利用氢氰酸混合气连续生产5-（2-甲硫基乙基）-乙内酰脲的方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种利用氢氰酸混合气连续生产5-（2-甲硫基乙基）-乙内酰脲的方法及其装置。该装置包括氢氰酸合成塔、酸塔、多级串联釜式反应器、低温储罐、焚烧炉、静态混合反应器和气提塔；连续生产5-（2-甲硫基乙基）-乙内酰脲的方法，包括在氢氰酸合成塔和酸塔中制备氢氰酸混合气Ⅰ和氰酸混合气Ⅱ，在多级串联釜式反应器中制备2-羟基-4-甲硫基丁腈，以及在静态混合反应器中制备5-（2-甲硫基乙基）-乙内酰脲，还包括低温储罐、焚烧炉、气提塔等对产物或反应剩余物的处理步骤。该装置及方法可轻松实现对氢氰酸混合气和未纯化的甲硫基丙醛的利用，实现工业化大规模连续化生产，并且生产成本低，高效环保，适合工业推广应用。

【技术实现步骤摘要】
利用氢氰酸混合气连续生产5-（2-甲硫基乙基）-乙内酰脲的方法及其装置
本专利技术针对化工领域，涉及一种利用氢氰酸混合气连续生产5-（2-甲硫基乙基）-乙内酰脲的方法及其装置。
技术介绍
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，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很大，但是目前我国除了重庆紫光化工的6万吨蛋氨酸产出外，我国需要的大量蛋氨酸还需从国外进口，国内的产量不能满足需求。5-（2-甲硫基乙基）-乙内酰脲又名5-[2-(甲硫基)乙基]海因，广泛用于医药化工，即是制备D,L-蛋氨酸、L-蛋氨酸等重要的中间体。在理论上，5-（2-甲硫基乙基）-乙内酰脲的制备是已知的，一般说来，起始物可以分为三类：1）甲硫基丙醛、氢氰酸、二氧化碳和氨（或者碳酸氢铵）；2）甲硫基丙醛、氰化钠或氰化钾、二氧化碳和氨（或者碳酸氢铵）；3）2-羟基-4-甲硫基丁腈与二氧化碳和氨（或者碳酸氢铵）。具体如，TheChemistryoftheHydantoins.Chem.Rev.46(1950)422-425描述了用相应的醛或者酮与碱金属氰化物和碳酸铵反应制备取代的乙内酰脲，反应可使用化学计算比的量在80℃和0.3MPa条件下进行，也可使用过量的氨在常压下升温至60℃进行。另外一种制备5-（2-甲硫基乙基）-乙内酰脲的方法，将甲硫基丙醛溶于含氨、二氧化碳和氢氰酸或者其盐的水溶液中，再将该反应混合物加热至100℃，在常压下反应，得到5-（2-甲硫基乙基）-乙内酰脲水溶液。日本专利JP48-005763中，用甲硫基丙醛与氢氰酸或者其盐和碳酸氢铵在氨存在下，于80℃下反应1.5小时，制得5-（2-甲硫基乙基）-乙内酰脲水溶液，产率98.5%。SU740770中也公开了甲硫基丙醛、氰化钠和碳酸氢铵在水中制得5-（2-甲硫基乙基）-乙内酰脲水溶液。然而，在这些文献的报道中，无论采取哪种方式合成5-（2-甲硫基乙基）-乙内酰脲，都需要较纯的氢氰酸或其盐类，生产成本高，局限了其在工业上的应用。另外，上述制备方法获得的都是5-（2-甲硫基乙基）-乙内酰脲的溶液，其中不仅含有5-（2-甲硫基乙基）-乙内酰脲，还含有甲硫基丙醛的聚合物、碳酸钠、以及未反应的碳酸铵等，要得到高收率的5-（2-甲硫基乙基）-乙内酰脲则需要进一步纯化，上述文献中，也未见高效的纯化处理操作。就2-羟基-4-甲硫基丁腈的工业生产装置而言，如果使用高纯度的氢氰酸液体，不仅氢氰酸的生产成本较高，而且液体氢氰酸与3-甲硫基丙醛在催化剂作用下反应会放出大量的热，在反应过程中不容易控制，并且有很大的危险性，连续化生产比较困难，对设备的要求较高。因此，往往生产2-羟基-4-甲硫基丁腈采用将氢氰酸液体气化后通入含有催化剂的3-甲硫基丙醛中，虽然这种方法控制了反应的放热，易于操作，但是这比较难于实现大规模连续化生产。再者，专利报道的3-甲硫基丙醛都是精制过的，而精制3-甲硫基丙醛能耗比较大，轻重组分夹带的3-甲硫基丙醛随着轻重组分一起焚烧，导致3-甲硫基丙醛损失。氢氰酸混合气的纯化一般将其纯化为液体氢氰酸，耗能比较大，而氢氰酸混合气的生产成本只有液体氢氰酸的一半。另外，就5-（2-甲硫基乙基）-乙内酰脲的生产步骤而言，反应过程中充分的搅拌有利于缩短反应时间，提高收率；反应后剩余气体的回收利用，有利于降低生产成本。这些都是改进点。基于上述原因和现有技术，仍然需要进一步对5-（2-甲硫基乙基）-乙内酰脲的生产装置及方法进行改进。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种利用5-（2-甲硫基乙基）-乙内酰脲生产装置连续生产5-（2-甲硫基乙基）-乙内酰脲的方法，该方法原料廉价易得，原料反应充分，工业化连续生产程度高。