СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ ПОДГОТОВКИ КРИСТАЛЛОВ МЕТИОНИНА ВЫСОКОЙ НАСЫПНОЙ ПЛОТНОСТИ Российский патент 2019 года по МПК C07C323/58 C07C319/28 B01D9/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Данное изобретение относится к технической области химической обработки. Конкретно, данное изобретение относится к способу непрерывной подготовки кристаллов метионина высокой насыпной плотности, а главным образом - к новому способу кристаллизации метионина и усовершенствованной кристаллизационной установке.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Метионин представляет собой одну из аминокислот, существенных для роста животных и - в настоящее время - единственную серосодержащую аминокислоту. Он является важной пищевой добавкой. Продукты метионина имеют две формы: твердую и жидкую. В настоящее время, на мировом рынке метионина доминирует твердый метионин.

В настоящее время, метионин синтезируют главным образом химическими способами. В зависимости от сырья, способы включают в себя главным образом малонатный способ, акролеиновый способ и аминолактоновый способ, и т.п. Основные производители метионина, такие, как Adisseo, Soda, Sumimoto и Degussa, внедрили акролеиновый способ. Этот способ предусматривает использование акролеина и метилмеркатана в качестве сырья для производства метилтиопропаналя и дальнейшего проведения конденсации, гидролиза и подкислительной кристаллизации для производства метионина. Вместе с тем, у разных производителей разные пути гидролиза и подкислительной кристаллизации. Adisseo использует NaOH для гидролиза с целью производства натриевой соли метионина и проводит кристаллизацию с помощью серной кислоты, получая метионин и побочный продукт - сульфат натрия. Soda использует гидроксид кальция для гидролиза и проводит подкисление соляной кислотой, получая метионин и побочные продукты - хлорид натрия и карбонат кальция. Кристаллы, производство который ведут вышеупомянутыми способами гидролиза и подкислительной кристаллизации, получаются в форме порошка из-за побочных продуктов и нежелательных примесей. Такие кристаллы невозможно легко отделить, и они будут легко образовывать пыль во время процесса сушки и упаковки, а также при использовании.

В отличие от этого, гидролиз и подкислительная кристаллизация, внедренные фирмой Degussa, выгоднее. Процесс предусматривает использование синильной кислоты и метилтиопропаналя для конденсации с целью производства метилтиоэтилгидантоина, с последующим использованием карбоната калия для гидролиза и диоксида углерода для подкислительной кристаллизации с целью получения метионина, а также возможность оборотного использования диоксида углерода и бикарбоната калия в качестве побочных продуктов. Таким образом, количество твердых отходов значительно снижается, что делает способ относящимся к экологически чистому производству.

В процессе подготовки метионина с помощью вышеупомянутых способов, основное внимание уделяется исследованию процесса подкислительной кристаллизации. Из-за использования газообразного диоксида углерода в процессе подкисления, суспензия метионина обладает интенсивным пенообразованием, что приводит к избыточным центрам кристаллизации и очень мелким кристаллам в процессе кристаллизации. В общем случае, кристаллы являются пластинчатыми кристаллами, которые исключительно легко разрушаются. Поэтому разделение «твердое вещество - жидкость» является весьма неудовлетворительным. Интенсивное пенообразование часто прерывает технологический процесс, вызывая ситуацию, в которой нормальное производство неосуществимо.

В настоящее время проводятся различные исследования, предусматривающие использование усовершенствованного оборудования, усовершенствованных процессов, или добавление специальных вспомогательных веществ во избежание пенообразования.

В патентном документе 1, рассматриваемом в качестве более раннего патента, описан процесс кристаллизации метионина. Этот процесс представляет собой процесс гидролиза, в ходе которого гидролизуют 5-(β-метилмеркаптоэтил)гидантоин в присутствии карбоната калия, после чего проводят нейтрализацию и кристаллизацию путем введения диоксида углерода в раствор гидролизата и отделение осажденного метионина, причем для гидролиза 5-(β-метилмеркаптоэтил)гидантоина можно применять концентрированный фильтрат. Однако нейтрализация и кристаллизация в условиях, описанных в вышеупомянутом патенте, дает явление интенсивного пенообразования. В результате, кристалл метионина, получаемый в конце, оказывается чешуйчатым и имеет низкую насыпную плотность. Если надо улучшить форму кристалла метионина посредством перекристаллизации, потребуются дополнительное оборудование и дополнительная энергия, что неэкономично.

Чтобы решить проблему пенообразования, возникающую из-за нейтрализации газообразным диоксидом углерода, в патентном документе 2 предложено использовать способ добавления противопенного агента в водный раствор солей метионина со щелочными металлами до достижения концентрации противопенного агента, составляющей 1000-10000 частей на миллион (ч.н.м.). Таким образом, полученные кристаллы метионина представляют собой пористые сферические кристаллы с диаметрами частиц в пределах диапазона 100-200 мкм. В микропорах есть прилипающие вещества и остатки маточного раствора. Чтобы получить продукт, удовлетворяющий рыночным требованиям качества, необходимо большое количество воды для промывки, что увеличивает энергопотребление и снижает экономичность процесса.

