メチオニンの製造方法
【課題】Ｍ−ヒダントインを炭酸カリウムの存在下に加水分解してメチオニンを製造するに際し、より高温での加水分解であっても、加水分解液の液相部と気相部の両方に対する耐蝕性が優れている反応容器を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、Ｃｒ元素２１．０〜３０．０重量％、Ｎｉ元素４．５〜１１．０重量％、Ｍｏ元素１．０〜５．０重量％、Ｎ元素０．０５〜０．５０重量％およびＷ元素２．０５〜２．５重量％を含有するステンレス鋼で内面が構成された反応容器で、５−（β−メチルメルカプトエチル）ヒダントインを炭酸カリウムの存在下に水中で加水分解することを特徴とする、メチオニンの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明は、Ｃｒ元素２１．０〜３０．０重量％、Ｎｉ元素４．５〜１１．０重量％、Ｍｏ元素１．０〜５．０重量％、Ｎ元素０．０５〜０．５０重量％およびＷ元素２．０５〜２．５重量％を含有するステンレス鋼で内面が構成された反応容器で、５−（β−メチルメルカプトエチル）ヒダントインを炭酸カリウムの存在下に水中で加水分解することを特徴とする、メチオニンの製造方法を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、５−（β−メチルメルカプトエチル）ヒダントインを炭酸カリウムの存在下に加水分解してメチオニンを製造する際に、反応容器の腐蝕がなく、長期間、安定してメチオニンを製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
５−（β−メチルメルカプトエチル）ヒダントイン（以後、Ｍ−ヒダントインと称する）を加水分解してメチオニンを得る方法は、通常炭酸カリウムの存在下で次式に示される如く行われる。
【０００３】
【化１】
【０００４】
この加水分解反応における反応条件は、一般的に圧力約０．５〜１.５ＭＰａＧ、温度約１５０〜２００℃である。当該条件における反応容器の腐蝕は、液相部、気相部を問わず極めて厳しく、ＳＵＳ３０４Ｌステンレス鋼製の反応容器では激しい腐蝕を受け、３ｍｍ厚さの目皿は約３ケ月で貫通する程である。また、より耐蝕性に優れているといわれる高級なオーステナイト系クロム・ニッケルステンレス鋼でも、本環境での耐蝕性は不十分であった。
このような問題を解決する技術として、特許文献１の実施例では、Ｃｒ元素２４．６０〜２５．２０重量％、Ｎｉ元素６．６５〜７．３２重量％、Ｍｏ元素３．１２〜３．７８重量％、Ｎ元素０．１４〜０．２６重量％およびＷ元素０．２９〜２．０３重量％を含有するステンレス鋼製の反応容器を使用することが記載されている。
また、特許文献２の実施例では、Ｃｒ元素２５．０５〜２８．５３重量％、Ｎｉ元素５．６２〜６．３８重量％、Ｍｏ元素２．５３〜３．２１重量％およびＮ元素０．２０〜０．３５重量％を含有するステンレス鋼製の反応容器を使用することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２１７３７０号公報
【特許文献２】特開２００７−３１４５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
メチオニンの製造においては、近年、反応時間短縮および炭酸カリウム使用量の低減のために、より高温（１７０℃以上）で加水分解反応が行われている。その結果、加水分解反応における環境はより厳しいものとなり、従って、より優れた耐蝕性が求められている。
しかし、特許文献１および特許文献２の反応容器は、より高温での加水分解反応に対する耐蝕性が不十分であった。
従って、本発明の目的は、Ｍ−ヒダントインを炭酸カリウムの存在下に加水分解してメチオニンを製造するに際し、より高温での加水分解であっても、加水分解液の液相部と気相部の両方に対する耐蝕性が優れている反応容器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、より高温での加水分解反応に対する耐蝕性に優れた反応容器を提供すべく、鋭意検討の結果、Ｃｒ元素、Ｎｉ元素、Ｍｏ元素、Ｎ元素およびＷ元素が特定量であるステンレス鋼で内面が構成された反応容器で加水分解を行うと、より高温であっても、加水分解液の液相部と気相部の両方に対する耐蝕性が優れることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、
