Совершенствование процесса получения метионина | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 23 ноября, печатный экземпляр отправим 27 ноября.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Химия

Опубликовано в Молодой учёный №3 (189) январь 2018 г.

Дата публикации: 16.01.2018

Статья просмотрена: 143 раза

Библиографическое описание:

Бисалиев М. Б., Латышова С. Е. Совершенствование процесса получения метионина // Молодой ученый. — 2018. — №3. — С. 27-30. — URL https://moluch.ru/archive/189/47831/ (дата обращения: 12.11.2019).



Развитие рынка метионина в России напрямую связано с развитием животноводства. Немалый вклад в увеличении продуктивности сельскохозяйственных животных и птиц вносит улучшение кормовой базы: развитие предложения и потребления комбикормов, премиксов, аминокислот и прочих добавок. В статье анализируется нынешнее производство кормового метионина, выделение основных недостатков и способ его улучшения технико-технологических показателей процесса.

Ключевые слова: кормовой метионин, процесс нейтрализации гидролизных растворов, двуокись углерода газообразная, реактор с мешалкой в свободном объеме.

Метионин (DL-2-амино-4-(метилтио)-бутановая кислота, DL-метионин, α-амино-γ-метилтиомасляная кислота) относится к группе серосодержащих аминокислот и является первой незаменимой аминокислотой для животных и птиц. Кормовой метионин — синтетический продукт, производимый химическим путем. Он применяется в рационах питания сельскохозяйственных животных и птиц в виде добавки, особенно при недостатке кормов животного происхождения. При промышленном производстве сельскохозяйственной птицы для обеспечения генетически обусловленной продуктивности определяющей является сбалансированность кормов. Метионин играет важнейшую роль в процессах обмена веществ, роста мышечной массы, способствует быстрому росту молодняка. Недостаток метионина приводит к снижению скорости роста, ухудшению оперяемости птицы, атрофии мускулатуры, ожирению печени, снижению прочности костей.

Промышленный способ синтеза кормового метионина состоит из ряда стадий. В данной работе исследована конечная стадия — нейтрализация гидролизных растворов метионата натрия. Способ выделения метионина из раствора метионата натрия реализуется нейтрализацией метионата натрия серной кислотой, в результате чего получается метионин в виде суспензии.

Уравнение реакции:

Реакция проводится при температуре 135 ± 2 °С и давлении 0,3–0,35 МПа. Время стадии синтеза 3–5 минут, мольное соотношение метионат натрия: серная кислота (1:1,6). Реакция нейтрализации водного раствора метионата натрия серной кислотой проходит в системе «жидкость-жидкость». Выход продукта 99,6 %.

Проведенный структурно-функциональный анализ производства кормового метионина на производстве-аналоге позволил выявить ряд недостатков: необходимость удаления выпадающих в осадок процессе реакции сульфата натрия, высоко агрессивная среда, невозможность регенерации серной кислоты.

На основании проведенного анализа научно-технической и патентной литературы предложен вариант совершенствования получения кормового метионина. Для устранения выделенных недостатков и повышения эффективности рассматриваемого производства метионина предлагается следующий способ синтеза, который заключается в получении D, L-метионина из водного раствора метионата натрия и газообразной двуокиси углерода [1].

Уравнение реакции:

Реакция проходит при температуре 25 °С и давлении 0,3 МПа. Время стадии синтеза 1–2 минуты, мольное соотношение метионата натрия: двуокись углерода газообразная (1:1). Фазовое состояние системы «газ-жидкость». Выход продукта 99,9 % [2].

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 с мешалкой в свободном объеме для проведения реакции «газ-жидкость».

Основным параметром, характеризующим эффективность реакторов для систем «газ-жидкость», является поверхность контакта фаз. В данном процессе необходимо интенсивное перемешивание реакционной смеси, вследствие возможного выпадения в осадок метионина в процессе реакции. Поэтому наиболее походящий тип реактора для получения кормового метионина — РМ (реакторы механическим диспергированием газа) [3]. При механическом перемешивании жидкости, вследствие развитой турбулентности, достигается наиболее тонкое диспергирование газа, что при достаточно высоком газосодержании создает большую удельную поверхность контакта фаз и обеспечивает возможность обработки неоднородных жидкостей с сильно отличающимися плотностями составляющих компонентов. Эти достоинства аппаратов с механическим перемешиванием газожидкостных систем послужили основанием для широкого распространения их в химической промышленности.

