CN1094925C - 制备2－羟基－4－甲基硫代丁酸或其盐的连续水解法 - Google Patents

制备2－羟基－4－甲基硫代丁酸或其盐的连续水解法 Download PDF

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Abstract

一种连续制备2-羟基-4-甲基硫代丁酸或其盐的方法，该法包括将含水的无机酸送入有连续搅拌釜反应器的腈水解反应器，以及将2-羟基-4-甲基硫代丁腈送入腈水解反应器。 2-羟基-4-甲基硫代丁腈在腈水解反应器中连续水解，生成含有2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺的腈水解反应器产物流。将腈水解反应器产物流连续送入酰胺水解流动反应器。 2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺在酰胺水解流动反应器中连续水解，生成含有2-羟基-4-甲基硫代丁酸的含水水解产物。从含水水解产物中回收2-羟基-4-甲基硫代丁酸。

Description

制备2-羟基-4-甲基硫代丁酸或其盐的连续水解法
本申请书是1995年6月7日提交的美国专利申请书08/477768的部分接续申请书。
本发明涉及2-羟基-4-甲基硫代丁酸或其盐的制备方法。更具体地说，本发明涉及一种制备含有2-羟基-4-甲基硫代丁酸的含水产物的改进方法。
2-羟基-4-甲基硫代丁酸通常称为蛋氨酸的羟基类似物，也称为HMBA，它是基本的氨基酸蛋氨酸的一种类似物。蛋氨酸类似物如HMBA在为营养用途提供蛋氨酸是有效的，特别是用作家禽饲料添加剂。为了有效地生产含有HMBA的饲料添加剂，水解必需充分完全。
HMBA已通过各种方法来制备，包括2-羟基-4-甲基硫代丁腈的水解(也称为HMBN，下文中称“HMBN”或“腈”)。HMBA用以下步骤作为外消旋D，L-混合物被生产：用无机酸水解HMBN；加入碱土金属氢氧化物或碳酸盐使酸残留物沉淀；以及用蒸发结晶的方法从水相中回收HMBA的盐，例如Blake等在US2745745中公开的。
GB915193公开了一种制备HMBA的钙盐的方法，其中在连续返混式反应器中，用稀硫酸溶液将HMBN水解成HMBA，然后用乙醚萃取的方法将HMBA从反应母液中分离出来。由于使用连续返混式反应体系，该专利的方法不能达到HMBN的完全转化，或者不能达到酰胺中间体完全转化成HMBA。在生产液体HMBA产品的场合下，大量未反应的物质的存在是不希望的。
最近，已用以下步骤商业生产HMBA：用硫酸水解HMBN的方法制得高质量的含HMBA的水解产物；从水解产物中萃取HMBA；从萃取物中回收HMBA，正如Ruest等在US4524077中公开的。在该法中，按不含有机物计，HMBN在约25至约65℃下与浓度为约50至约70％(重量)的硫酸混合。为了控制反应速率，优选在约30至约60分钟内，将HMBN加到酸中。在优选的条件下，在约0.5至约1.5小时内腈基本上转化成2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺(也称为“酰胺”)。此后，通过在约70至120℃下进一步水解，将酰胺转化成HMBA。按不含有机物计，酰胺最后水解成酸是在最初浓度为30至约50％(重量)的硫酸中进行。为了提供优选的酸浓度，在加热反应混合物以前，通过加水来稀释酸相。在相当稀的酸浓度和升温的条件下，在约1.5至3小时内酰胺转化成酸。在进行水解中，每摩尔HMBN进料使用大约1摩尔硫酸，酸过量0-10％、优选0-5％，可得到令人满意的结果。Ruest等公开了一种间歇法，提出为了使水解反应基本上进行完全，间歇法是优选的。 Ruest等指出，如果使用连续反应体系，应这样设计和操作它，以确保基本上完全转化。例如，连续操作可在活塞流管式反应器中或在串级或搅拌釜体系中完成。Ruest等公开了一种单一的返混式反应器，因为它在一定的停留时间下仅得到适量的转化，通常认为对于商业生产来说是不能接受的。
Hernandez等在US4912257中公开了一种方法，其中通过HMBN一步硫酸水解来生产HMBA。将HMBN送入酸化的容器中，在那里它与98％硫酸按酸/腈摩尔比为0.5至2混合，形成含有20-50％(重量)硫酸的反应混合物。当反应混合物分批制成时，在连续加料回路中将该混合物搅拌30-60分钟并冷却到50℃。然后将反应混合物送入水解反应器，同时在60至140℃下加热5分钟至6小时，并对反应器稍抽真空。据称Hernandez等公开的方法通过酸化的HMBN溶液按一步水解来生产HMBA，而不象先有技术中已知的两步水解法来生产HMBA。
为了得到含有最大量HMBA和最少量腈和酰胺组分的高质量水解产物，必需得到HMBN和2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺生成HMBA的高转化率。HMBA的间歇生产通常得到高的转化率。但是，生产HMBA的传统间歇法有一些缺点。间歇法的生产率受到间歇周期的限制。此外，因为每一批料生产时反应条件可能有所变化，所以批料之间HMBA水解产物的质量可能波动。间歇反应器的装卸料以及不稳的状态条件会引起蒸汽排放，它必需在释放到大气以前进行处理。先有技术方法所需的设备是昂贵的。硫酸和水在酸稀释罐中混合，制成稀硫酸进料。需要热交换器来除去在罐中产生的稀释热。罐、热交换器、泵和循环回路都必需有耐腐蚀材料结构。
本发明的几个目的是，提供一种制备HMBA的改进方法；提供一种可按连续方式操作的方法；提供一种可以高生产率操作的方法；提供一种比传统的方法可大幅度降低投资和维修费用的方法；提供一种比传统的间歇水解体系有改进的反应条件控制的方法；提供一种比传统的间歇体系减少蒸汽排放量的方法；提供一种不需要分离硫酸稀溶液的方法，特别是提供一种可用浓硫酸进料流操作的方法，而不需预先稀释；提供一种基本上使HMBN完全转化成HMBA的方法；以及提供一种可生产有不变质量的HMBA的方法，用于生产动物饲料添加剂。
通过这样一种制备HMBA或其盐的方法可达到这些目的和其他一些目的：该法包括将无机酸送入由连续搅拌釜反应器组成的腈水解反应器，然后将2-羟基-4-甲基硫代丁腈送入腈水解反应器。2-羟基-4-甲基硫代丁腈在腈水解反应器中连续水解，生成含有2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺的HMBN水解反应器产物流。将腈水解反应器产物流连续送入酰胺水解流动反应器。2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺在酰胺水解流动反应器中连续水解，生成含有2-羟基-4-甲基硫代丁酸的精制的含水水解产物。从精制的含水水解产物中回收2-羟基-4-甲基硫代丁酸。
