В статье рассматриваются вопросы совершенствования синтеза метилтиопропионового альдегида, получаемого из акролеина и метилмеркаптана в присутствии смеси катализаторов. Предложено улучшение, приводящее к повышению степени превращения акролеина, повышающее выход АМТП.
Ключевые слова: метилтиопропионовый альдегид (АМТП), акролеин, метилмеркаптан, триэтиламин, уксусная кислота.
Проектная мощность на 100 % продукт составляет 16354,8 тонн в год, а достигнутая производительность на 01.01.2012 года — 19147,985 тонн в год [1].
Метилтиопропионового альдегид используется в качестве полупродукта для получения метионина, являющегося незаменимой аминокислотой. Метионин представляет собой серосодержащую аминокислоту, которую применяют в рационе питания сельскохозяйственных животных и птиц в виде кормовой добавки. Метионин играет важную роль в обмене веществ, принимает участие в синтезе тканевых белков, а также участвует во многих процессах при синтезе витаминов, гормонов и ферментов [2].
При смене пера у несушек резко возрастает потребность в метионине. При недостатке метионина в организме животных и птиц наблюдается потеря аппетита, анемия, атрофия мускулатуры, ожирение печени, нарушение функции почек, снижение оплодотворяемости, снижение скорости роста молодняка и продуктивности взрослой птицы, нарушение оперения и оперяемости у птиц (взъерошенность перьев, их матовость, ломкость и выпадение). Вследствие этого наблюдается низкая эффективность использования кормов [2]. При одновременном недостатке витамина Е дефицит метионина приводит к развитию мышечной дистрофии у цыплят и дерматиту ног.
3-(Метилтио)пропиональдегид может быть получен по реакции Михаэля, взаимодействия метилмеркаптана и акролеина в присутствие смеси катализаторов. Этот метод на производственном аналоге протекает с большим количеством выделяемого тепла (62,02 Кдж/моль), что приводит к образованию побочных продуктов, к которым относятся полимеры акролеина и метилтиопропионового альдегида. Например, протекает образование 3-гидрокси-2-метилтиометил-4-пентеналя:
- При возвращении в циркуляционный контур, состоящего из реактора синтеза АМТП, насосов, теплообменников, или при добавлении реактор окончательной обработки некоторого количества АМТП [4] позволит повысить селективность акролеина и метилмеркаптана, увеличить выход целевого продукта реакции, понизить затраты на сырье. Также из патента [3] известно, что образующийся полуацеталь (1,3-бис(метилтио)-1-пропанол) является стабилизатором, который предотвращает образование полимеров акролеина и метилтиопропионового альдегида:
Для снятия тепла в предложенном способе был расчитан кожухотрубчатый теплообменник. Температура АМТП-сырца на входе в теплообменник равной tн1 = 40 0С, конечная температура равной tк1=30 0С. Вода подается в теплообменник с начальной температурой tн2 = 13 0С, конечная температура равна tк2 = 15 0С. На основании уточненного расчета поверхности теплообменника были найдены следующие характеристики процесса:
Согласно полученной площади выбираем одноходовой аппарат с параметрами [5]: площадь F = 121 м2, длина труб = 6 м, число труб n = 257, число ходов z = 1, диаметр корпуса аппарата D = 600 мм, диаметр труб dтруб = 25х2 мм.
При этом запас составит:
Вводимое совершенствование позволит уменьшить колебания температуры в реактционном контуре, стабилизировать скорость реакции, снизить побочные эффекты, вызванные локальным перегревом системы, содержание 3- метилтиопропионового альдегидна может быть дополнительно увеличен. Следовательно, образование полимеров на стадии синтеза АМТП снизится на 47,84 % и повышаться конверсия акролеина до 98,5 %, а выход АМТП на стадии синтеза увеличится до 98,38 %.
Литература:
1 Постоянный технологический регламент № 64 производства метилтиопропионового альдегида / ОАО «Волжский оргсинтез».
2 Клименко, А. Корма и кормовые добавки Сравнение источников метионина для производства кормов / А. Клименко, А. Гущева // Ценовик. — 2014. — № 10. — С. 26–57.
3 Пат. 3205643 Соединенные Штаты Америки, МКП С 07 С 319/18, С 07 С 323/22 Способ получения 3-метилтиопропионового альдегида / T. Azemi: заявитель и патентообладатель Evonik Degussa GmbH. — № 16155700.4; заявл. 15.02.2016; опубл. 16.08.2017, Бюл. № 33/2017.
4 Пат. 102796030 Китай, МКП С 07 С 319/18, С 07 С 323/22 Способ последующей обработки и устройство последующей обработки для 3-метилтиопропилалдегидной реакционной смеси / В. Чжисюань, Ч. Конг, Л. Сонгсонг, Ш. Дэн: заявитель и патентообладатель Shandong Xinhecheng Amino Acid Co. — № 201210317887; заявл. 31.08.2012; опубл. 28.11.2012, Бюл. № 33/2017.
5 Дытнерский, Ю. И. Основные процессы и аппараты химической технологии: учеб. пособие / Ю. И. Дытнерский, Г. С. Борисов. — 2-е изд., перераб и доп. — Москва: Химия, 1990. — 496 с.