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：利用5-（2-甲硫基乙基）-乙内酰脲生产装置连续生产5-（2-甲硫基乙基）-乙内酰脲的方法，所述5-（2-甲硫基乙基）-乙内酰脲生产装置包括氢氰酸合成塔、酸塔、多级串联釜式反应器和静态混合反应器；所述氢氰酸合成塔的出气口通过管道与酸塔的进气口连通，酸塔的出气口通过管道与多级串联釜式反应器连通；所述多级串联釜式反应器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；所述静态混合反应器设有压力及温度调节辅助装置；所述生产包括以下步骤：A、以甲烷、氨气和氧气为原料，采用安氏法合成原理，通过氢氰酸合成塔制备氢氰酸混合气Ⅰ；B、所述氢氰酸混合气Ⅰ通入酸塔进行脱氨处理，得氢氰酸混合气Ⅱ；C、将甲硫基丙醛和碱从多级串联釜式反应器的最后一级釜式反应器通入，再逐级向其第一级釜式反应器转移；将氢氰酸混合气Ⅱ通入第一级釜式反应器中的物料，剩余气体再逐级通向最后一级釜式反应器中的物料后排出；所述氢氰酸与甲硫基丙醛在碱的催化作用下反应，待第一级釜式反应器中甲硫基丙醛反应完全，采出产品即得2-羟基-4-甲硫基丁腈；后一级釜式反应器中的物料转入前一级釜式反应器，最后一级釜式反应器中再通入新的甲硫基丙醛和碱，同时继续氢氰酸混合气Ⅱ的通入，实现连续化生产；D、在静态混合反应器中，所述2-羟基-4-甲硫基丁腈与碳酸氢铵在水介质中，或者2-羟基-4-甲硫基丁腈与二氧化碳和氨的水溶液，充分反应，得5-（2-甲硫基乙基）-乙内酰脲。步骤A中，所述的氢氰酸混合气是指通过安氏法制备的氢氰酸混合气。安氏法（Andrussow法）是20世纪50年代完成的工业生产方法，是生产氢氰酸的主要方法。它采用的主要原料有甲烷、氨气和氧气，故又叫甲烷氨氧化法。该法是在常压、l000℃以上的条件下，将原料混合气通人由铂、铑合金催化剂铂和铑制成的丝网，或由铂铱合金制成的丝网状催化剂床，进行的氨氧化反应，其反应式为2CH4+2NH3+302→2HCN+6H20。目前，该项技术已非常成熟，有专门的氢氰酸合成塔用于氢氰酸气体的制备。步骤B中，所述的脱氨处理是指将安氏法制备的氢氰酸混合气Ⅰ通入酸中，脱去氨气的操作。所述的酸为无机酸，如硫酸、磷酸，起的主要作用是吸收氨气，特别优选质量分数为75%～90%的硫酸；75%以上的硫酸不仅能将氨气吸收掉，而且还将混合气中夹带的水分吸收掉。本专利技术经脱氨处理前后的氢氰酸混合气均可用于2-羟基-4-甲硫基丁腈的制备，只是经脱氨处理后的氢氰酸混合气Ⅱ性质更优。在工业上，可设置专门的酸塔用于脱氨处理。进一步，所述氢氰酸混合气Ⅰ优选由以下质量百分数的组分组成：氢氰酸气体8.8%±2%，水蒸气3.9%±2%，氨气1.6%±2%，氢气1.1%±2%，氮气76.0%±2%，氧气1.5%±2%，一氧化碳5.6%±2%，二氧化碳1.1%±2%，甲烷0.4%±2%。所述氢氰酸混合气Ⅱ优选由以下质量百分数的组分组成：氢氰酸气体9.4%±2%，氢气1.6%±2%，氮气79.4%±2%，氧气1.7%±2%，一氧化碳5.8%±2%，二氧化碳1.5%±2%，甲烷0.6%±2%。步骤C是在碱催化下的亲核加成反应。所述甲硫基丙醛为未经纯化的甲硫基丙醛，即甲硫醇与丙烯醛反应得到的经过脱本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用5‑（2‑甲硫基乙基）‑乙内酰脲生产装置连续生产5‑（2‑甲硫基乙基）‑乙内酰脲的方法，其特征在于：所述5‑（2‑甲硫基乙基）‑乙内酰脲生产装置包括氢氰酸合成塔（1）、酸塔（2）、多级串联釜式反应器和静态混合反应器（6）；所述氢氰酸合成塔（1）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连通；所述多级串联釜式反应器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；所述静态混合反应器（6）设有压力及温度调节辅助装置；所述生产包括以下步骤： A、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（1）制备氢氰酸混合气Ⅰ； B、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； C、将甲硫基丙醛和碱从多级串联釜式反应器的最后一级釜式反应器通入，再逐级向其第一级釜式反应器转移；将氢氰酸混合气Ⅱ通入第一级釜式反应器中的物料，剩余气体再逐级通向最后一级釜式反应器中的物料后排出；所述氢氰酸与甲硫基丙醛在碱的催化作用下反应，待第一级釜式反应器中甲硫基丙醛反应完全，采出产品即得2‑羟基‑4‑甲硫基丁腈；后一级釜式反应器中的物料转入前一级釜式反应器，最后一级釜式反应器中再通入新的甲硫基丙醛和碱，同时继续氢氰酸混合气Ⅱ的通入，实现连续化生产； D、在静态混合反应器（6）中，所述2‑羟基‑4‑甲硫基丁腈与碳酸氢铵在水介质中，或者2‑羟基‑4‑甲硫基丁腈与二氧化碳和氨的水溶液，充分反应，得5‑（2‑甲硫基乙基）‑乙内酰脲。...