在本发明的另一实施方案中，2-羟基-4-甲基硫代丁酸或其盐用这样一种方法生产，其中将2-羟基-4-甲基硫代丁腈、浓度为约70至约99％(重量)的浓硫酸以及水同时送入这样一容器中，在该容器中2-羟基-4-甲基硫代丁腈被水解。2-羟基-4-甲基硫代丁腈在这一容器中水解，生成含有2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺的含水水解混合物。2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺被水解，生成含有2-羟基-4-甲基硫代丁酸的精制的含水水解产物。从精制的含水水解产物中回收2-羟基-4-甲基硫代丁酸。
本发明的另一实施方案涉及一种用于制备HMBA的方法的设备。该设备包括第一连续搅拌釜反应器，它用于在无机酸存在下连续水解2-羟基-4-甲基硫代丁腈，生成含有2-羟基-4-甲基丁酰胺的含水水解混合物。该设备还包括酰胺水解流动反应器，它用于用硫酸连续水解2-羟基-4-甲基硫代酰胺，生成含有2-羟基-4-甲基硫代丁酸的最后的含水水解产物。
本发明的另一实施方案涉及这样一种制备2-羟基-4-甲基硫代丁酸或其盐的方法，该法包括将2-羟基-4-甲基硫代丁腈和含水无机酸送入含有2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺、无机酸和未反应的2-羟基-4-甲基硫代丁腈的含水水解混合物中。含水水解混合物中的2-羟基-4-甲基硫代丁腈在由返混式反应段和与返混式反应段流体相通的循环段组成的连续腈水解反应器中水解。循环段包括循环管线。含水的水解混合物连续以循环物流循环，它从返混式反应段取出，通过循环段，再返回到返混式反应段。从返混式反应段取出的循环物流含有未反应的2-羟基-4-甲基硫代丁腈。一部份含水的水解混合物从循环段中的顺流口中取出，形成腈水解反应器产物流。将腈水解反应器产物流送到酰胺水解流动反应器。在顺流口下游的某处用水稀释腈水解反应器产物流，得到需精制的反应物流。将在需精制反应物流中的2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺在酰胺水解流动反应器中水解，制得含有2-羟基-4-甲基硫代丁酸的精制含水的水解产物。循环物流在顺流口上游的循环段中的停留时间以及在稀释前顺流口下游的腈水解反应器产物流的停留时间的总和足以在腈水解反应器产物流的稀释前基本上完全除去残留的2-羟基-4-甲基硫代丁腈。
图1为本发明方法的流程图，说明由HMBN、水和无机酸连续制备HMBA；
图2为说明图1中经改进类型的优选的方法的流程图，以确保基本上消除残留的HMBN；
图3为本发明方法的一流程图，其中从腈水解反应器中排出的2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺在连续搅拌釜反应器中被转化成HMBA，而酰胺水解流动反应器按串联方式操作；
图4为说明图3中经改进类型的优选方法的流程图，以确保基本上消除残留的HMBN；
图5为适合于将HMBN转化成2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺的连续搅拌釜反应器，同时将浓硫酸流送入反应器的流程图；
图6为适合于图5所示的将HMBN转化成酰胺的连续搅拌釜反应器，同时在稀释前消除HMBN的流程图；
图7为一实验室规模的连续水解法的流程图，其中从第一循环反应器排出的2-羟基-4-甲基硫代酰胺在第二循环反应器中被转化成HMBA，而活塞流反应器按串联方式操作；
图8为实验室实验的水解产物的酰胺浓度、腈浓度和Gardner色标随送入第一反应器的酸/腈摩尔比以及活塞流反应器内温度变化的关系图；
图9为一实验室规模连续水解法的流程图，其中以第一反应器中排出的2-羟基-4-甲基硫代酰胺送入活塞流反应器，并水解成HMBA。
根据本发明，提供了一种制备HMBA的方法，其中HMBN在含水无机酸中连续水解生成2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺(下文称“腈水解”)，以及酰胺连续水解生成HMBA(下文称“酰胺水解”)。该法利用这样一种设备来完成，该设备包括用于腈水解的第一连续搅拌釜反应器(下文称“CSTR”)以及用于随后的酰胺水解的酰胺水解流动反应器，优选活塞流动反应器(下文称“PFR”。腈水解为强放热的；所以，为了热传递和温度控制，这一反应在CSTR返混式反应器中进行是最有效的。酰胺水解是放热较少的反应，但为了达到所需的产品质量和产率，反应必需基本完全。已发现PFR十分适合酰胺水解，因为它可在基本上无返混的条件下操作，然而又在不需过高的压降条件下为反应提供适当的停留时间。例如，已经知道，工业规模的管式反应器可在雷诺数大于约5000下操作，而通过反应器又没有过高的压降；同时按HMBA计，生成的水解产物含有小于约0.1％酰胺和小于约0.1％腈。
更具体地说，本发明涉及这样一种设备，它包括用于接受含水无机酸和HMBN进料流的CSTR的腈水解反应器。对于本发明来说，含水无机酸由水和至多99％(重量)无机酸组成。该含水无机酸通常为硫酸或盐酸。硫酸是特别优选的。当HMBN与水在CSTR反应时，生成含有2-羟基-4-甲基硫代酰胺的含水水解混合物。在腈水解反应器中，酰胺通常达到一定程度地水解，在含水水解混合物中生成铵盐和HMBA。含水水解混合物连续从CSTR中取出，经冷却后返回CSTR。一部分循环的含水水解混合物从顺流口中取出，构成腈水解反应器产物流。该物流在送入流动反应器使酰胺水解完全以前先经稀释，制成需精制的反应物流。因为在腈水解过程中酰胺水解进行到一定程度，所以通常优选实施中尽可能快的将腈水解反应器产物溶液稀释，以便为酰胺水解提供水以及防止液相分离。当使用硫酸时，稀释也可防止硫酸氢铵沉淀。但是，已发现，当稀释点接近CSTR的含水水解溶液的取出点时，残留的腈可能进入需精制的反应物流中。因为加入稀释水会使腈的水解速率下降，所以残留的腈可能在产物中增加。
还发现，在水稀释以前为了使腈水解基本完全，提供适中的但重要的流动区停留时间可使残留的腈含量降到很低的水平。更具体地说，已发现，通过提供至少约20秒的腈水解流动区停留时间可使残留的腈基本上消除，这一停留时间与返混的程度有关，优选约30秒至约5分钟，如停留时间由循环含水水解溶液在CSTR抽出点和顺流口之间的停留时间加上腈水解反应器产物流在顺流口和稀释点之间的停留时间的总和构成。对于本发明来说，当不大于约0.05％(重量)的腈留在需精制的反应物流中时，残留的腈基本上被消除。