В патентном документе 3 тоже предусматривается использование добавок (глутенина, поливинилового спирта, метилцеллюлозы, и т.п.) для борьбы с пенообразованием. Подчеркивается, что часть метионина, растворенная в маточном растворе во время процесса гидролиза, образует полимер метионина, который негативно влияет на форму кристаллов, присущую кристаллам, выпадающим в осадок во время кристаллизации и перекристаллизации. Полимер метионина разлагается за счет нагрева раствора гидролизата при температуре 160-200°С в течение 1-5 часов, так что количеством полимера можно управлять. В вышеописанном способе получения кристаллом метионина, получаемые кристаллы принимают форму гранул или толстых пластинок, имеющих насыпную плотность 625 кг/м³. В этом документе сказано, что, хотя полимер метионина гидролизуют за счет нагрева раствора гидролизата, насыпная плотность полученных кристаллических частиц по-прежнему невысока. Помимо этого, нагрев раствора гидролизата в течение длительного времени увеличивает энергопотребление и снижает производительность производственной установки.

В патентном документе 4 предложено использовать кристаллизационный сосуд с отводящей трубой для получения кристаллов метионина посредством полунепрерывной кристаллизации. Процесс включает в себя нейтрализацию и кристаллизацию 15-40% водного раствора метионина вместе с коагулянтом (сорбитанлауратом, поливиниловым спиртом или гидроксипропилметилцеллюлозой) отдельными порциями в течение 20-40 мин с целью выращивания затравочных кристаллов, с последующей добавкой остальных 60-85% водного раствора метионина для непрерывной нейтрализации и кристаллизации в течение 40-90 мин с целью выращивания кристаллов. Насыпная плотность кристаллов метионина, полученных в условиях, описанных в этом документе, составляет 550 кг/м³, то есть по-прежнему невысока.

В патентном документе 5 предложена возможность уменьшения количества побочного продукта - полимера метионина - в растворе гидролизата за счет гидролиза без перемешивания в первом реакторе и нагрева во втором реакторе; поливиниловый спирт используют в качестве флоккулирующего агента, а в раствор гидролизата с целью его оборотного использования подают маточный раствор для первичной кристаллизации, получая тем самым кристаллы метионина, имеющие высокую насыпную плотность. Насыпная плотность полученных кристаллов метионина составляет 703 кг/м³ при температуре кристаллизации, составляющей 10-30°С, и при давлении диоксида углерода, составляющем 0,1-1 МПа. В этом процессе, за счет двукратного нагрева раствора гидролизата, насыпная плотность кристаллов увеличивается лишь на 5% по сравнению со сравнительными примерами, а номенклатура необходимого оборудования и энергопотребление увеличивается.

В патентном документе 6 предусматривается использование способа кристаллизации в вакууме с целью перекристаллизации необработанного метионина для увеличения насыпной плотности кристаллов. Процесс включает в себя растворение необработанного метионина растворителем и в присутствии добавки при 100°С, подачу растворенных веществ в вакуумный кристаллизатор, управление температурой кристаллизатора посредством степени вакуума, причем температурой для первой кристаллизации управляют так, что она оказывается на уровне 60-70°С, а температурой для второй кристаллизации управляют так, что она оказывается на уровне 30-50°C. Кристаллы метионина, получаемые в конце, имеют насыпную плотность 640 кг/м³. Вместе с тем, на этапе перекристаллизации нужно подогревать необработанный метионин для растворения и охлаждения, из чего вытекает значительный объем циркуляции жидкости, что увеличивает энергопотребление и снижает экономичность процесса.

Кроме того, многие другие патенты предусматривают использование добавок для исключения явления пенообразования во время кристаллизации метионина. В патенте JP 10306071 предложен способ исключения пенообразования, в котором метионин кристаллизуются, когда раствор калиевой соли метионина нейтрализуется кислотой, в сосуществовании с глутенином. В документе JPS43-22285 предусматривается использование способа кристаллизации, в котором раствор соли метионина нейтрализуют и кристаллизуют в сосуществовании с растворимыми производными целлюлозы, чтобы исключить пенообразование. В документе JPS43-24890 предусматривается использование способа, в котором раствор соли метионина нейтрализуют и кристаллизуют в сосуществовании со спиртами, фенолами и кетонами, чтобы исключить пенообразование. В документе JPS46-19610 предусматривается использование способа, в котором раствор соли метионина нейтрализуют и кристаллизуют в растворе добавляемых анионогенных и неионогенных поверхностно-активных веществ, чтобы исключить пенообразование. В документе JP 2921097 предложен способ, в котором раствор калиевой соли метионина нейтрализуют и кристаллизуют в сосуществовании с поливиниловым спиртом за счет поглощения газообразного диоксида углерода, чтобы исключить пенообразование.

Как показано выше, когда раствор соли метионина нейтрализуют и кристаллизуют диоксидом углерода, явление пенообразования является значимым фактором, негативно влияющим на результаты нейтрализации и кристаллизации во время процесса кристаллизации. Чтобы избежать явления пенообразования или снизить его интенсивность с целью получения идеальных кристаллов, большинство известных технических решений предусматривают внесение противопенных агентов, флоккулирующих агентов и других добавок во время процесса кристаллизации. Часть этих добавок прилипают к поверхности кристаллов и образуются продуктами метионина, а остальная часть остается в маточном растворе и подлежит оборотному использованию вместе с маточным раствором. Оборотное использование этой последней части добавок изменит долю добавок в маточном растворе или испортится, превращаясь в неизвестный материал из-за нагрева и тем самым негативно влияя на последующий процесс нейтрализации и кристаллизации и увеличивая нестабильность в процессе нейтрализации и кристаллизации. Кроме того, обладающие высокой насыпной плотностью кристаллические продукты метионина нельзя получить лишь путем внесения добавок. В некоторых патентных документах описано использование этапов перекристаллизации для повышения насыпной плотности кристаллов метионина. Но процесс перекристаллизации требует дополнительного оборудования и энергопотребления, что снижает экономичность технологического процесса.

