一种用于氰醇水解合成蛋氨酸羟基类似物工艺中和分离阶段的结晶器及处理方法与流程

本发明涉及化工分离与结晶，具体涉及一种用于氰醇水解合成蛋氨酸羟基类似物（简称 mha）工艺中和分离阶段的结晶器及处理方法，该结晶器可在对副产物硫酸铵溶液进行蒸发结晶的同时，原位分离其中夹带的 mha 油相。

背景技术：

1、mha是一种重要的饲料添加剂，在家禽饲养中具有类似于蛋氨酸的促生长作用，已广泛用于动物饲料。目前mha的主流生产方法是氰醇水解法：先由甲硫基丙醛与氢氰酸反应生成2-羟基-4-甲硫基丁腈（简称氰醇），再从过量硫酸中水解，最后用氨水中和过量的硫酸，得到mha产品的同时副产大量硫酸铵。按照现有工艺，中和反应完成后，油相mha与硫酸铵水溶液因密度差异自然分层，富含硫酸铵的水相再送入结晶器蒸发结晶，制成肥料级硫酸铵。

2、dtb（导流筒-挡板）型结晶器是业内公认性能优良的晶浆内循环结晶器。它内部设有导流筒，形成循环通道。晶浆混合条件好，能快速消除沸腾界面的过饱和，溶液过饱和度始终处于较低水平，特别适合处理溶解度曲线较陡的产品。实践证明，dtb型结晶器生产强度高、晶体颗粒大、内部不易结疤，已成为连续结晶器的主流形式，适用于真空冷却结晶、蒸发结晶、反应结晶等多种工况。

3、针对dtb型结晶器的改进，已有一些专利公开。例如，cn202155067u采用去除减速机和搅拌器，将导流筒改为带冷却夹套的结构，并增加旋流装置和循环泵，以降低振动、减少渗漏、避免油污污染。但该方案主要解决动力结构和冷却效率问题，未涉及有机杂质的分离。油水分离方面，cn204522386u公开了一种分离dtb结晶器酸汽冷凝水中轻质油的装置，通过竖隔板和水平隔板利用重力沉降分离，但该装置设在结晶器外部，无法实现内部原位分离。

4、mha生产及副产物处理方面，中国专利cn114349671b公开了一种新的反应路径，通过特定化合物作为中间体，使得氮元素在制备过程中得以循环利用，避免大量硫酸铵废弃物产生。中国专利cn114223789b公开了一种原料组合物及利用其制备无需分离副产盐的mha的方法，通过使用磷酸替代部分硫酸，减少了副产盐的生成。然而，上述专利技术均未涉及结晶器内部结构的优化设计，特别是未解决蒸发结晶过程中硫酸铵晶浆夹带微量mha油相的问题。

5、此外，中国专利cn116375618b公开了一种硫酸铵副产物中的蛋氨酸羟基类似物的回收利用方法，通过将硫酸铵副产物与氧化钙或氢氧化钙反应，将夹带的mha转化为蛋氨酸羟基类似物钙盐。该技术方案属于结晶完成后的后处理工序，增加了工艺步骤和处理成本，未能实现在结晶设备内部的原位分离。

6、经过系统分析，现有技术存在以下不足：第一，现有工艺中，中和反应通常在独立的中和反应器中进行，通入氨中和后mha油相与硫酸铵水相分层，还需再经独立的初步分层设备分离，水相才能送入结晶器。这种“中和→分层→结晶”的分步式流程设备投资大、占地广、流程长，物料输送能耗也高。第二，即使经过初步分层，进入结晶器的硫酸铵水相中仍不可避免地夹带微量、分散态的mha油滴（通常0.1%~1.0%）。第三，传统dtb结晶器热源供给方式单一，主要靠夹套或内置换热器，换热面积受限，温度分布不均。部分改进方案虽然增加了冷却夹套用于降温结晶，但对蒸发结晶所需的热量供给缺乏专门设计。第四，现有涉及硫酸铵副产物中mha回收的专利技术，均属于结晶完成后的后处理，增加了工艺复杂度和处理成本，未能实现在结晶设备内部原位分离。

7、此外，现有技术中虽公开dtb沉降区重力沉降、外循环加热等单一设备结构，但无任何技术方案将氨中和反应、硫酸铵蒸发结晶、微量乳化mha油相原位回收集成至同一台dtb结晶器内部；现有mha生产流程必须配置独立中和釜、油水预分层罐，设备多、流程长，且结晶阶段分散微油滴无法在线回收，只能结晶后钙盐转化回收，增加大量辅料与能耗。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种用于氰醇水解合成蛋氨酸羟基类似物中和分离阶段的结晶器及处理方法，实现中和反应、蒸发结晶、油相原位分离一体化，工艺流程短、设备简化、生产效率高。