还发现，为了在CSTR中得到适合于HMBN水解的更稀的有效硫酸浓度，可将浓硫酸、水和HMBN同时直接送入第一CSTR中。HMBN、水和浓硫酸可同时送入第一CSTR中，而又不妨碍HMBN的水解，尽管硫酸和HMBN有不同的密度和粘度，以及硫酸用水稀释时释放出大量稀释热。硫酸在反应器中稀释从而不需要用传统的方法单独进行酸稀释，从而降低了水解体系的费用和减少了维修。水解反应所需的水和酸可以浓酸、稀酸和水的任何实际组合送入，以达到第一水解所需的无机酸浓度和比例。
在图3说明的本发明的一个实施方案中，从腈水解反应器中除去的腈水解反应器产物流用水稀释，制成酰胺水解物流；它在送到酰胺水解流动反应器以前先送到第二CSTR中。另一方面，可将腈水解反应器产物流和水流直接送入第二CSTR。在第二CSTR中，通过进一步水解，大部分酰胺转化成HMBA，形成需精制的反应物流。需精制的反应物流在第二CSTR下游的酰胺水解流动反应器中进一步水解，制成含有HMBA的经精制的含水水解产物。另一方面，第二CSTR可有旁路，以致需精制的反应物流可连续直接送入酰胺水解流动反应器，并水解制成水解产物。已发现，本发明的方法可以一个或多个CSTR与流动的精制反应器串联的形式在高生产率下操作。因此，为了在高生产率下有适当转化率，与以前在本专业中认为必需的间歇法相比，完全这一过程的投资大幅度下降。
已发现，这样的连续水解法可有效地使HMBN转化成HMBA，制得含有很少量HMBN和2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺的高质量水解产物。为了生产含有HMBA的高质量饲料添加剂，本发明的方法在高生产率下操作，制得含有至少约36％(重量)HMBA、至少约18％(重量)铵盐、至少约20％(重量)水、至多约0.05％(重量)酰胺和至多约0.05％(重量)腈的精制的含水水解产物。在精制的含水水解产物中的HMBA包括HMBA单体以及二聚物和其他低聚物。当在水解中所用的无机酸是硫酸时，精制的含水水解产物含有至少约36％(重量)HMBA、至少约30％(重量)铵盐如硫酸氢铵或硫酸铵、至少约25％(重量)水、至多约0.05％(重量)酰胺和至多约0.05％(重量)腈。当盐酸用于水解时，精制的含水水解产物含有至少约50％(重量)HMBA、至少约18％(重量)氯化铵、至少约20％(重量)水、至多约0.05％(重量)酰胺和至多约0.05％(重量)腈。在本发明一特别优选的实施方案中，用硫酸开始以及在稳态下可达到基本上完全的转化，以致可在整个操作过程中得到一致的优选的水解产物组成。
根据本发明的方法，在水解时采用较低的酸与腈比，也可制得较低纯度的含水水解产物。这样的含水水解产物含有至少约30％(重量)2-羟基-4-甲基硫代丁酸、至少约20％(重量)铵盐如硫酸铵或硫酸氢铵、至少约25％(重量)水、至多约5％(重量)酰胺和至多约0.1％(重量)腈，其颜色在Gardner色标上不大于约10。
通常，在稳态条件以前，如在开始反应的过程中，生成的水解产物可含有比高质量HMBN产物所需的更多的酰胺和腈。已发现，为了很迅速的建立稳态条件，在反应开始过程中，通过在较高的无机酸与腈摩尔比下操作，可防止这样的组成波动。假设，所有的无机酸和HMBN都送入第一CSTR反应器，但无机酸流可分开，将一部分直接送入酰胺水解流动反应器。所以，广义上来说，无机酸与腈的摩尔比是基于无机酸和腈送入整个过程的累积速率。可通过以下方法达到在较高的无机酸与腈比下操作：控制送入酰胺水解流动反应器的无机酸的速率，以致它在化学计量上至少相当于送入反应器的腈和酰胺的总和。当硫酸用于水解时，在反应开始到稳态条件建立以前，硫酸与腈的摩尔比为约1.0至约2.0、优选约1.0至约1.5、更优选约1.15至约1.25。稳态条件达到以后，硫酸与腈的摩尔比为约0.6至约1.5、优选约0.9至约1.2、更优选约0.95至约1.05。当盐酸用于水解时，稳态下的盐酸与腈的摩尔比为约1.0至约1.5、优选约1.05至约1.3、更优选约1.15至约1.2。对于高生产率的过程来说，上述优选的酸与腈比是最佳的。为了最有效的控制，无机酸的速率优选比相当于腈和酰胺总和的速率至少过量5％。降低酸与腈比可使精制的含水水解产物的颜色变差以及使操作费用下降。如果低的费用、低的精制的含水水解产物的生产率是需要的，那么在这里所述的较低酸与腈比下操作可能是优选的。
参考图1，通过在CSTR10中水解HMBN连续生产2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺。在过程开始时，将无机酸进料物流送入反应器10，并在其返混反应段12中混合。然后将HMBN送入无机酸物流中，在那里它与水反应，在含水的水解混合物中生成酰胺。当HMBN和无机酸物流连续送入反应器10中的含水水解混合物中时，就连续进行腈的水解。
无机酸通常为浓度为约50至约70％(重量)、优选约60至约70％(重量)的硫酸。硫酸作为催化剂，在腈水解反应中不消耗。但是，在腈水解反应器中通常进行到一定程度的酰胺水解反应要消耗酸，若当在腈水解反应中使用硫酸时，则生成硫酸氢铵。反应在约40至约70℃、优选约60至约65℃下，以及在约0至约15psig总压下进行。含水的水解混合物在反应器10中的停留时间为约20至约60分钟、优选约25至约45分钟。在CSTR10中的停留时间用以下方法计算：在CSTR10和循环管线14中含水的水解混合物的体积除以通过顺流口26向下游输送的腈水解反应器产物流的体积流速。在CSTR10中生成的含水水解混合物含有至多约16％(重量)HM-BA、至多约12％(重量)铵盐、至少约6％(重量)水、至少约30％(重量)酰胺和至多约2％(重量)腈。当使用硫酸时，在CSTR10中生成的含水水解混合物含有至多约16％(重量)HMBA、至多约12％(重量)铵盐如硫酸氨铵或硫酸铵、至少约6％(重量)水、至少约35％(重量)酰胺和至多约2％(重量)腈，优选含有约5至约12％(重量)HM-BA、约4至约9％(重量)铵盐、约10至约15％(重量)水、约35至约50％(重量)酰胺和至多约2％(重量)腈，更优选含有约5至约11％(重量)HMBA、约4至约8％(重量)铵盐、约11至约13％(重量)水、约40至约50(重量)酰胺和至多约1％(重量)腈。
当盐酸选作腈水解反应的无机酸时，盐酸的浓度优选为约30至约40％(重量)、更优选约35至约37％(重量)。盐酸作为催化剂，它在腈水解反应中不消耗。但是，在腈水解反应器中通常发生一定程度的酰胺水解反应要消耗盐酸，在含水的水解混合物中生成氯化铵。在得到精制的含水水解产物后，所有的氯化铵固体都可溶解。该反应在约25至约60℃、优选约45至约50下以及在约2至约15psig)的总压下进行。含水的水解混合物在反应器10中的停留时间为约25至约60分钟、优选约40至约50分钟。当使用盐酸时，在CSTR10中生成的含水水解混合物含有至多约10％(重量)HMBA、至多约5％(重量)氯化铵、至少约20％(重量)水、至少约40％(重量)酰胺和至多约2％(重量)腈，优选含有约2至约10％(重量)HM-BA、约0.5至约5％(重量)氯化铵、约20至约30％(重量)水、约40至约60％(重量)酰胺和至多约0.5％(重量)腈，更优选含有约5至约9％(重量)HMBA、约0.5至约4％(重量)氯化铵、约25至约30％(重量)水、约45至约60％(重量)酰胺和至多约0.1％(重量)腈。