Документы известного уровня техники:

Патентный документ 1: JPS54-9174

Патентный документ 2: DE 19547236

Патентный документ 3: CN 1589259

Патентный документ 4: CN 1274717

Патентный документ 5: CN 101602701

Патентный документ 6: WO 2013139562

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Решаемая задача

Данное изобретение имеет целью найти техническое решение следующей проблемы, существующей в различных способах производства кристаллов метионина согласно известному уровню техники: происходит легко пенообразование, насыпная плотность невысока, а использование добавок негативно влияет на процесс кристаллизации. За счет использования нейтрализационного кристаллизатора с циркуляционной трубкой и перегородкой (ЦТиП), имеющего секция газофазной нейтрализации, нейтрализация в жидкой фазе, при которой легко возникает явление пенообразования, переносится так, что происходит в газовой фазе, по существу, исключая проблему пенообразования в процессе нейтрализации. Кстати, борясь с перенасыщением в процессе кристаллизации, эффективно борются и с образованием центров кристаллизации, тем самым получая обладающие высокой насыпной плотностью продукты метионина.

Средства решения задачи

Одно из технических решений согласно данному изобретению, заключается в способе непрерывной подготовки кристаллов метионина высокой насыпной плотности, включающем в себя следующие этапы, на которых:

(1) смешивают раствор гидролизата, содержащий калий и метионин и полученный в результате реакции 5-(β-метилмеркаптоэтил)гидантоина и раствора карбоната калия с материалом внешней циркуляции из нейтрализационного кристаллизатора с циркуляционной трубкой и перегородкой (ЦТиП), имеющего секцию газофазной нейтрализации, для формирования материала смеси; вводят материал смеси в распределитель жидкости области нейтрализации в верхней части кристаллизатора после охлаждения и распыляют в виде капель или тонких струек жидкости в зону контакта газа и жидкости для проведения реакции нейтрализации газообразным диоксидом углерода с получением нейтрализационного раствора, содержащего метионин;

(2) обеспечивают естественное падение нейтрализационного раствора в область кристаллизации в нижней части кристаллизатора для образования кристаллов в области кристаллизации с последующим обеспечением осаждения кристаллов, имеющих частицы большего диаметра, в патрубок для отмучивания кристаллов в зоне осаждения в средней части области кристаллизации;

(3) подают кристаллы метионина в патрубок для отмучивания кристаллов через насос кристаллической «каши» во вращающийся барабанный фильтр, подвергая сепарации, промывке и сушке для получения продуктов метионина;

причем материал внешней циркуляции изначально представляет собой насыщенный раствор метионина.

Насыпная плотность кристаллов метионина высокой насыпной плотности составляет, по меньшей мере, 800 кг/м³.

В предпочтительном варианте, раствор гидролизата, содержащий калий и метионин и полученный в результате реакции 5-(β-метилмеркаптоэтил)гидантоина с раствором карбоната калия, предварительно охлаждают, а потом смешивают с материалом внешней циркуляции, имеющим такую же температуру, из нейтрализационного кристаллизатора для формирования материала смеси.

Кроме того, формирование кристаллов предпочтительно включает в себя следующий этап, на котором: вводят нейтрализационный раствор в область кристаллизации и перемешивают в кристаллизаторе, чтобы смешать с материалом, находящимся в области кристаллизации, и мелкими кристаллами, образующимися в процессе роста системы, для формирования кристаллов, имеющих больший диаметр частиц; кстати, поскольку раствор метионина находится в состоянии перенасыщения, оказывается возможным образование нового центра кристаллизации.

Кроме того, в предпочтительном варианте, в зоне осаждения области кристаллизации вводят мелкие кристаллы и часть раствора метионина в трубу внешней циркуляции для охлаждения и циркуляции; используют часть материала внешней циркуляции для промывки кристаллов в патрубке для отмучивания кристаллов, используя другую часть этого материала для смешивания с раствором гидролизата, содержащим калий и метионин.

Кроме того, в предпочтительном варианте, нейтрализационный кристаллизатор с ЦТиП, имеющий секцию газофазной нейтрализации, имеет газофазное пространство в верхней части, а распределитель жидкости и распределитель газа выполнены так, что жидкость как дисперсная фаза подвергается реакции газожидкостной нейтрализации в газообразном диоксиде углерода в качестве непрерывной фазы.

Объемное соотношение реакционного раствора (раствора гидролизата), содержащего калий и метионин и вводимого в трубу внешней циркуляции нейтрализационного кристаллизатора с ЦТиП, имеющего секцию газофазной нейтрализации, с раствором внешней циркуляции составляет 1:5-50, предпочтительно 1:10-30, а температуру смешанного материала уменьшают посредством охладителя на 0,5-5°C, предпочтительно - на 1-3°C, и стабилизируют при 20-40°C после циклического охлаждения.

Объемное соотношение раствора внешней циркуляции, вводимого в патрубок для отмучивания кристаллов нейтрализационного кристаллизатора с ЦТиП, имеющего секцию газофазной нейтрализации, с выходным объемом кристаллической «каши» составляет 1-5:1, а предпочтительно - 1,5-4:1.

Скорость перемешивания в области кристаллизации нейтрализационного кристаллизатора с ЦТиП, имеющего секцию газофазной нейтрализации, составляет 50-500 об/мин, предпочтительно - 100-300 об/мин.

Температура области кристаллизации нейтрализационного кристаллизатора с ЦТиП, имеющего секцию газофазной нейтрализации, составляет 10-40°C, предпочтительно - 20-30°C.