［１］Ｃｒ元素２１．０〜３０．０重量％、Ｎｉ元素４．５〜１１．０重量％、Ｍｏ元素１．０〜５．０重量％、Ｎ元素０．０５〜０．５０重量％およびＷ元素２．０５〜２．５重量％を含有するステンレス鋼で内面が構成された反応容器で、５−（β−メチルメルカプトエチル）ヒダントインを炭酸カリウムの存在下に水中で加水分解することを特徴とする、メチオニンの製造方法；
［２］加水分解の温度が１７０℃以上である、上記［１］記載のメチオニンの製造方法；
に関する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の製造方法によれば、Ｍ−ヒダントインを炭酸カリウムの存在下により高温で加水分解しても、反応容器の腐蝕がなく、長期間、安定してメチオニンを製造することができ、その産業上の利用価値は大きい。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明においては、Ｍ−ヒダントインを炭酸カリウムの存在下に加水分解してメチオニンをそのカリウム塩の形で得る。
【００１１】
加水分解反応の反応温度は、通常約１５０℃以上であるが、反応時間短縮および炭酸カリウム使用量の低減の点から、好ましくは、１７０℃以上、より好ましくは１７０〜２２０℃、特に好ましくは１８０〜２００℃である。
加水分解時に発生するアンモニア及び炭酸ガスは回収され、Ｍ−ヒダントインを得るための工程に利用される。
【００１２】
次いで、得られた加水分解液に炭酸ガスを導入して該液を中和し、メチオニンを晶析させる。この中和晶析は炭酸ガスで加圧しながら行われ、析出したメチオニンは濾過、分離し、必要により水洗し、乾燥して製品のメチオニンとする。
【００１３】
本発明においては、加水分解反応に使用される反応容器として、その内面が、Ｃｒ元素２１．０〜３０．０重量％、Ｎｉ元素４．５〜１１．０重量％、Ｍｏ元素１．０〜５．０重量％、Ｎ元素０．０５〜０．５０重量％およびＷ元素２．０５〜２．５重量％を含有するステンレス鋼で構成された反応容器を使用する。本発明においては、当該反応容器には、付属の弁や配管等の、加水分解液が接触する部位も含まれる。
【００１４】
上記ステンレス鋼において、Ｃｒ元素含有量が２１．０重量％未満の場合には、加水分解反応に対して良好な耐蝕性を発揮することができず、一方、３０．０重量％を超える場合には脆性が著しくなる。Ｃｒ元素含有量は、好ましくは、２３．５〜２９．５重量％である。
【００１５】
Ｎｉ元素の存在は、加水分解反応に対するステンレス鋼の耐蝕性を低下させることが知られているが、上記範囲内では実質的な耐蝕性の低下は見られず、むしろ機械的性質、加工性の改良効果を有する。Ｎｉ元素含有量は、好ましくは、５．０〜８．５重量％である。
【００１６】
Ｍｏ元素含有量が１．０重量％未満の場合には、加水分解反応に対して良好な耐蝕性を発揮することができず、一方、５．０重量％を超える場合にはステンレス鋼の加工性が悪くなり、シグマ脆性を促進する。Ｍｏ元素含有量は、好ましくは、１．０〜４．０重量％である。
【００１７】
Ｎ元素含有量が０．０５重量％未満の場合には、加水分解反応に対して良好な耐蝕性を発揮することができず、一方、０．５０重量％を超えるとステンレス鋼に窒化物が析出し靱性が低下する。Ｎ元素含有量は、好ましくは、０．０５〜０．４０重量％である。
【００１８】
Ｗ元素含有量が２．５重量％を超える場合にはシグマ相の析出によりステンレス鋼の脆性が著しくなる。
【００１９】
本発明の製造方法に適用し得るステンレス鋼としては、上記した化学成分を有するものであれば特に制限されないが、市販のステンレス鋼として、例えば、ＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌ、ＳＣＳ１０、ＵＮＳＳ３９２７４、ＵＮＳＳ３２８０８、ＵＮＳＳ３２７６０、ＵＮＳＳ３２７５０、ＵＮＳＳ３２７０７、ＵＮＳＳ３２９０６等が上記成分に合致するものであり、これらの使用が経済的である。