在本发明的另一实施方案中，可这样分开无机酸，以致一部分被送到CSTR10，而另一部分通过图1、2和4中所示的在线混合器32进口上游的管线18或通过管线20送入酰胺连续水解反应器如图3所示的第二CSTR36的酰胺水解混合物中。送入CSTR10的酸与腈的摩尔比为约0.6至约1.5、优选约0.8至约1.2。酸与腈的总摩尔比为约0.7至约1.5、优选约0.9至约1.2、更优选约0.95至约1.05。对于本发明来说，酸与腈的总摩尔比为所有无机酸进料流的总和除以送入腈水解反应器的腈。
当希望有低的费用、低的精制的含水水解产物的生产率时，较低的酸与腈的摩尔比是优选的。在这样的条件下，送入CSTR10的酸与腈的摩尔比为约0.5至约0.95、优选约0.8至约0.95。酸与腈的总摩尔比为约0.6至约0.95、优选约0.85至约0.95。
在图1中，连续的腈水解反应器还包括与返混式反应段12流体相通的循环段。循环段包括循环管线14，从返混式反应段12通过管线14抽出的含水水解混合物通过泵22循环。一个外部热交换器24优选包括在循环管线中，通过将热传递到冷却剂中来除去反应放热。通过泵22和热交换器24以后，含水的水解混合物返回到返混式反应段12中。在循环段中的一部分含水的水解混合物从顺流口26取出，形成腈水解反应器产物流，它被送到酰胺流动反应器16。
在整个循环段循环的含水水解混合物的温度为至少30℃、优选约40至约60℃。当使用硫酸时，在整个循环段的温度至少约50℃、优选约55至约60℃；而当使用盐酸时，在整个循环段的温度为至少约30℃、优选约40至约50℃。反应器10可有夹套，以提供另外的冷却能力，在开始过程中如果需要的话，还可用于加热反应器中的物料。
用液面控制器将反应器10中的液面保持不变。虽然液面也可用从反应器中重力溢流的方法来控制，但是如果使用积极的液面控制的话，就更加容易设计水解体系。液面控制器也是优选的，因为含水的水解混合物是粘稠的。而且，液面控制器的有效性可使反应器的有效体积和停留时间在操作人员的选择下变化，例如以适应产量的变化。
在本发明一特别优选的实施方案中，为了在进行酰胺水解稀释反应溶液以前有效地完成腈的水解，流动区的停留时间至少约20秒。图2说明这样的流程。离开返混式反应段12的含水水解混合物优选不从泵22的吸入侧取出，而通过循环管线14，经泵22送到在循环管线上离泵的下游有足够一段距离的顺流口26，以便提供一流动反应区，优选为活塞流段，在那里一部分残留的腈被消耗掉。优选的是，顺流口26在这样的位置上，以致在顺流口26上游的循环管线14中的停留时间为至少约3秒、通常约3至约15秒、优选约5至约10秒，以促进残留的腈反应。由于大量含水的水解混合物通过取走反应热的热交换器24循环，所以在循环管线中的流动范围很容易保持在紊流范围，以致在从CSTR10取出点到顺流口26之间的这一段循环管线14主要起活塞流反应器的作用。
一部分循环的含水水解混合物作为腈水解反应器产物流从顺流口26取出，而其余的循环物流流回CSTR10。为了确保残留的腈最有效地减少，为了使腈的水解反应完全，在由CSTR10出口和顺流口26之间的一段循环管线与稀释口30上游的腈水解反应器产物输送线28一起构成的消除腈的反应区中的停留时间为至少约30秒、优选约30秒至约5分钟、更优选约30秒至约3分钟、最优选约2至约3分钟。正如上面讨论的，在CSTR10取出点和顺流口26之间的停留时间优选为约3至约15秒，输送管线28提供的停留时间为约10秒至约5分钟、更优选约30秒至约5分钟、最优选约1至约3分钟。为了提供必要的停留时间，而又没有过高的流速和压降，输送管线28可构成层流，但无论流动条件如何，在这一输送管线中有至少一个等效的返混式反应段。输送管线28也可构成紊流。优选的是，在上述的腈消除反应区中有相当于至少约两个等效的返混式反应段、更优选约3至约5个随后的返混式反应区。在一特别优选的实施方案中，在稀释点30处，腈水解反应器产物流中的残留HMBN按腈水解反应器产物流中所含HMBA和酰胺的总量计，不大于约0.01％(重量)。
输送管线28优选为竖直下流管，以致CSTR10中夹带在气态的水解混合物中的氮气或其他气体可从向下流动的液体中释放出来，并通过下流输送管线28的顶部放空。虽然也可使用水平结构，但任何气体可从水平管线中向前流动的物流中释放出来并积累，从而减小在管线中的有效液体体积。
当腈水解反应器产物流输送到顺流口26的下游时，它与水流和任何一分开的无机酸部分在在线的混合器中混合，形成需精制的反应物流。腈水解反应器产物流与水流和任何酸流混合，以便确保将均匀的液体混合物送入酰胺水解流动反应器16。任何水流也使需精制的反应物流中的无机酸进一步稀释，提供在酰胺水解过程中要消耗的反应水，以及降低需精制的反应物流的粘度。当使用硫酸时，腈水解反应器产物流的稀释可避免在酰胺水解流动反应器16中液相分离或硫酸氢铵沉淀。当盐酸用于水解时，通常氯化铵会沉淀。通常水流以这样的速率送入，以便按不含有机物计，在需精制的反应物流中的硫酸浓度为约30至约50％(重量)、优选约35至约45％(重量)、更优选约43％(重量)。如果使用约30至约38％(重量)的盐酸，就不需加水。按不含有机物计，在需精制的反应物流中的盐酸浓度为约30至约40％(重量)、优选约35至约38％(重量)、更优选约36％(重量)。
在与腈水解反应器产物流混合制成需精制的反应物流以前，可将水流加热，或者在需精制的反应物流送入酰胺水解流动反应器16以前，可先将它加热，以得到所需的反应器操作温度。通常，将水流加热到约60至约100℃、优选约70至约90℃、更优选约75至约80℃。如果水不经预热或需精制的反应物流的温度太低，那么可在预热器34中将物流加热到所需的温度。需精制的反应物流在稀释点30至酰胺水解流动反应器进口之间的停留时间并不重要。需精制的反应物流在这一区域中应很好混合，然后进入酰胺水解流动反应器16。
在酰胺水解流动反应器中，一些残留的HMBN水解生成新增的酰胺，而酰胺基本上都水解生成HMBA。优选的是，送入酰胺水解流动反应器的水与酰胺的摩尔比为约5至约10。优选以这样的需精制反应物流的流速操作，以便在酰胺水解流动反应器中保持适当的速度，从而在反应器中保持紊流和使轴向返混最小。
