Улучшение технико-экономических показателей процесса производства метионина

Метионин (DL-2-амино-4-(метилтио)-бутановая кислота, DL-метионин, α-амино-Y-метилтиомасляная кислота) относится к группе серосодержащих аминокислот и является первой незаменимой аминокислотой для животных и птиц. Кормовой метионин — синтетический продукт, производимый химическим путем. Введение DL-метионина в состав комбикормов и премиксов позволяет наилучшим образом сбалансировать корм по незаменимым аминокислотам [1].

Развитие рынка метионина в нашей стране напрямую связано с развитием животноводства. В настоящее время, несмотря на наличие проблем, практически все направления животноводства в России развиваются. Так, при стабильном сокращении поголовья скота на 0,5–2 % в год увеличивается производство продукции животноводства: мяса, молока и яиц.

Немалый вклад в увеличение продуктивности сельскохозяйственных животных вносит улучшение кормовой базы: развитие предложения и потребления комбикормов, премиксов, аминокислот и прочих добавок. На метионин приходится треть всего объема потребления аминокислот в РФ. Практически 80 % спроса удовлетворяется за счет внутреннего производства DL-метионина. Импортный метионин занимает 20–25 % рынка [2].

Промышленный способ получения кормового метионина состоит из ряда стадий. В данной работе исследована конечная стадия, а именно нейтрализация гидролизных растворов метионата натрия.

Способ выделения метионина (серосодержащей α-аминокислоты) из раствора метионата натрия реализуется нейтрализацией метионата натрия концентрированной серной кислотой с последующим выделением и сушкой метионина.

Реакция:

Проведенный структурно-функциональный анализ производства кормового метионина на производстве-аналоге позволил выявить ряд недостатков: необходимость удаления выпадающих в процессе реакции в осадок солей щелочных металлов, а также невозможность регенерации используемых кислот.

Для устранения этих недостатков и повышения эффективности рассматриваемого производства метионина предлагается следующий способ синтеза, который заключается в получения D,L-метионина из метионата натрия в водном растворе путем выделения с помощью двуокиси углерода [3].

Реакция:

Данное усовершенствование предполагает изменение конструкции аппарата, используемого на производстве-аналоге, а именно замену емкостного реактора с наружным змеевиком для обогрева паром, снабженный внешним смесителем с циркуляцией реакционной массы на реактор смешения с интенсивным перемешиванием, который сможет обеспечивать условия для протекания реакции. Использование реактора на производстве-аналоге не позволяет применять углекислый газ в качестве исходного реагента. Объясняя это тем, что при проведении химической реакции, в которой участвуют два или более реагентов, перемешивание участников реакции является необходимым условием ее осуществления, иначе невозможным будет контакт между разноименными молекулами, в результате которого и происходит элементарный акт реакции. Если в реакторе идеального смешения перемешивание носит глобальный характер и благодаря ему параметры процесса полностью выравниваются по объему аппарата, в реакторе идеального вытеснения перемешивание является локальным: оно происходит в каждом элементе потока, а между соседними по оси реактора элементами перемешивания нет [4].

Таким образом, для проведения реакции нейтрализации гидролизных растворов метионата натрия углекислым газом необходим реактор смешения с турбинной мешалкой и с подачей углекислого газа через барботер, находящийся в нижней части реактора, что позволяет получить тонкое распределение газа в реакционной смеси.

Произведен технологический расчет реактора, обеспечивающий условия для протекания реакции. В результате был подобран реактор смешения непрерывного действия объемом 15,5 м³, диаметром 1400 мм и высотой 13 м. Площадь теплообменной поверхности рубашки 37,2 м².

Таким образом, достоинство предлагаемого способа производства метионина заключается в том, что использование углекислого газа позволяет получить не только более ценный побочный продукт, но и отказаться от применения серной кислоты, которая создает сильнокоррозионную среду. А также, поскольку, углекислый газ производится на производстве-аналоге, это позволяет сократить закупочные цены, цены на транспортировку и другие затраты, что положительно сказывается на цене готового продукта.

Литература:

1. Агросервер.ру Российский агропромышленный сервер [Электронный ресурс] // Метионин. — Режим доступа: http://www.AgroServer.ru›b/metionin-335407.html
2. Биомедия.рф Обзор российского рынка метионина [Электронный ресурс] // Метионин — Режим доступа: http://xn--80abjdoczp.xn--p1ai/issledovaniya-rynka/issledovaniya-rynkov/812-obzor-rossiyskogo-rynka-metionina.html
3. Патент RU 2176240 МПК C07C323/58 Способ получения d,l-метионина или его соли / Ванробайс Хозе (US), Виллигеродт Клаус (US), Гейгер Фридхельм (DE) / заявитель и патентообладатель Дегусса-Хюльс Акциенгезельшафт (DE) заявл. 18.12.1996; опубл.: 27.11.2001.
4. Швалёв, Ю. Б. Общая химическая технология. Химические процессы и реакторы: учеб. пособие / Ю. Б. Швалёв, В. В. Коробочкин — Томск: Изд-во ТПУ, 2008. — 180 с.