【技术特征摘要】
2013.08.28 CN 201310381715.11.利用5-(2-甲硫基乙基)-乙内酰脲生产装置连续生产5-(2-甲硫基乙基)-乙内酰脲的方法，其特征在于：所述5-(2-甲硫基乙基)-乙内酰脲生产装置包括氢氰酸合成塔(1)、酸塔(2)、多级串联釜式反应器和静态混合反应器(6)；所述氢氰酸合成塔(1)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连通；所述多级串联釜式反应器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；所述静态混合反应器(6)设有压力及温度调节辅助装置；所述生产包括以下步骤：A、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(1)制备氢氰酸混合气Ⅰ；B、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；所述氢氰酸混合气Ⅱ由以下质量百分数的组分组成：氢氰酸气体9.4％±2％，氢气1.6％±2％，氮气79.4％±2％，氧气1.7％±2％，一氧化碳5.8％±2％，二氧化碳1.5％±2％，甲烷0.6％±2％；C、将未经纯化的甲硫基丙醛和碱从多级串联釜式反应器的最后一级釜式反应器通入，再逐级向其第一级釜式反应器转移；将氢氰酸混合气Ⅱ通入第一级釜式反应器中的物料，剩余气体再逐级通向最后一级釜式反应器中的物料后排出；所述氢氰酸与甲硫基丙醛在碱的催化作用下反应，待第一级釜式反应器中甲硫基丙醛反应完全，采出产品即得2-羟基-4-甲硫基丁腈；后一级釜式反应器中的物料转入前一级釜式反应器，最后一级釜式反应器中再通入新的甲硫基丙醛和碱，同时继续氢氰酸混合气Ⅱ的通入，实现连续化生产；D、在静态混合反应器(6)中，所述2-羟基-4-甲硫基丁腈与碳酸氢铵在水介质中，或者2-羟基-4-甲硫基丁腈与二氧化碳和氨的水溶液，充分反应，得5-(2-甲硫基乙基)-乙内酰脲；所述静态混合反应器(6)由第一级静态混合反应器(601)和第二级静态混合反应器(602)串联组成，步骤D的反应物料从第一级静态混合反应器(601)进料口进入，从第二级静态混合反应器(602)出料口采出；反应时，第一级静态混合反应器(601)中的温度从40℃梯度升温至80℃，第二级静态混合反应器(602)中的温度从80℃梯度升温至120℃，且两级串联反应器中的压力均控制在1.0～2.0MPa，总的反应停留时间为20～25分钟。2.根据权利要求1所述的连续生产5-(2-甲硫基乙基)-乙内酰脲的方法，其特征在于：步骤C中，所述多级串联釜式反应器为四级串联釜式反应器(3)，由第一级釜式反应器(301)、第二级釜式反应器(302)、第三级釜式反应器(303)和第四级釜式反应器(304)串联组成，各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的反应温度控制在30～60℃，第四级釜式反应器(304)的反应温度控制在-10～30℃。3.根据权利要求1所述的连续生产5-(2-甲硫基乙基)-乙内酰脲的方法，其特征在于：所述5-(2-甲硫基乙基)-乙内酰脲生产装置还包括低温储罐(4)，第一级釜式反应器的出料口与低温储罐(4)的进料口通过管道连通；步骤C中，采出的产品进入低温储罐(4)中，于0～15℃保存。4.根据权利要求1所述的连续生产5-(2-甲硫基乙基)-乙内酰脲的方法，其特征在于：所述5-(2-甲硫基乙基)-乙内酰脲生产装置还包括焚烧炉(5)，步骤C中，从最后一级釜式反应器排出的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴传隆，秦岭，王用贵，朱丽利，朱晓莉，杨帆，
申请(专利权)人：重庆紫光化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;85