正如上述，已发现，在酰胺水解流动反应器中一定的停留时间下，可通过提高进料中无机酸/腈摩尔比大大提高转化率。经验表明，在某些情况下，当硫酸/腈摩尔比为1.0时，可在开始后2小时内达到稳态；而当硫酸/腈摩尔比为1.2时，稳态条件和完全转化几乎可立即达到。稳态条件的迅速建立保证了始终得到高质量的水解产物，离开酰胺水解流动反应器16的这种水解产物含有至多约0.05％(重量)酰胺和至多约0.05％(重量)腈。
但是，如果稳态条件建立后在日常的操作过程中仍保持高的无机酸/腈摩尔比，那么过量无机酸的花费可能是不希望的。因此，为了避免在开始过程中制得超出规格的水解产物，仅仅在开始操作一直到酰胺水解流动反应器中建立稳态条件这段时间，优选使用的硫酸/腈摩尔比为约1.0至约1.5、优选约1.5至约1.25。当加到酰胺水解流动反应器16的硫酸按化学计量计相当于送入酰胺水解流动反应器的酰胺和HMBN的摩尔过量为约0至约50％、优选约15至约25％时，得到这样的摩尔比。稳态建立后，然后可调节硫酸/腈摩尔比，并保持在费用更低的摩尔比下，即约0.9至约1.2、优选约0.95至约1.05。当硫酸/腈摩尔比小于1.0时，为了避免有机相和含水相的液相分离，可增加进入混合器32的水进料速率。当盐酸用于水解时，在稳态过程中，盐酸与腈摩尔比为约1.0至约1.5、优选约1.05至约1.3、更优选约1.1至约1.2。当加到酰胺水解流动反应器16中的盐酸按化学计量计超过相当于送入酰胺水解流动反应器的酰胺和HMBN的摩尔过量约0至约50％、优选约5至约30％、更优选约10至约20％时，可达到这样的摩尔比。
已发现，在开工过程中酰胺水解流动反应器在高无机酸/腈摩尔比下操作可提酰胺在酰胺水解流动反应器16中生成HMBA的转化率，而又不使水解产物的颜色加深。尽管由高的酸/腈比产生高苛刻度的反应条件，但是意想不到地发现，这一酸/腈比不会显著影响水解产物的颜色。而且，在稳态操作过程中，高的酸/腈摩尔比也可使酰胺水解流动反应器的操作在较低的温度下进行，所以得到浅色的水解产物。
离开酰胺水解流动反应器16的水解产物有约5至约10、优选约5至约7的线色，如用Gardner色度计测量的。过高的酰胺水解流动反应器温度以及在酰胺水解流动反应器16中过长的停留时间都会对颜色有不良影响。酰胺水解流动反应器在约70至约120℃下操作。当酰胺水解流动反应器绝热操作时，随着反应产物吸收反应热，温度沿流路方向升高，在流路方向上某一点(热点)，温度达到一高点；超过这一点，温度又稍有下降，如果条件并不是完全绝热的话。在酰胺水解流动反应器中的峰值温度优选为约90至约120℃、更优选约90至约105℃。在酰胺水解流动反应器中需精制的反应物流的停留时间为约30至约100分钟、优选约50至约70分钟。当酰胺水解流动反应器在110℃以上操作时，可能得到较深的水解产物。但是，酰胺水解流动反应器的温度低于90℃可能造成酰胺水解不完全，除非使用较高的酰与腈摩尔比。如果停留时间超过约120分钟，水解产物的颜色也可能加深。当在开工过程中使用的酸/腈摩尔比为约1.1至约1.5以及当酰胺水解流动反应器16在适中的温度约70至约95℃、优选约80至约90℃下正常操作时，得到浅色的水解产物。当在绝热下操作时，通过降低进入混合器32的水流温度，可降低酰胺水解流动反应器的温度。如果将需精制的反应物流送入酰胺水解流动反应器以前先将它送入预热器34(图1)，那么可减少给预热器的热量，以降低酰胺水解流动反应器的操作温度。另一方面，当酰胺水解流动反应器等温操作时，可进行冷却和/或加热，以便控制酰胺水解流动反应器的温度。如图3所示，当第二CSTR36在酰胺水解流动反应器16的前面时，如果第二CSTR的操作温度太高，那么可能得到颜色较深的水解产物。当使用上述的酸/腈摩尔比以及第二CSTR在中等温度下操作，即约70至约95℃、、优选约80至约90℃下操作时，得到浅色的水解产物。
最适合用于本发明的酰胺水解过程的流动反应器为在佩克莱特数为至少50，在PFR操作温度为至少90℃下操作的活塞流反应器。佩克莱特数(Pe)为在PFR中轴向返混的量度，如以下方程式规定的：
                Pe＝uL/D式中，u＝速度，L＝长度，D＝轴向分布系数。PFR的佩克莱特数与轴向返混成反比。当佩克莱特数为至少50、、优选约50至约200或更大，以及停留时间为约40至约100分钟、优选约50至约60分钟时，轴向返混可有效地减到最小。
本发明的PFR16可为管式PFR或为装有填料的填料塔PFR。酰胺水解反应为非零级反应，但是已发现反应动力学是十分有利的，在上述中等停留时间内可得到高的转化率，而又没有显著的压降。更具体地说，已发现，在腈基本上都转化成酰胺以及进入活塞流反应器的物流中腈的浓度不大于约2％(重量)的场合下，在反应物流的速度处于紊流区内操作，例如在雷诺数至少为约3000、优选至少为约5000下操作的管式反应器中，按HMBA计，残留的酰胺和腈的浓度都可降到不大于约0.2％(重量)。只要送入反应器的需精制的反应物流的腈/酰胺比不大于进入PFR的物流中的约1％(重量)，按HMBA计，反应产物中的酰胺和腈的浓度都可降到不大于约0.1％(重量)。对于达到这样的转化率所需的相当适中的停留时间来说，PFR反应器可在紊流速度下操作，而又没有过高的压降。而且，已发现，在适中的操作温度下，即在约90至约105℃下可得到所需的转化率，它不需高压反应器，并能制得浅色的产品。
另一方面，可使用填料塔PFR来进行最后的水解反应。通过使用规整填料，填料塔反应器可在比管式反应器低得多的速度下操作，而又没有由于壁效应或沟流产生的严重返混。填料促进紊流和径向混合，减少轴向返混、死点和沟流，以致所有的流体成分都以大致相同的停留时间通过PFR。因此，填料塔反应器可比管式反应器有大得多的直径和紧凑得多的结构。在反应物或产物是高度粘稠的液体场合下，它是特别有利的。
但是，对于本发明来说，已发现，管式反应器，即基本上没有内部填料或其他内部流动阻碍物的长管反应器是优选的。虽然在管式反应器中每单位长度有稍高程度的轴向返混，但已发现腈和酰胺水解的反应动力学在上述中等停留时间和低压降下可达到几乎定量的转化。由于在适合于本发明方法的反应器中，甚至在高速下仍有低的压降，所以可制作这样一种管式反应器，即有高的L/D(长径比)，以便在很高的佩克莱特数下操作，通常超过200，甚至很容易超过2000。另外，本发明方法的管式反应器可用相当廉价的材料制作，例如四氯乙烯衬里的碳钢管。对于填料塔反应器来说，可能需要更多国外材料。因为管式反应器比填料塔可在大得多的操作弹性下操作，管式反应也有更大的灵活性；在填料塔中，在低于很好确定的阈值速度下，转化率迅速下降。填料塔中的阈值速度在层流和紊流之间的转变中达到。