【００２０】
なお、上記していない他の元素の存在は、より高温での加水分解反応に対する耐蝕性が著しく害されるものでない限り、その存在を制限するものではなく、例えば、Ｃ元素、Ｓｉ元素、Ｍｎ元素、Ｐ元素、Ｓ元素、Ｃｕ元素等が挙げられる。それらの含有量について、Ｃ元素は０．０３重量％以下、Ｓｉ元素は０．８０重量％以下、Ｍｎ元素は１．１０重量％以下、Ｐ元素は０．０３重量％以下、Ｓ元素は０．０３重量％以下、Ｃｕ元素は１．００重量％以下がそれぞれ好ましい。
【００２１】
本発明では、Ｃｕ元素を殆ど含有しない、即ち、その含有量をごく微量に制限してもよく、例えば、Ｃｕ元素含有量は１．００重量％以下である。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、実施例は一態様にすぎず、これにより本発明が限定されるものではない。なお、実施例においてステンレス鋼の化学成分は蛍光Ｘ線分析装置により測定した値である。
【００２３】
実施例１
５−（β−メチルメルカプトエチル）ヒダントインに炭酸カリウムを混合した加水分解供給液（Ｍ−ヒダントイン濃度：約９重量％、炭酸カリウム濃度：約１０重量％）が循環する配管内（圧力：０．５〜１.５ＭＰａＧ、温度：１７０〜１９０℃）に、表１に示した試験片を配置し、８７６０時間保持して、腐蝕試験を実施した。なお、化学成分の残部は殆どがＦｅである。
腐蝕試験の結果は、測定された腐蝕度（単位時間、単位面積あたりの試験片重量の減少量）から腐蝕速度（１年当りの減肉量）を算出して得た。その結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の製造方法によれば、Ｍ−ヒダントインを炭酸カリウムの存在下により高温で加水分解しても、反応容器の腐蝕がなく、長期間、安定してメチオニンを製造することができ、その産業上の利用価値は大きい。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、５−（β−メチルメルカプトエチル）ヒダントインを炭酸カリウムの存在下に加水分解してメチオニンを製造する際に、反応容器の腐蝕がなく、長期間、安定してメチオニンを製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
５−（β−メチルメルカプトエチル）ヒダントイン（以後、Ｍ−ヒダントインと称する）を加水分解してメチオニンを得る方法は、通常炭酸カリウムの存在下で次式に示される如く行われる。
【０００３】
【化１】
【０００４】
この加水分解反応における反応条件は、一般的に圧力約０．５〜１.５ＭＰａＧ、温度約１５０〜２００℃である。当該条件における反応容器の腐蝕は、液相部、気相部を問わず極めて厳しく、ＳＵＳ３０４Ｌステンレス鋼製の反応容器では激しい腐蝕を受け、３ｍｍ厚さの目皿は約３ケ月で貫通する程である。また、より耐蝕性に優れているといわれる高級なオーステナイト系クロム・ニッケルステンレス鋼でも、本環境での耐蝕性は不十分であった。
このような問題を解決する技術として、特許文献１の実施例では、Ｃｒ元素２４．６０〜２５．２０重量％、Ｎｉ元素６．６５〜７．３２重量％、Ｍｏ元素３．１２〜３．７８重量％、Ｎ元素０．１４〜０．２６重量％およびＷ元素０．２９〜２．０３重量％を含有するステンレス鋼製の反応容器を使用することが記載されている。
また、特許文献２の実施例では、Ｃｒ元素２５．０５〜２８．５３重量％、Ｎｉ元素５．６２〜６．３８重量％、Ｍｏ元素２．５３〜３．２１重量％およびＮ元素０．２０〜０．３５重量％を含有するステンレス鋼製の反応容器を使用することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２１７３７０号公報
【特許文献２】特開２００７−３１４５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
メチオニンの製造においては、近年、反応時間短縮および炭酸カリウム使用量の低減のために、より高温（１７０℃以上）で加水分解反応が行われている。その結果、加水分解反応における環境はより厳しいものとなり、従って、より優れた耐蝕性が求められている。