Раствор гидролизата, содержащего калий и метионин, остается в нейтрализационном кристаллизаторе с ЦТиП, имеющем секцию газофазной нейтрализации, в течение 0,3-3 часов, предпочтительно - 0,5-2 часов. Расход раствора гидролизата, содержащего калий и метионин, вводимого в нейтрализационный кристаллизатор, составляет 0,333-3,33 м³/ч и предпочтительно 0,5-2 м³/ч.

Давление диоксида углерода газовой фазы в нейтрализационном кристаллизаторе с ЦТиП, имеющем секцию газофазной нейтрализации, составляет 0,3-1,2 МПа, а предпочтительно - 0,4-1,0 МПа.

В данном изобретении дополнительно предложен нейтрализационный кристаллизатор с циркуляционной трубкой и перегородкой (ЦТиП), имеющий секцию газофазной нейтрализации, для непрерывной подготовки кристаллов метионина высокой насыпной плотности, содержащий:

(1) распределитель жидкости, предназначенный для формирования капель или мелких струек жидкости смешанного раствора, содержащего калий и метионин, и распределитель газа, предназначенный для подачи газообразного диоксида углерода, которые предусмотрены в области нейтрализации в верхней части;

(2) направляющую оболочку для жидкости и мешалку, предусмотренные в средней части;

(3) зону осаждения кристаллов, предусмотренную в нижней части, которая включает в себя патрубок для отмучивания кристаллов, предназначенный для осаждения кристаллов;

(4) систему внешней циркуляции, предназначенную частично для подачи в патрубок для отмучивания кристаллов, а частично - для смешивания с раствором гидролизата, содержащим калий и метионин, и последующей циркуляционной подачи в направляющую оболочку с перегородкой на входе для материала нейтрализационного кристаллизатора.

Кроме того, нейтрализационный кристаллизатор с ЦТиП, имеющий секцию газофазной нейтрализации, дополнительно содержит вращающийся барабанный фильтр для отделения и промывания кристаллической «каши» из патрубка для отмучивания кристаллов.

Техническое решение, предлагаемое в данной заявке, отличается тем, что: осуществляют перенос реакции нейтрализации, обуславливающей легкое вспенивание раствора гидролизата, содержащего калий и метионин, с диоксидом углерода из жидкой фазы в газовую фазу, чем и достигается фундаментальное решение проблемы легкого вспенивания при нейтрализации в жидкой фазе. Кстати, с перенасыщением метионина в нейтрализационном растворе можно эффективно бороться, смешивая и разбавляя раствор гидролизата, содержащий калий и метионин, и раствор внешней циркуляции с последующей нейтрализацией диоксидом углерода газовой фазы, чем и достигается управление величиной образуемого нового центра кристаллизации метионина и гарантируется рост кристаллов метионина для получения кристаллических продуктов метионина высокой насыпной плотности, у которых диаметры частиц больше.

Эффект изобретения

Данное изобретение обладает следующими преимуществами: данное изобретение предусматривает использование реакционного раствора, содержащего калий и метионин, для проведения непрерывной нейтрализационной кристаллизации в нейтрализационном кристаллизаторе с ЦТиП, имеющем секцию газофазной нейтрализации. Технологический процесс обладает приемлемой стабильностью и высокой эффективностью. Получаемые продукты имеют стабильное качество. Поэтому данное изобретение пригодно для воплощения в промышленном производстве.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖА

На фиг. 1 представлена иллюстрация одного варианта осуществления нейтрализационного кристаллизатора с ЦТиП, имеющего секцию газофазной нейтрализации, в соответствии с данным изобретением.

Позиции чертежа

1 - распределитель жидкости,

2 - распределитель газа,

3 - направляющая оболочка,

4 - лопасть мешалки,

5 - вращающийся барабанный фильтр,

6 - насос кристаллической «каши»,

7 - насос внешней циркуляции,

8, 9 - расходомер,

10 - теплообменник охлаждения,

11 - выход внешней циркуляции,

12 - вход внешней циркуляции,

13 - вход газообразного CO₂,

14 - маточный раствор,

15 - кристалл,

16 - раствор гидролизата,

17 - кипящая поверхность,

18 - цилиндрическая перегородка,

19 - патрубок для отмучивания кристаллов,

а - область нейтрализации посредством контакта газа и жидкости,

b - область осветления,

с - зона осаждения кристаллов,

d - область концентрации крупных кристаллов.

Ниже приводится подробное описание данного изобретения со ссылками на неограничительные варианты осуществления.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Пример 1

Нейтрализационный кристаллизатор с ЦТиП, имеющий секцию газофазной нейтрализации, согласно данному изобретению имеет следующую конфигурацию, включая: секцию жидкой фазы, имеющую объем 1 м³, которая спроектирована в соответствии с пропорцией конструкции обычного кристаллизатора с ЦТиП; секцию газовой фазы, имеющую объем 0,6 м³ и форму цилиндрического тела с эллиптической герметизированной головкой, диаметр которого составляет 600 мм, а высота составляет 2200 мм; распределитель жидкости, предусмотренный в верхней части; и распределитель газообразного диоксида углерода, предусмотренный в нижней части.