酰胺水解流动反应器16被绝热，以补偿热散失到大气中。在酰胺水解过程中产生的反应热足以在绝热的条件下自热操作。优选的是，需精制的反应物流可在低于酰胺水解的反应温度下进入酰胺水解流动反应器。在自热操作过程中，酰胺水解产生的反应热使酰胺水解流动反应器中的温度升高，减轻在反应器内产生热点的可能。在酰胺水解流动反应器中的温度分布可通过沿反应器长度的几个温度传感器Ti来测量(图1-4)。可通过水加热器38，在水进入混合器32制成需精制的反应物流以前增加或减少供给水进料物流的热量的方法，可调节水进料的温度，以便在酰胺水解流动反应器中达到所需的温度分布。另外，也可通过使用预热器34来升高进入混合器32的需精制反应物流的温度，以便提高酰胺水解流动反应器的操作温度。
虽然残留的腈在酰胺水解流动反应器的进口部分水解，但腈的水解应在CSTR10中和在由顺流口的上游循环段和腈水解反应器产物流在顺流口26和稀释口30之间的区段的腈消除反应区中进行足以完全。由大量腈在酰胺水解流动反应器中水解产生的反应热可能在反应器中产生热点。虽然在酰胺水解流动反应器中可容允高达110至约120℃的热点温度，但在这样的条件下，水解产物的颜色可能显著变深。基本上消除在腈水解反应器产物流中的腈为酰胺水解流动反应器在较低的温度下操作创造了条件，以便得到浅色的精制的含水水解产物。
酰胺水解流动反应器在总压为约0至约15psig)下操作。在酰胺水解流动反应器的出口处的压力控制阀提供直到15psig)的背压，以防止当酰胺水解流动反应器在105℃以上操作时反应器体系内沸腾。
优选的是，酰胺水解样品可从样品阀S(图1-4)中取出，并通过气相色谱仪分析，以测定沿酰胺水解流动反应器长度酰胺水解产物的组成分布。一旦稳态条件建立，每8-12小时可从酰胺水解流动反应器出口取出水解产物样，并定量分析，以监测产品的质量。
从酰胺水解流动反应器16取出的精制的含水水解产物通过冷却器40后，被贮存在水解产物缓冲罐42。用于本发明方法的腈水解反应器、酰胺水解反应器和水解产物缓冲罐通过使用共用的放空集气管都在相同的塔顶压力(优选约10psig))在操作，集气管用氮气覆盖并用压力控制器控制，当压力超过约15psig)时，通过将放空气体送到焚烧炉集气管中来卸压。放空可除去挥发性有机硫化合物，如甲基硫化物、甲基二硫化物和甲基硫醇，它们是反应的副产物。蒸汽排放量水于0.5呎3/1000磅HMBA产物，通常小于0.3呎3/1000磅产物。很容易达到0.2呎3/1000磅HMBA排放量，甚至更低的排放量，尤其是在只使用单一的CSTR的场合下。
HMBA或其盐或其衍生物可从含水的水解产物中回收，用于生产饲料添加剂。例如，水解产物中的HMBA可回收用于液相动物饲料添加剂，它含有总重的约80至约98％(重量)、优选约80至约95％(重量)HMBA和约2至约20％(重量)、优选约5至约20％(重量)水，其颜色不大于约8(如在Gardner色标上测量的)，用Cannon-Fenske粘度计测量的25℃动力粘度不大于约500厘沲、优选90厘沲，在小于约150℃的任何温度下，当进行加速比色试验时，它既不显示放热的也不显示吸热的热化学效应。
通过用氢氧化铵中和的方法或者用萃取的方法可从精制的含水水解产物中回收HMBA，前者正如Hernandez等在US4912257中公开的，该专利在这里作为参考并入；后者如Ruest等在US4524077中公开的，该专利在这里作为参考并入。
WO96/01808、WO96/01809和WO96/05173分别公开了通过腈的硫酸水解来制备HMBA的铵盐以及制备浓HMBA的方法，用薄膜蒸发和溶剂回收来回收HMBA的方法，这些专利在这里作为参考并入。更具体地说，WO96/01808公开了通过中和精制的含水水解产物和溶剂萃取制备铵盐，形成含HMBA的有机相和含酸的铵盐的水相。该申请书称，然后用氨处理有机相，形成含HMBA的铵盐的第二水相和有机溶剂相，然后从第二水相中回收HMBA的铵盐。据称通过用氢氧化铵处理酸的铵盐溶液，生成更容易处理的氯化钠或硫酸钠来回收氨。WO96/01809公开了用以下方法来制备浓HMBA；用有机溶剂萃取精制的含水的硫酸水解产物，生成含HM-BA的有机相和水相，然后蒸发含HMBA的有机相，得到含有小于4％(重量)水的98％浓度的HMBA。WO96/05173公开了用以下方法回收HMBA：蒸发精制的含水的硫酸水解产物，得到实际上无水的含HMBA的盐残留物；用有机溶剂处理残留物，生成悬浮液；从悬浮液中分离固体，生成含HMBA的溶液；从含HMBA的溶液中除去有机溶剂，得到HMBA残留物；将水加到HMBA残留物中，制成HMBA溶液。
先有技术包括其他各种回收HMBA或HMBA盐产物的方法，其中包括几种已在商业上实施的方法。熟悉本专业的技术人员无论选择哪种从水解产物中回收HMBA产物的方法，都可从本发明方法最初制备的含水的水解产物中得到许多好处。本发明制备的水解产物十分适合用于回收产品酸或其盐的任何操作方法。
HMBA的盐也可由US4310690(Cummins等)、US3272860(Nufer)和US2938053及US2745745(Blake等)公开的方法制备的精制的含水水解产物中制备，这些专利在这里作为参考并入。Cum-mins公开了用以下步骤来制备HMBA的钙盐：将含HMBA和氯化铵的含水水解产物与氯化钠和一种钙盐的混合物混合；该混合物与氢氧化钠反应；生成的溶液与氢氧化钙浆液反应，生成HMBA的钙盐；然后分离出HMBA的钙盐。Blake等公开了用以下步骤来制备HMBA的铵盐和钙盐：加入氢氧化钙中和在含有HMBA和硫酸铵的含水水解产物中的硫酸；过滤混合物，除去硫酸钙；将滤液与氢氧化钙浆液反应；过滤混合物，除去硫酸钙；干燥滤液以回收含有HM-BA的钙盐、HMBA的铵盐和少量硫酸钙和水的组合物。Blake等还公开了用以下步骤来制备HMBA的钙盐：碳酸钙与含HMBA、硫酸和硫酸铵的含水水解产物反应，生成HMBA的铵盐和硫酸钙；分离硫酸钙；生成的液体与氢氧化钙反应，生成HMBA的钙盐和氢氧化铵；将混合物加热，使氢氧化铵分解并放出氨；过滤生成的混合物，除去硫酸钙和氢氧化钙；从混合物中蒸发水，制成HMBA的钙盐的浓浆液；过滤浆液；并干燥滤饼，制得HMBA的钙盐。Nufer公开了用以下步骤来制备HMBA的钙盐：将HMBA与乙二醇单烷基醚混合；将混合物与氧化钙-乙二醇醚浆液反应；过滤生成的浆液；干燥滤饼，回收HMB的钙盐。制备HMB的盐或其他衍生物的其他方法是大家熟悉的，包括在US4855495、4579962和4335257中公开的金属氧化物或其碱与分离的或部分分离的HMBA直接反应制备HMBA的盐的方法，这些专利在这里作为参考并入。