2、为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是，一种用于氰醇水解合成蛋氨酸羟基类似物中和分离阶段的结晶器，包括结晶器主体1、外循环加热系统和下部热水夹套，所述结晶器主体1 内部同轴设有导流筒2、搅拌轴3 与搅拌叶轮4 共同组成的搅拌器，导流筒2 外侧设有挡板5，挡板5 与结晶器主体1之间形成折流区16，导流筒2 与挡板5 之间形成沉降区15；所述挡板5 的上端与结晶器主体1 的内壁密封连接、下端悬空设置，使沉降区15 内的 mha 油相向上浮升后经挡板5 下端悬空区域进入折流区16，并在折流区16上部聚集形成油层；所述结晶器还包括和油相捕集分离结构，所述油相捕集分离结构包括于所述折流区16 上部的侧壁上设置的至少一个油相排出口17和与所述油相排出口17 连接的油相排出泵18；所述结晶器主体1 内的下部设有多层喷嘴进料结构，结晶器主体（1）底部设置结晶出料口6。

3、进一步，所述折流区16设有密度计19，用于实时监测折流区16 上部油相的密度；所述油相排出口17 沿折流区16 周向均匀设置 4~8 个。所述外循环加热系统包括外循环管线7、外循环管线上设置循环泵8 和加热器9，所述外循环管线7 连接结晶器主体1 上部的出液口10 与下部的回液口11，所述回液口11 沿结晶器主体1 下部周向均匀设置 2~4个；所述外循环管线7 上、位于加热器9 的上游侧设有循环管线冲洗水入口27。所述循环泵8 的出口管线设有循环泵出口视镜26，所述油相排出泵18 的出口管线上设有油相排出泵出口视镜28。所述结晶器主体（1）内于上部设有环形冲洗管20，所述环形冲洗管20 的上下两侧均开设有若干冲洗小孔21，用于冲洗挡板5 及结晶器主体1 内壁的结疤。所述下部热水夹套12设置于所述结晶器主体1 的下部外壁，所述下部热水夹套12 的底部设有热水进口13、上部设有热水出口14。所述多层喷嘴进料结构由下至上依次包括第一氨气喷嘴层22、第一水解液喷嘴层23、第二氨气喷嘴层24 和第二水解液喷嘴层25，用于通入氨气与含 mha的酸性水解液进行中和反应，每层喷嘴层设有 4~6 个喷嘴。

4、本发明还提供了一种所述结晶器处理氰醇水解合成 mha 副产硫酸铵溶液的方法，其包括以下步骤：

5、a．将含 mha 的酸性水解液与氨气分别通过多层喷嘴进料结构连续通入结晶器主体1 内，在上升过程中交替接触进行中和反应；

6、b．开启外循环加热系统，通过循环泵8 驱动晶浆循环，通过加热器9 提供蒸发结晶所需热量；同时开启下部热水夹套12，对结晶器下部区域辅助加热；

7、c．晶浆从导流筒2 顶部流出进入沉降区15，硫酸铵晶体向下沉降并经挡板5 下端悬空处返回循环区，mha 油相向上浮升并经挡板5 下端悬空处进入折流区16，在折流区16上部聚集形成油层；

8、d．通过密度计19 实时监测折流区16 上部的油相密度，当密度达到设定值时，启动油相排出泵18，将聚集的油层连续抽出；

9、e．结晶器底部的结晶出料口6 排出的晶浆经固液分离，得到硫酸铵晶体产品。

10、进一步，所述油相排出泵18 的抽油流量为 20~40m3/h；外循环加热系统的循环晶浆流量与进料流量之比为 8:1~80:1。所述下部热水夹套12 的热水温度为 70~90℃；当需要清洗结晶器内部时，通过环形冲洗管20 向挡板5 及结晶器主体1 内壁喷淋冲洗液，同时降低结晶器内液位，冲洗清除结疤；当需要清洗循环管线及加热器9 时，通过循环管线冲洗水入口27 引入冲洗水，进行在线冲洗。

11、本发明所能达到的有益效果是：

12、1. 工艺集成度高，大幅简化流程。将氨中和反应、硫酸铵蒸发结晶、mha 油相原位分离集成于同一台 dtb 结晶器内，取消了独立的中和反应器与预分层设备，减少了设备投资与占地面积，缩短了工艺流程，降低了物料输送能耗。

13、2. 油相分离效果优异，提升产率与纯度。通过 “挡板上端密封 + 下端悬空” 的流道设计，利用 dtb 结晶器固有折流区实现微量分散油滴的富集分离，配合密度计精准监测与多点排油，可将硫酸铵产品中 mha 夹带量降至 0.04% 以下，硫酸铵纯度达 99.2% 以上，mha 总收率提高约 1.6%。

14、3. 协同供热、 防结疤设计，运行稳定性强。外循环加热与下部热水夹套协同供热，保证结晶器温度场均匀，避免底部晶体结块；配套的环形冲洗管与管线冲洗水入口，可实现设备与管线的在线清洗，大幅延长连续运行周期，降低停车维护成本。

15、4.操作弹性大，适配工业化生产。设备在较宽的进料负荷与循环比范围内均可稳定运行，适配不同规模的 mha 生产线，可直接用于新建装置或现有结晶系统的改造。