В нейтрализационный кристаллизатор с ЦТиП, имеющий секцию газофазной нейтрализации и соответствующий данному изобретению, заблаговременно вводят 0,9 м³ насыщенного раствора метионина, после чего измельчают 10 кг затравки кристалла метионина до получения диаметра частиц, не превышающего 10 микрометров. Потом запускают кристаллизатор, начиная перемешивание со скоростью 100 об/мин. Включают насос внешней циркуляции и настраивают расход раствора внешней циркуляции, вводимого в патрубок для отмучивания кристаллов, на величину 1,6 м³/ч, а расход раствора внешней циркуляции, подлежащего смешиванию с раствором гидролизата, содержащим калий и метионин, на величину 10 м³/ч. После стабилизации потока циркуляции, начинают охлаждение циркуляции для поддержания температуры на уровне 28°C. Вводят диоксид углерода из распределителя газа до тех пор, пока давление не достигнет 0,8 МПа. В этот момент, вводят раствор гидролизата, содержащий 19% калия и метионина, при 28°C с расходом 1 м³/ч (т.е., время удерживания составляет 1 час). После смешивания с материалом внешней циркуляции, смесь охлаждают посредством охладителя до 25°C и вводят в распределитель жидкости вверху кристаллизатора. Жидкость распыляют в виде тонких струек в газообразном диоксиде углерода для проведения реакции нейтрализации с получением нейтрализационного раствора и падением на поверхность жидкости кристаллизатора. Температура нейтрализационного раствора, падающего на поверхность жидкости кристаллизатора, увеличилась до 28°C. После смешивания, сопровождаемого перемешиванием, зародыши кристаллов в кристаллизаторе растут. При этом - благодаря перенасыщению - будет создано определенное количество новых зародышей кристаллов.

После введения раствора гидролизата, содержащего калий и метионин, в течение 6 мин, включают насос кристаллической «каши» для подачи кристаллической «каши» метионина во вращающийся барабанный фильтр с расходом 1,1 м³/ч для фильтрации и промывки. После непрерывного высушивания с псевдоожижением фильтрационного осадка будут получены продукты метионина. После того, как работа станет полностью стабильной (это занимает примерно 4 часа), кристаллические продукты метионина можно будет получать с выходом 112 кг/ч, а их насыпная плотность составит 811 кг/м³,

Во время всего процесса непрерывной работы - в течение 24 часов, явление пенообразования не наблюдалось.

Пример 2

Нейтрализационный кристаллизатор с ЦТиП, имеющий секцию газофазной нейтрализации и соответствующий примеру 1, заблаговременно вводят 0,9 м³ насыщенного раствора метионина, после чего измельчают 10 кг затравки кристалла метионина до получения диаметра частиц, не превышающего 10 микрометров. Потом запускают кристаллизатор, начиная перемешивание со скоростью 200 об/мин. Включают насос внешней циркуляции и настраивают расход раствора внешней циркуляции, вводимого в патрубок для отмучивания кристаллов, на величину 1,5 м³/ч, а расход раствора внешней циркуляции, подлежащего смешиванию с раствором гидролизата, содержащим калий и метионин, на величину 20 м³/ч. После стабилизации потока циркуляции, начинают охлаждение циркуляции для поддержания температуры на уровне 20°C. Вводят диоксид углерода из распределителя газа до тех пор, пока давление не достигнет 0,4 МПа. В этот момент, вводят раствор гидролизата, содержащий 19% калия и метионина, при 20°C с расходом 0,5 м³/ч (т.е., время удерживания составляет 2 часа). После смешивания с материалом внешней циркуляции, смесь охлаждают посредством охладителя до 18°C и вводят в распределитель жидкости вверху кристаллизатора. Жидкость распыляют в виде тонких струек в газообразном диоксиде углерода для проведения реакции нейтрализации с получением нейтрализационного раствора и падением на поверхность жидкости кристаллизатора. Температура нейтрализационного раствора, падающего на поверхность жидкости кристаллизатора, увеличилась до 20°C. После смешивания, сопровождаемого перемешиванием, зародыши кристаллов в кристаллизаторе растут. При этом -благодаря перенасыщению - будет создано определенное количество новых зародышей кристаллов.

После введения раствора гидролизата, содержащего калий и метионин, в течение 12 мин, включают насос кристаллической «каши» для подачи кристаллической «каши» метионина во вращающийся барабанный фильтр с расходом 0,55 м³/ч для фильтрации и промывки. После непрерывного высушивания с псевдоожижением фильтрационного осадка будут получены продукты метионина. После того, как работа станет полностью стабильной (это занимает примерно 8 часов), кристаллические продукты метионина можно будет получать с выходом 57 кг/ч, а их насыпная плотность составит 816 кг/м^3,

Во время всего процесса непрерывной работы - в течение 24 часов, явление пенообразования не наблюдалось.

Пример 3

Нейтрализационный кристаллизатор с ЦТиП, имеющий секцию газофазной нейтрализации и соответствующий примеру 1, заблаговременно вводят 0,9 м³ насыщенного раствора метионина, после чего измельчают 10 кг затравки кристалла метионина до получения диаметра частиц, не превышающего 10 микрометров. Потом запускают кристаллизатор, начиная перемешивание со скоростью 400 об/мин. Включают насос внешней циркуляции и настраивают расход раствора внешней циркуляции, вводимого в патрубок для отмучивания кристаллов, на величину 4 м³/ч, а расход раствора внешней циркуляции, подлежащего смешиванию с раствором гидролизата, содержащим калий и метионин, на величину 10 м³/ч. После стабилизации потока циркуляции, начинают охлаждение циркуляции для поддержания температуры на уровне 35°C. Вводят диоксид углерода из распределителя газа до тех пор, пока давление не достигнет 1,0 МПа. В этот момент, вводят раствор гидролизата, содержащий 19% калия и метионина, при 35°C с расходом 2 м³/ч (т.е., время удерживания составляет 0,5 часа). После смешивания с материалом внешней циркуляции, смесь охлаждают посредством охладителя до 30°C и вводят в распределитель жидкости вверху кристаллизатора. Жидкость распыляют в виде тонких струек в газообразном диоксиде углерода для проведения реакции нейтрализации с получением нейтрализационного раствора и падением на поверхность жидкости кристаллизатора. Температура нейтрализационного раствора, падающего на поверхность жидкости кристаллизатора, увеличилась до 35°C. После смешивания, сопровождаемого перемешиванием, зародыши кристаллов в кристаллизаторе растут. При этом -благодаря перенасыщению - будет создано определенное количество новых зародышей кристаллов.