图3说明本发明的一实施方案，其中酰胺水解反应在酰胺水解流动反应器16以及酰胺水解流动反应器上游的第二CSTR36中进行。第二CSTR能够很容易处理粘稠的酰胺，使酰胺水解混合物与稀释水和任何分开部分的无机酸流在第二CSTR中充分混合，并控制需精制的反应物流的温度，得到有相当低粘度的物流，送入酰胺水解流动反应器。腈水解反应在CSTR10中进行；从CSTR10流出的腈水解反应器产物流、水进料流以及通过管线20的任何分开部分的无机酸流被送入第二CSTR36，在其中大部分酰胺水解成生HMBA。对于本发明来说，当大于50％(重量)、优选约50至约80％(重量)酰胺水解生成HMBA时，则认为大部分酰胺水解。酰胺水解混合物在第二CSTR36中的停留时间为约30至约80分钟、优选约40至约60分钟。在第二CSTR36中的停留时间用第二CSTR的液体体积除以从第二CSTR流出的需精制的反应物流的体积流速来计算。第二CSTR中的液面可用前面所述的重度溢流到酰胺水解流动反应器16中的方法，或优选用积极液面控制的方法来控制。
酰胺水解反应在以下条件下在第二CSTR中引发：温度为约70至约120℃、优选约90至约105℃，总压为约0至15psig)。通过在约90至约110℃的升温下操作第二CSTR通常可提高生成HMBA的转化率。通常，第二CSTR36装有蒸汽加热套管，以便保持操作温度。如果温度传感器Ti(图3)测出酰胺水解流动反应器中有一热点，那么就可降低第二CSTR的操作温度。
酰胺水解反应基本上在第二CSTR中进行，生成需精制的反应物流，送入酰胺水解流动反应器16。需精制的反应物流含有至少约30％(重量)HMBA、至少约17％(重量)铵盐、至少约15％(重量)水、至多约10％(重量)酰胺和至多约1％(重量)腈。优选的是，需精制的反应物流含有约30至约50％(重量)HMBA、约17至约30％(重量)铵盐、约15至约30％(重量)水、约1至约6％(重量)酰胺和至多约0.1％(重量)腈。当使用硫酸时，需精制的反应物流含有至少约31％(重量)HMBA、至少约20％(重量)铵盐(如硫酸氨铵或硫酸铵)、至少约20％(重量)水、至多约5％(重量)酰胺和至多约1％(重量)腈；优选的是，它含有约32至约42％(重量)HMBA、约20至约30％(重量)铵盐、约22至约30％(重量)水、约2至约4％(重量)酰胺和至多约0.1％(重量)腈。当使用盐酸时，需精制的反应物流含有至少约45％(重量)HMBA、至少约17％(重量)氯化铵、至少约15％(重量)水、至多约8％(重量)酰胺和至多约1％(重量)腈；优选的是，它含有约45至约50％(重量)HMBA、、约17至约19％(重量)氯化铵、约18至约22％(重量)水、约2至约6％(重量)酰胺和至多约0.1％(重量)腈。如在图1中所示，然后酰胺的水解在酰胺水解流动反应器中进行完全。
图4为图3所示方法的一种优选的改进方法。腈水解反应器产物流在水解反应器出口至第二CSTR之间的停留时间延长，以便消除残留的腈，正如图2所示。当腈水解反应器产物流用水和/或任何分开部分的无机酸稀释时，生成酰胺水解物流，它被送入第二CSTR。在第二CSTR中进行水解，生成需送酰胺水解流动反应器精制的反应物流。
图5和6说明本发明的一个优选实施方案，其中CSTR10可适用于图1-4所示的方法，接受浓硫酸、HMBN和水进料流。将HMBN和水进料流直接送到CSTR。浓硫酸流或者在循环管线中与循环物流混合，或者直接送入CSTR。浓硫酸流可直接送入CSTR10，但优选通过管线44送入热交换器24下游的循环管线中，以致在含水的水解混合物返回CSTR10以前充分地与浓硫酸混合。当所有的物流同时送入CSTR时，随着腈水解反应出现，硫酸被稀释。在两种情况下，不需要单独的酸稀释体系，从而省去有关的设备和维修费用。送入含水水解混合物中的浓硫酸的浓度为约70至约99％(重量)、优选约90至约98％(重量)。按不含有机物计，在CSTR10中的含水水解混合物的硫酸浓度为约50至约70％(重量)、优选约60至约70％(重量)。将含水的水解混合物连续泵送以高的循环速率通过外热交换器24，以便除去反应热。泵22使含水的水解混合物在CSTR10和外热交换器24之间循环，在热交换器中通过将热传到冷却剂来取走反应放热。当浓硫酸直接送入反应器10时，热交换器也取走硫酸稀释产生的热量。
本发明的方法提供了一种制备HMBA的改进方法。使用这一方法可达到高的生产率，因为它可以连续操作，得到比传统的间歇法更大的产量。该法可大幅度降低与间歇法有关的投资和维修费用；例如，当浓硫酸在稀释前送入反应器时，不需要单独的硫酸稀释。与传统的间歇水解法相比，该法还可改进反应条件的控制。水解反应控制的改进能生产质量稳定的高质量水解产物。与传统的间歇法相比，过程的放空排放量显著减少，因为消除了贮罐的装料和放空操作以及在非稳态条件下操作。
提出以下实施例来说明优选的实施方案以及本发明的应用性，不打算用这些实施例来限制本发明，除非在附后的权利要求书中另加说明。
实施例1
如图7所示的实验室规模设备用于说明连续水解法。
将腈(2-羟基-4-甲基硫代丁腈)和65％硫酸水溶液分别以1.01克/分和1.167克/分的速率连续泵送入液体体积为42.1毫升的很好混合的循环反应器46中。通过装在循环反应器回路的冷却套管，将反应温度控制在65℃，冷却套管除去从腈水解反应释放的热量。泵48使含水的水解混合物在反应器回路中循环。按总进料速率计，反应器46的停留时间为25.4分钟。在稳态条件过程中，周期性在反应器出口处取样。在图7中，所有的取样口都标为S。样品用气相色谱法分析，以便测定离开反应器的水解产物的组成。气相色谱分析结果表明，实际上所有的腈进料都被水解，并转化成酰胺；而生成的酰胺中大约15％在这一反应器中进一步水解生成HM-BA，即最后的水解产物。
将离开循环反应器46的富酰胺水解产物连续送入第二循环反应器50，它与第一循环反应器46类似，但液体体积为119.3毫升。水进料也以0.57克/分的速率送入第二个很好混合的反应器，得到的停留时间为52.6分钟。通过装在循环反应器回路上的加热流体套管将该反应器回路的温度保持在102℃。泵52使水解产物在反应器回路中循环。得到反应器50的出口样品，并用气相色谱法分析，分析表明大约94.5％进料酰胺水解成HMBA。
第二循环反应器50的流出物进入由一系列四氟乙烯管的四盘管54构成的最后的精制反应器。将精制反应器放入恒温炉56内，以防止热散失到周围环境中，从而使整个反应器盘管54保持在102℃下。设计了总液体体积为91毫升和相应的停留时间为43分钟的这一等温PFR，以便确保酰胺的水解完全。在这种情况下，酰胺的水解在第三盘管58的出口处已完全。将从PFR出口取出的水解产物进行分析，它含有35％HMBA，其余物质为水和副产物硫酸氢铵。按Gardner色规，水解产物的颜色为6-7。
实施例2-9
