[发明专利]海因的制备装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，涉及一种化工产品的改进的制备装置及方法。

背景技术

甲硫氨酸又名蛋氨酸，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。甲硫氨酸广泛用于医药、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，但目前我国的甲硫氨酸几乎全部依靠进口，国内自身产量很低，远远不能满足需求。

海因，化学名称为5-(2-甲硫基乙基)-乙内酰脲，是制备DL-甲硫氨酸的关键中间体。将海因用碱水解制得DL-甲硫氨酸盐，再用酸中和即制得DL-甲硫氨酸。目前国内外合成海因的方法有一步法和两步法。一步法是将丙烯醛、甲硫醇、氰化物和乙内酰脲化试剂一次投料制备海因，为非均相反应，反应速度低，且易引起聚合等副反应。两步法是以丙烯醛、甲硫醇为原料制得3-甲硫基丙醛（TPMA），再将3-甲硫基丙醛与氰化物、二氧化碳和氨反应制得海因。两步法在工业生产中可以很好的控制第一步3-甲硫基丙醛的合成质量，但第二步合成海因是在高温、高压条件下进行反应，反应条件不好控制，容易引起有机原料的降解、聚合等副反应，从而导致海因收率下降或工艺不稳定。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种海因的制备装置和方法，可以容易地控制反应温度，很好地控制副产物的生成，提高海因品质和收率。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1．海因的制备装置，包括三级串联静态混合反应器和气提塔，其中第一级静态混合反应器的出料口与第二级静态混合反应器的进料口连通，第二级静态混合反应器的出料口与第三级静态混合反应器的进料口连通，第三级静态混合反应器的出料口与气提塔的进料口连通。

优选的，所述气提塔的塔顶设置有气液分离器，如旋风分离器等。该装置可以很好地去除回收气体中带有的液体。

优选的，所述第三级静态混合反应器出料口与气提塔进料口的通路上设置有泄压阀。采用该装置，可以方便地将从第三级静态混合反应器出料口流出的高压液体卸除一定压力后再送入气提塔。

2．利用上述装置制备海因的方法，包括以下步骤：将3-甲硫基丙醛、氰化钠与二氧化碳和氨的水溶液通入三级串联静态混合反应器中进行连续三级反应，三级串联静态混合反应器中的压力控制在1.4-2.6MPa，其中第一级静态混合反应器中的温度是从40℃梯度升温至80℃，第二级静态混合反应器中的温度是从80℃梯度升温至120℃，第三级静态混合反应器中的温度是从120℃梯度升温至160℃，从第三级静态混合反应器的出料口流出的液体送入常压水蒸气气提塔分离回收未反应完的二氧化碳和氨，从塔底流出的液体即为海因水溶液，从塔顶排出的混合气用于回收制备二氧化碳和氨的水溶液并循环用于海因的制备。

涉及的反应方程式为：

优选的，所述三级串联静态混合反应器中的压力控制在1.6-1.8MPa，总的反应停留时间为16-20分钟。在该优选条件下，反应速率快，周期短，副产物少，海因收率高，且对设备及连接件的材质要求不高。

优选的，所述3-甲硫基丙醛、氰化钠与二氧化碳和氨的水溶液的投料先后顺序依次为二氧化碳和氨的水溶液、氰化钠、3-甲硫基丙醛，即先将氰化钠加入到二氧化碳和氨的水溶液中，再加入3-甲硫基丙醛。如果先将3-甲硫基丙醛加入到二氧化碳和氨的水溶液中，所得混合物有聚合的危险，容易导致海因产率下降或工艺波动，并给产物带进杂质。

优选的，所述3-甲硫基丙醛和氰化钠的投料摩尔比为1:1.02-1.03；所述二氧化碳和氨的水溶液中二氧化碳的质量百分含量不低于12%、氨的质量百分含量不低于8%，二氧化碳和氨的摩尔比为1:1.5-1.9，二氧化碳和3-甲硫基丙醛的投料摩尔比为1.8-2.2:1。在上述优选条件下，3-甲硫基丙醛反应完全且不易形成聚合物，副产物少，海因收率高。

优选的，采用质量流量计控制3-甲硫基丙醛与氰化钠的投料比例。3-甲硫基丙醛与氰化钠的投料比例对海因品质及收率有较大影响，现有工艺中系采用体积流量计来控制二者投料比例，容易因温度变化导致体积变化而带来投料误差，在工业生产中投料比例波动较严重，导致生产频繁中断，连续化生产水平不高。以质量流量计代替体积流量计，可以精确控制3-甲硫基丙醛与氰化钠的投料比例，从而尽可能的减少副产物的产生，提高海因收率，提高连续化生产水平，降低生产成本。