После введения раствора гидролизата, содержащего калий и метионин, в течение 3 мин, включают насос кристаллической «каши» для подачи кристаллической «каши» метионина во вращающийся барабанный фильтр с расходом 2,2 м³/ч для фильтрации и промывки. После непрерывного высушивания с псевдоожижением фильтрационного осадка будут получены продукты метионина. После того, как работа станет полностью стабильной (это занимает примерно 2 часа), кристаллические продукты метионина можно будет получать с выходом 221 кг/ч, а их насыпная плотность составит 802 кг/м³,

Во время всего процесса непрерывной работы - в течение 24 часов, явление пенообразования не наблюдалось.

Пример 4

Нейтрализационный кристаллизатор с ЦТиП, имеющий секцию газофазной нейтрализации и соответствующий примеру 1, заблаговременно вводят 0,9 м³ насыщенного раствора метионина, после чего измельчают 10 кг затравки кристалла метионина до получения диаметра частиц, не превышающего 10 микрометров. Потом запускают кристаллизатор, начиная перемешивание со скоростью 50 об/мин. Включают насос внешней циркуляции и настраивают расход раствора внешней циркуляции, вводимого в патрубок для отмучивания кристаллов, на величину 1,83 м³/ч, а расход раствора внешней циркуляции, подлежащего смешиванию с раствором гидролизата, содержащим калий и метионин, на величину 16,66 м³/ч. После стабилизации потока циркуляции, начинают охлаждение циркуляции для поддержания температуры на уровне 40°C. Вводят диоксид углерода из распределителя газа до тех пор, пока давление не достигнет 1,2 МПа. В этот момент, вводят раствор гидролизата, содержащий 19% калия и метионина, при 40°C с расходом 0,333 м³/ч (т.е., время удерживания составляет 3 часа). После смешивания с материалом внешней циркуляции, смесь охлаждают посредством охладителя до 39,5°C и вводят в распределитель жидкости вверху кристаллизатора. Жидкость распыляют в виде тонких струек в газообразном диоксиде углерода для проведения реакции нейтрализации с получением нейтрализационного раствора и падением на поверхность жидкости кристаллизатора. Температура нейтрализационного раствора, падающего на поверхность жидкости кристаллизатора, увеличилась до 40°C. После смешивания, сопровождаемого перемешиванием, зародыши кристаллов в кристаллизаторе растут. При этом - благодаря перенасыщению - будет создано определенное количество новых зародышей кристаллов.

После введения раствора гидролизата, содержащего калий и метионин, в течение 18 мин, включают насос кристаллической «каши» для подачи кристаллической «каши» метионина во вращающийся барабанный фильтр с расходом 0,366 м³/ч для фильтрации и промывки. После непрерывного высушивания с псевдоожижением фильтрационного осадка будут получены продукты метионина. После того, как работа станет полностью стабильной (это занимает примерно 12 часов), кристаллические продукты метионина можно будет получать с выходом 36 кг/ч, а их насыпная плотность составит 822 кг/м³,

Во время всего процесса непрерывной работы - в течение 24 часов, явление пенообразования не наблюдалось.

Пример 5

Нейтрализационный кристаллизатор с ЦТиП, имеющий секцию газофазной нейтрализации и соответствующий примеру 1, заблаговременно вводят 0,9 м³ насыщенного раствора метионина, после чего измельчают 10 кг затравки кристалла метионина до получения диаметра частиц, не превышающего 10 микрометров. Потом запускают кристаллизатор, начиная перемешивание со скоростью 500 об/мин. Включают насос внешней циркуляции и настраивают расход раствора внешней циркуляции, вводимого в патрубок для отмучивания кристаллов, на величину 3,67 м³/ч, а расход раствора внешней циркуляции, подлежащего смешиванию с раствором гидролизата, содержащим калий и метионин, на величину 16,66 м³/ч. После стабилизации потока циркуляции, начинают охлаждение циркуляции для поддержания температуры на уровне 10°C. Вводят диоксид углерода из распределителя газа до тех пор, пока давление не достигнет 0,3 МПа. В этот момент, вводят раствор гидролизата, содержащий 15% калия и метионина, при 10°C с расходом 3,33 м³/ч (т.е., время удерживания составляет 0,3 часа). После смешивания с материалом внешней циркуляции, смесь охлаждают посредством охладителя до 5°C и вводят в распределитель жидкости вверху кристаллизатора. Жидкость распыляют в виде тонких струек в газообразном диоксиде углерода для проведения реакции нейтрализации с получением нейтрализационного раствора и падением на поверхность жидкости кристаллизатора. Температура нейтрализационного раствора, падающего на поверхность жидкости кристаллизатора, увеличилась до 10°C. После смешивания, сопровождаемого перемешиванием, зародыши кристаллов в кристаллизаторе растут. При этом - благодаря перенасыщению - будет создано определенное количество новых зародышей кристаллов.