しかし、特許文献１および特許文献２の反応容器は、より高温での加水分解反応に対する耐蝕性が不十分であった。
従って、本発明の目的は、Ｍ−ヒダントインを炭酸カリウムの存在下に加水分解してメチオニンを製造するに際し、より高温での加水分解であっても、加水分解液の液相部と気相部の両方に対する耐蝕性が優れている反応容器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、より高温での加水分解反応に対する耐蝕性に優れた反応容器を提供すべく、鋭意検討の結果、Ｃｒ元素、Ｎｉ元素、Ｍｏ元素、Ｎ元素およびＷ元素が特定量であるステンレス鋼で内面が構成された反応容器で加水分解を行うと、より高温であっても、加水分解液の液相部と気相部の両方に対する耐蝕性が優れることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、
［１］Ｃｒ元素２１．０〜３０．０重量％、Ｎｉ元素４．５〜１１．０重量％、Ｍｏ元素１．０〜５．０重量％、Ｎ元素０．０５〜０．５０重量％およびＷ元素２．０５〜２．５重量％を含有するステンレス鋼で内面が構成された反応容器で、５−（β−メチルメルカプトエチル）ヒダントインを炭酸カリウムの存在下に水中で加水分解することを特徴とする、メチオニンの製造方法；
［２］加水分解の温度が１７０℃以上である、上記［１］記載のメチオニンの製造方法；
に関する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の製造方法によれば、Ｍ−ヒダントインを炭酸カリウムの存在下により高温で加水分解しても、反応容器の腐蝕がなく、長期間、安定してメチオニンを製造することができ、その産業上の利用価値は大きい。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明においては、Ｍ−ヒダントインを炭酸カリウムの存在下に加水分解してメチオニンをそのカリウム塩の形で得る。
【００１１】
加水分解反応の反応温度は、通常約１５０℃以上であるが、反応時間短縮および炭酸カリウム使用量の低減の点から、好ましくは、１７０℃以上、より好ましくは１７０〜２２０℃、特に好ましくは１８０〜２００℃である。
加水分解時に発生するアンモニア及び炭酸ガスは回収され、Ｍ−ヒダントインを得るための工程に利用される。
【００１２】
次いで、得られた加水分解液に炭酸ガスを導入して該液を中和し、メチオニンを晶析させる。この中和晶析は炭酸ガスで加圧しながら行われ、析出したメチオニンは濾過、分離し、必要により水洗し、乾燥して製品のメチオニンとする。
【００１３】
本発明においては、加水分解反応に使用される反応容器として、その内面が、Ｃｒ元素２１．０〜３０．０重量％、Ｎｉ元素４．５〜１１．０重量％、Ｍｏ元素１．０〜５．０重量％、Ｎ元素０．０５〜０．５０重量％およびＷ元素２．０５〜２．５重量％を含有するステンレス鋼で構成された反応容器を使用する。本発明においては、当該反応容器には、付属の弁や配管等の、加水分解液が接触する部位も含まれる。
【００１４】
上記ステンレス鋼において、Ｃｒ元素含有量が２１．０重量％未満の場合には、加水分解反応に対して良好な耐蝕性を発揮することができず、一方、３０．０重量％を超える場合には脆性が著しくなる。Ｃｒ元素含有量は、好ましくは、２３．５〜２９．５重量％である。
【００１５】
Ｎｉ元素の存在は、加水分解反応に対するステンレス鋼の耐蝕性を低下させることが知られているが、上記範囲内では実質的な耐蝕性の低下は見られず、むしろ機械的性質、加工性の改良効果を有する。Ｎｉ元素含有量は、好ましくは、５．０〜８．５重量％である。
【００１６】
Ｍｏ元素含有量が１．０重量％未満の場合には、加水分解反応に対して良好な耐蝕性を発揮することができず、一方、５．０重量％を超える場合にはステンレス鋼の加工性が悪くなり、シグマ脆性を促進する。Ｍｏ元素含有量は、好ましくは、１．０〜４．０重量％である。
【００１７】
Ｎ元素含有量が０．０５重量％未満の場合には、加水分解反応に対して良好な耐蝕性を発揮することができず、一方、０．５０重量％を超えるとステンレス鋼に窒化物が析出し靱性が低下する。Ｎ元素含有量は、好ましくは、０．０５〜０．４０重量％である。