Для проведения синтеза метионина, приведенным выше способом необходимо использовать реактор с мешалкой в свободном объеме. Он представляет собой сосуд с мешалкой, под которую через трубу барботер подается газ (рис. 1) [3].

Рис. 1. Реактор с мешалкой в свободном объеме: 1 — сосуд, 2 — винтовая мешалка, 3 — барботирующее устройство

Для избегания вспенивания реакционной массы, добавляют пеногаситель. В качестве пеногасителя можно использовать все соединения, обладающие пеногасящими свойствами. Пеногаситель необходимо применять в виде дисперсии в растворе, так как при этом пеногаситель не концентрируется на поверхности водного раствора, а равномерно распределяется по всему объему. В этих условиях пеногаситель оказывает благоприятное действие на процесс синтеза метионина, и при этом исключается образование метионина в виде тонких пластинок или чешуек. Метионин образуется в виде твердых шарообразных кристаллов, в основном от 100 до 200 мкм [4].

Для организации эффективной работы мешалки в таких аппаратах используют выносные индивидуальные приводы (со стандартными электродвигателями и типовыми редукторами). Винтовые перемешивающие устройства приводятся во вращение от герметического привода с экранированным электродвигателем. Герметические приводы не требуют редукторов.

Герметический привод, присоединяющийся к винтовому перемешивающему устройству, представляет собой асинхронный взрывозащищённый электродвигатель. Статор привода охлаждается посредством масляного термосифона. Масло охлаждается водяной рубашкой (рис. 2) [5].

Рис. 2. Схема герметичного привода: 1 — охлаждающая рубашка, 2 — масляная ванна, 3,4 — статор и ротор асинхронного электродвигателя, 5 — гильза экранирующая из немагнитного материала, 6 — вал, 7 — корпус реакционного аппарат

Таким образом, данная модернизация позволит отказаться от использования серной кислоты, что сократит закупочные цены, цены на транспортировку, а также устранит высоко агрессивную среду и продлит срок службы аппаратуры, уменьшит температуру реакции и время стадии синтеза, тем самым сократит затраты на энергоресурсы. Позволит использовать газообразную двуокись углерода, которая производится на производстве-аналоге, получить ценный побочный продукт гидрокарбонат натрия, который можно использовать на предыдущих стадиях синтеза метионина.

Литература:

  1. Пат. 2014012819 Германия, МПК C07C323/58. Способ получения метионина и его соли; заявитель и патентообладатель Evonik Degussa Gmbh — № 20140012819; опубл. 2014–06–27.
  2. Пат. 22017000867 Китай, МПК C07C323/58. Способ получения метионина; заявитель и патентообладатель Sunresin New Meterials Co Ltd Xi'an — № 20150630; опубл. 2017–01–05.
  3. Соколов, В. Н. Газожидкостные реакторы / В. Н. Соколов, И. В. Доманский. — Ленинград: Машиностроение, 1976. — 216 с.
  4. Пат. 2015111118 Китай, МПК C07C323/58. Чистый способ получения метионина; заявитель и патентообладатель Zhejiang Nhu Company Ltd — № 20130106; опубл. 2016–10–27.
  5. Доманский И. В. Машины и аппараты химических производств / И. В. Доманский. — Ленинград: Машиностроение, 1982. — 384 с.
Основные термины (генерируются автоматически): кормовой метионин, свободный объем, серная кислота, время стадии синтеза, водный раствор, газообразная двуокись углерода, герметический привод, мольное соотношение, реакционная масса, агрессивная среда.


Похожие статьи

Изучение процесса получения цианистого натрия как...

Одним из исходных веществ при синтезе метионина является цианистый натрий.

Соотношение газов

Исходный раствор разбавляется водой и далее используется на стадии абсорбции цианистого водорода.

Улучшение технико-экономических показателей процесса...

Кормовой метионин — синтетический продукт, производимый химическим путем.

В настоящее время, несмотря на наличие проблем, практически все направления

L-метионина из метионата натрия в водном растворе путем выделения с помощью двуокиси углерода [3].

Изучение процесса получения гидантоина как промежуточного...

Метионат натрия используется для получения кормового метионина, который

− при мольном соотношении углекислого газа и метилтиопропионового альдегида, равном 2,25

Общее уравнение гидролиза гидантоина: В настоящее время синтез гидантоина проводят...

Комплексообразование в системе Zr(SO4) 2 — лимонная кислота...