После введения раствора гидролизата, содержащего калий и метионин, в течение 1,8 мин, включают насос кристаллической «каши» для подачи кристаллической «каши» метионина во вращающийся барабанный фильтр с расходом 3,67 м³/ч для фильтрации и промывки. После непрерывного высушивания с псевдоожижением фильтрационного осадка будут получены продукты метионина. После того, как работа станет полностью стабильной (это занимает примерно 1,2 часа), кристаллические продукты метионина можно будет получать с выходом 268 кг/ч, а их насыпная плотность составит 805 кг/м³,

Во время всего процесса непрерывной работы - в течение 24 часов, явление пенообразования не наблюдалось.

Сравнительный пример

Проводили эксперимент таким же образом, как в примере 1, за исключением того, что газообразный диоксид углерода вводили в кристаллизатор из жидкой фазы.

Нейтрализационный кристаллизатор с ЦТиП, имеющий секцию газофазной нейтрализации и соответствующий примеру 1, заблаговременно вводят 0,9 м³ насыщенного раствора метионина, после чего измельчают 10 кг затравки кристалла метионина до получения диаметра частиц, не превышающего 10 микрометров. Потом запускают кристаллизатор, начиная перемешивание со скоростью 100 об/мин. Включают насос внешней циркуляции и настраивают расход раствора внешней циркуляции, вводимого в патрубок для отмучивания кристаллов, на величину 1,1 м³/ч, а расход раствора внешней циркуляции, подлежащего смешиванию с раствором гидролизата, содержащим калий и метионин, на величину 10 м³/ч. После стабилизации потока циркуляции, начинают охлаждение циркуляции для поддержания температуры на уровне 28°C. Вводят диоксид углерода из распределителя газа до тех пор, пока давление не достигнет 0,5 МПа. В этот момент, вводят раствор гидролизата, содержащий 19% калия и метионина, при 28°C с расходом 1 мм³/ч (т.е., время удерживания составляет 1 час). После смешивания с материалом внешней циркуляции, смесь охлаждают посредством охладителя до 25°C и вводят в распределитель жидкости вверху кристаллизатора. Жидкость распыляют в виде тонких струек в газообразном диоксиде углерода для проведения реакции нейтрализации с получением нейтрализационного раствора и падением на поверхность жидкости кристаллизатора. После смешивания, сопровождаемого перемешиванием, нейтрализуют жидкость диоксидом углерода, растворенным в жидкой фазе, так что зародыши кристаллов в кристаллизаторе растут. При этом - благодаря перенасыщению - будет создано определенное количество новых зародышей кристаллов.

После введения раствора гидролизата, содержащего калий и метионин, в течение 6 мин, включают насос кристаллической «каши» для подачи кристаллической «каши» метионина во вращающийся барабанный фильтр с расходом 1,1 м³/ч для фильтрации и промывки. После непрерывного высушивания с псевдоожижением фильтрационного осадка будут получены продукты метионина. После того, как работа станет полностью стабильной (это занимает примерно 4 часа), кристаллические продукты метионина можно будет получать с выходом 111 кг/ч, а их насыпная плотность составит 518 кг/м³,

Во время всего процесса непрерывной работы - в течение 24 часов, явление пенообразования не наблюдалось. Для поддержания непрерывного процесса нейтрализации и кристаллизации необходимо непрерывное введение противопенного агента.

Обращаясь к таблице 1, отмечаем, что при осуществлении

способе производства, соответствующего сравнительному примеру 1, условия работы являются, по существу, такими же, как при осуществлении способа, соответствующего данной заявке. Сравнительный пример 1 отличается от данной заявки лишь введением диоксида углерода в жидкой фазе, что приводит к заметному явлению пенообразования. Таким образом, кристаллический продукт метионина, получаемый посредством сравнительного примера 1, неудовлетворителен, а его насыпная плотность не отвечает требованиям данной заявки.

Промышленная применимость

За счет непрерывной нейтрализации и кристаллизации с использованием реакционного раствора, содержащего калий и метионин, в нейтрализационном кристаллизаторе с ЦТиП, имеющем секцию газофазной нейтрализации, данное изобретение позволяет перенести способствующую легкому пенообразованию реакцию нейтрализации раствора гидролизата, содержащего калий и метионин, с диоксидом углерода из жидкой фазы в газовую фазу. Таким образом, технологический процесс приобретает приемлемую стабильность и высокую эффективность. Получаемый продукт имеет стабильное качество. Следовательно, способ согласно данному изобретению пригоден для воплощения в промышленном производстве.

Изобретение относится к способу непрерывной подготовки кристаллов метионина высокой насыпной плотности. Процесс заключается в следующем: смешивают раствор гидролизата, содержащий калий и метионин и полученный в результате реакции 5-(β-метилмеркаптоэтил)гидантоина и раствора карбоната калия с материалом внешней циркуляции из нейтрализационного кристаллизатора с циркуляционной трубкой и перегородкой (ЦТиП), имеющего секцию газофазной нейтрализации; после охлаждения вводят материал смеси в распределитель жидкости области нейтрализации в верхней части кристаллизатора и распыляют в виде капель или тонких струек жидкости в зону контакта газа и жидкости для проведения реакции нейтрализации, после чего падение нейтрализационного раствора естественным образом в область кристаллизации в нижней части, где он смешивается с материалом в упомянутой области; обеспечивают выращивание полученной смеси на мелких кристаллах в системе для образования кристаллов, имеющих частицы большего диаметра, и при этом образуются новые центры кристаллизации; в зоне осаждения в средней части области кристаллизации осуществляют осаждение кристаллов, имеющих частицы большего диаметра, в патрубок для отмучивания кристаллов, при этом мелкие кристаллы циркулируют с материалом внешней циркуляции, а часть материала внешней циркуляции используют для отмучивания кристаллов в патрубке для отмучивания кристаллов, тогда как другую часть этого материала смешивают с раствором гидролизата; а кристаллы в патрубке для отмучивания кристаллов подвергают сепарации, промывают и сушат, чтобы получить продукт метионина высокой насыпной плотности. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 5 пр.