【００１８】
Ｗ元素含有量が２．５重量％を超える場合にはシグマ相の析出によりステンレス鋼の脆性が著しくなる。
【００１９】
本発明の製造方法に適用し得るステンレス鋼としては、上記した化学成分を有するものであれば特に制限されないが、市販のステンレス鋼として、例えば、ＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌ、ＳＣＳ１０、ＵＮＳＳ３９２７４、ＵＮＳＳ３２８０８、ＵＮＳＳ３２７６０、ＵＮＳＳ３２７５０、ＵＮＳＳ３２７０７、ＵＮＳＳ３２９０６等が上記成分に合致するものであり、これらの使用が経済的である。
【００２０】
なお、上記していない他の元素の存在は、より高温での加水分解反応に対する耐蝕性が著しく害されるものでない限り、その存在を制限するものではなく、例えば、Ｃ元素、Ｓｉ元素、Ｍｎ元素、Ｐ元素、Ｓ元素、Ｃｕ元素等が挙げられる。それらの含有量について、Ｃ元素は０．０３重量％以下、Ｓｉ元素は０．８０重量％以下、Ｍｎ元素は１．１０重量％以下、Ｐ元素は０．０３重量％以下、Ｓ元素は０．０３重量％以下、Ｃｕ元素は１．００重量％以下がそれぞれ好ましい。
【００２１】
本発明では、Ｃｕ元素を殆ど含有しない、即ち、その含有量をごく微量に制限してもよく、例えば、Ｃｕ元素含有量は１．００重量％以下である。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、実施例は一態様にすぎず、これにより本発明が限定されるものではない。なお、実施例においてステンレス鋼の化学成分は蛍光Ｘ線分析装置により測定した値である。
【００２３】
実施例１
５−（β−メチルメルカプトエチル）ヒダントインに炭酸カリウムを混合した加水分解供給液（Ｍ−ヒダントイン濃度：約９重量％、炭酸カリウム濃度：約１０重量％）が循環する配管内（圧力：０．５〜１.５ＭＰａＧ、温度：１７０〜１９０℃）に、表１に示した試験片を配置し、８７６０時間保持して、腐蝕試験を実施した。なお、化学成分の残部は殆どがＦｅである。
腐蝕試験の結果は、測定された腐蝕度（単位時間、単位面積あたりの試験片重量の減少量）から腐蝕速度（１年当りの減肉量）を算出して得た。その結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の製造方法によれば、Ｍ−ヒダントインを炭酸カリウムの存在下により高温で加水分解しても、反応容器の腐蝕がなく、長期間、安定してメチオニンを製造することができ、その産業上の利用価値は大きい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｒ元素２１．０〜３０．０重量％、Ｎｉ元素４．５〜１１．０重量％、Ｍｏ元素１．０〜５．０重量％、Ｎ元素０．０５〜０．５０重量％およびＷ元素２．０５〜２．５重量％を含有するステンレス鋼で内面が構成された反応容器で、５−（β−メチルメルカプトエチル）ヒダントインを炭酸カリウムの存在下に水中で加水分解することを特徴とする、メチオニンの製造方法。
【請求項２】
加水分解の温度が１７０℃以上である、請求項１記載のメチオニンの製造方法。
【請求項１】
Ｃｒ元素２１．０〜３０．０重量％、Ｎｉ元素４．５〜１１．０重量％、Ｍｏ元素１．０〜５．０重量％、Ｎ元素０．０５〜０．５０重量％およびＷ元素２．０５〜２．５重量％を含有するステンレス鋼で内面が構成された反応容器で、５−（β−メチルメルカプトエチル）ヒダントインを炭酸カリウムの存在下に水中で加水分解することを特徴とする、メチオニンの製造方法。
【請求項２】
加水分解の温度が１７０℃以上である、請求項１記載のメチオニンの製造方法。
【公開番号】特開２０１１−８４５１９（Ｐ２０１１−８４５１９Ａ）
【公開日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３８７５１（Ｐ２００９−２３８７５１）
【出願日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
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