Методом рН-метрии изучено образование комплексов Zr(IV) c лимонной кислотой в водных растворах. При эквимолярном соотношении реагентов в системе обнаружены комплексы состава 1:1 и 4:4 различной степени протонизации.

Изучение коррозии железа в уксусной кислоте в присутствии...

В нашем исследовании были построены графики зависимости массы предмета, подвергаемого коррозии, от времени для реакционных систем с мольным соотношением железо/уксусная кислота в пределах от 0,206 до 1,625.

Окисление фенола под действием окислительной системы...

раствор серной кислоты с содержанием AgNO3 0,0034 моль/дм3 (4).

момента пока оно полностью не перейдет в объем электролита) препятствует образованию оксидной пленки свинца на поверхности которой должен протекать синтез окислителей (последние в свою...

Методы получения терефталоилхлорида и пути...

Дихлорангидрид подвергается гидролизу водой, водными растворами кислот и оснований с образованием терефталевой кислоты или её

Процесс состоит из двух основных стадий: гидролиз

Процесс ведут при обычном давлении, строго выдерживая мольное соотношение...

Выбор конструкционных материалов для оборудования установки...

Транспортировка неосушенного газа в присутствие сероводорода двуокиси углерода и

Только при использовании виолуровой кислоты исключается стадия спиртовой экстракции и

где, а — масса ингибитора, найденная по градуировочному графику, мл; V- объем пробы...

Синтез и исследование свойств комплексов марганца (II) и рения...

...спирта (в мольном соотношении 1:2).Раствор нагревали в течение 2–2,5

раз маточным раствором, затем 10–15 мл ацетоном и высушивали в эксикаторе над серной кислотой до

части синтез комплексов проводится в нейтральных (для Mn) и в кислых средах (для Re)...

Похожие статьи

Изучение процесса получения цианистого натрия как...

Одним из исходных веществ при синтезе метионина является цианистый натрий.

Соотношение газов

Исходный раствор разбавляется водой и далее используется на стадии абсорбции цианистого водорода.

Улучшение технико-экономических показателей процесса...

Кормовой метионин — синтетический продукт, производимый химическим путем.

В настоящее время, несмотря на наличие проблем, практически все направления

L-метионина из метионата натрия в водном растворе путем выделения с помощью двуокиси углерода [3].

Изучение процесса получения гидантоина как промежуточного...

Метионат натрия используется для получения кормового метионина, который

− при мольном соотношении углекислого газа и метилтиопропионового альдегида, равном 2,25

Общее уравнение гидролиза гидантоина: В настоящее время синтез гидантоина проводят...

Комплексообразование в системе Zr(SO4) 2 — лимонная кислота...

Методом рН-метрии изучено образование комплексов Zr(IV) c лимонной кислотой в водных растворах. При эквимолярном соотношении реагентов в системе обнаружены комплексы состава 1:1 и 4:4 различной степени протонизации.

Изучение коррозии железа в уксусной кислоте в присутствии...

В нашем исследовании были построены графики зависимости массы предмета, подвергаемого коррозии, от времени для реакционных систем с мольным соотношением железо/уксусная кислота в пределах от 0,206 до 1,625.

Окисление фенола под действием окислительной системы...

раствор серной кислоты с содержанием AgNO3 0,0034 моль/дм3 (4).

момента пока оно полностью не перейдет в объем электролита) препятствует образованию оксидной пленки свинца на поверхности которой должен протекать синтез окислителей (последние в свою...

Методы получения терефталоилхлорида и пути...

Дихлорангидрид подвергается гидролизу водой, водными растворами кислот и оснований с образованием терефталевой кислоты или её

Процесс состоит из двух основных стадий: гидролиз

Процесс ведут при обычном давлении, строго выдерживая мольное соотношение...

Выбор конструкционных материалов для оборудования установки...

Транспортировка неосушенного газа в присутствие сероводорода двуокиси углерода и

Только при использовании виолуровой кислоты исключается стадия спиртовой экстракции и

где, а — масса ингибитора, найденная по градуировочному графику, мл; V- объем пробы...

Синтез и исследование свойств комплексов марганца (II) и рения...

...спирта (в мольном соотношении 1:2).Раствор нагревали в течение 2–2,5

раз маточным раствором, затем 10–15 мл ацетоном и высушивали в эксикаторе над серной кислотой до

части синтез комплексов проводится в нейтральных (для Mn) и в кислых средах (для Re)...

Задать вопрос