1. Способ непрерывной подготовки кристаллов метионина высокой насыпной плотности, включающий в себя следующие этапы, на которых:

(1) смешивают раствор гидролизата, содержащий калий и метионин и полученный в результате реакции 5-(β-метилмеркаптоэтил)гидантоина и раствора карбоната калия с материалом внешней циркуляции из нейтрализационного кристаллизатора с циркуляционной трубкой и перегородкой (ЦТиП), имеющего секцию газофазной нейтрализации, для формирования материала смеси; вводят материал смеси в распределитель жидкости области нейтрализации в верхней части кристаллизатора после охлаждения и распыляют в виде капель или тонких струек жидкости в зону контакта газа и жидкости для проведения реакции нейтрализации газообразным диоксидом углерода с получением нейтрализационного раствора, содержащего метионин;

(2) обеспечивают естественное падение нейтрализационного раствора в область кристаллизации в нижней части кристаллизатора для образования кристаллов в области кристаллизации с последующим обеспечением осаждения кристаллов, имеющих частицы большего диаметра, в патрубок для отмучивания кристаллов в зоне осаждения в средней части области кристаллизации;

(3) подают кристаллы метионина в патрубок для отмучивания кристаллов через насос кристаллической «каши» во вращающийся барабанный фильтр, подвергая сепарации, промывке и сушке для получения продуктов метионина;

причем материал внешней циркуляции изначально представляет собой насыщенный раствор метионина.

2. Способ по п. 1, в котором

процесс кристаллизации включает в себя выращивание мелких кристаллов, образующихся в области кристаллизации, для формирования кристаллов, имеющих больший диаметр частиц, с одновременным образованием новых центров кристаллизации.

3. Способ по п. 1, в котором в зоне осаждения в средней части области кристаллизации вводят мелкие кристаллы и часть раствора метионина в трубу внешней циркуляции для охлаждения и циркуляции; и используют часть материала внешней циркуляции для промывки кристаллов в патрубке для отмучивания кристаллов, используя другую часть этого материала для смешивания с раствором гидролизата, содержащим калий и метионин.

4. Способ по любому из пп. 1 или 2, в котором нейтрализационный кристаллизатор с ЦТиП, имеющий секцию газофазной нейтрализации, имеет газофазное пространство в верхней части, а распределитель жидкости и распределитель газа выполнены так, что жидкость как дисперсная фаза подвергается реакции газожидкостной нейтрализации в газообразном диоксиде углерода в качестве непрерывной фазы.

5. Способ по любому из пп. 1 или 2, в котором объемное соотношение раствора гидролизата, содержащего калий и метионин и вводимого в трубу внешней циркуляции нейтрализационного кристаллизатора с ЦТиП, имеющего секцию газофазной нейтрализации, с раствором внешней циркуляции составляет 1:(5-50), а температуру материала после смешивания уменьшают посредством охладителя на 0,5-5°С.

6. Способ по любому из пп. 1 или 2, в котором объемное соотношение раствора внешней циркуляции, вводимого в патрубок для отмучивания кристаллов в нижней части нейтрализационного кристаллизатора с ЦТиП, имеющего секцию газофазной нейтрализации, с выходным объемом кристаллической «каши» составляет (1-5):1.

7. Способ по любому из пп. 1 или 2, в котором скорость перемешивания в области кристаллизации нейтрализационного кристаллизатора с ЦТиП, имеющего секцию газофазной нейтрализации, составляет 50-500 об/мин, предпочтительно - 100-300 об/мин.

8. Способ по любому из пп. 1 или 2, в котором температура области кристаллизации нейтрализационного кристаллизатора с ЦТиП, имеющего секцию газофазной нейтрализации, составляет 10-40°С.

9. Способ по любому из пп. 1 или 2, в котором раствор гидролизата, содержащего калий и метионин, остается в нейтрализационном кристаллизаторе в течение 0,3-3 часов.

10. Способ по любому из пп. 1 или 2, в котором давление диоксида углерода газовой фазы в нейтрализационном кристаллизаторе с ЦТиП, имеющем секцию газофазной нейтрализации, составляет 0,3-1,2 МПа.

11. Нейтрализационный кристаллизатор с циркуляционной трубкой и перегородкой (ЦТиП), имеющий секцию газофазной нейтрализации, для непрерывной подготовки кристаллов метионина высокой насыпной плотности, содержащий:

(1) распределитель жидкости, предназначенный для формирования капель или мелких струек жидкости смешанного раствора, содержащего калий и метионин, и распределитель газа, предназначенный для подачи газообразного диоксида углерода, которые предусмотрены в области нейтрализации в верхней части;

(2) направляющую оболочку для жидкости и мешалку, предусмотренные в средней части;

(3) зону осаждения кристаллов, предусмотренную в нижней части, которая включает в себя патрубок для отмучивания кристаллов, предназначенный для осаждения кристаллов;

(4) систему внешней циркуляции, предназначенную для оборотного использования раствора калия и метионина в области кристаллизации, при этом часть раствора подают в патрубок для отмучивания кристаллов, а другую часть этого раствора смешивают с раствором гидролизата, содержащим калий и метионин, после чего осуществляют циркуляционную подачу на вход для материала нейтрализационного кристаллизатора.

12. Кристаллизатор по п. 11, дополнительно содержащий вращающийся барабанный фильтр для сепарации и промывания кристаллической «каши» из патрубка для отмучивания кристаллов.