物带来会不利的干扰，其在通过在较低pH值下的结晶而影响蛋氨酸产品质量和结晶。因此，为了使形成蛋氨酸的反应收率达到最佳，人们往往是通过不断加大碱的使用量、提高水解反应温度，甚至将水解温度升至200℃左右，或者是加入催化剂如台或者锆等金属的化合物。