将用于实施例1的相同实验室规模连续设备也用来测定停留时间和反应温度对转化率的影响。每一实施例的酸/腈进料比都保持在大约1.0化学计量摩尔比。在每一循环反应器的出口处和PFR的每一盘管的末端，在稳态条件过程中取样(在下表1-8中分别示为RECIRC和S)，并用气相色谱法进行分析，以便测定离开反应器或盘管的水解混合物的组成。每一反应器或盘管的水解混合物的组成以及温度和停留时间列入下表1-8。产物的其余部分包括水和硫酸氢铵。基于不同进料速率(1.01-2.33克/分腈进料)和温度60-65℃(对于腈水解)和90-120℃(对于酰胺水解))的结果说明，提高停留时间和反应温度使两种水解反应的转化率都增加。但是，提高温度也使产物的颜色加深。
实施例2
将腈以1.01克/分的速率送入第一循环反应器，同时以1.15克/分的速率送入64.7％硫酸，得到酸/腈摩尔比为0.99。也将水进料以0.55克/分的速率送入第二循环反应器。每一反应器或盘管中的水解混合物的组成以及温度和停留时间都列入下表1。
                      表1
           RECIRC-I   RECIRC-II   S1      S2      S3温  度(℃)         64        103     104     104     104停留时间(分)       25         53      11      11      11
                水解混合物的组成(％(重量))
腈            0.11       微量    微量    微量    微量HMBA            8.3        34      33      35      33酰胺             38       2.7    0.70    0.12    0.03水解产物的颜色：按Gardner色规  6-7
实施例3
将腈以1.01克/分的速率送入第一循环反应器，同时以1.16克/分的速率送入64.7％硫酸，得到酸/腈摩尔比为0.99。也将水进料以0.54克/分的速率送入第二循环反应器。每一反应器或盘管中的水解混合物的组成以及温度和停留时间都列入下表2。
                        表2
         RECIRC-I RECIRC-II      S1     S2     S3温  度(℃)      62        98        102    102    102停留时间(分)    25        53         11     11     11
              水解混合物的组成(％(重量))
腈         0.22      0.05       0.05   微量   0.035HMBA        7.8        33         38     38     39酰胺         35        3.5       0.81   0.18   0.09水解产物的颜色：按Gardner色规  5-6
实施例4
将腈以1.43克/分的速率送入第一循环反应器，同时以1.65克/分的速率送入64.7％硫酸，得到酸/腈摩尔比为0.99。也将水进料以0.76克/分的速率送入第二循环反应器。每一反应器或盘管中的水解混合物的组成以及温度和停留时间都列入下表3。
                      表3
            RECIRC-I  RECIRC-II   S1    S2    S3
温  度(℃)      65       105     105   105   105
停留时间(分)    18        36     7.7   7.7   7.7
                  水解混合物的组成(％(重量))
   腈         0.36      0.06    0.05  微量  微量
  HMBA         6.7        34      36    37    38
  酰胺          39       3.1    0.79  0.28  微量
  水解产物的颜色：按Gardner色规  6-7
实施例5
将腈以1.45克/分的速率送入第一循环反应器，同时以1.69克/分的速率送入64.7％硫酸，得到酸/腈摩尔比为1.0。也将水进料以0.78克/分的速率送入第二循环反应器。每一反应器或盘管中的水解混合物的组成以及温度和停留时间都列入下表4。
                    表4
       RECIRC-I RECIRC-II    S1    S2    S3    S4温  度(℃)     65       90       90    90    90停留时间(分)   18       37      7.7   7.7   7.7
               水解混合物的组成(％(重量))
 腈      0.37     微量     微量  微量  微量  微量
HMBA      6.1       32       36    37    36    37
酰胺       40      5.8      2.1  0.99  0.60  0.40
水解产物的颜色：按Gardner色规  4
实施例6
将腈以2.0克/分的速率送入第一循环反应器，同时以2.33克/分的速率送入65％硫酸，得到酸/腈摩尔比为1.01。也将水进料以1.09克/分的速率送入第二循环反应器。每一反应器或盘管中的水解混合物的组成以及温度和停留时间都列入下表5。
                     表5
        RECIRC-I RECIRC-II   S1    S2    S3    S4温  度(℃)      65      105     105   105   105   105停留时间(分)    13       26     5.4   5.4   5.4   5.2
                水解混合物的组成(％(重量))
 腈       0.45     0.09    微量  0.04  微量  0.06
HMBA       5.3       34      36    36    36    37
酰胺        40      3.3    0.84  0.28  0.12  0.07
水解产物的颜色：按Gardner色规  6-7
实施例7
将腈以1.42克/分的速率送入第一循环反应器，同时以1.65克/分的速率送入65％硫酸，得到酸/腈摩尔比为1.01。也将水进料以0.795克/分的速率送入第二循环反应器。每一反应器或盘管中的水解混合物的组成以及温度和停留时间都列入下表6。
                  表6
        RECIRC-I  RECIRC-II   S1     S2     S3温  度(℃)      60       120      120    120    120停留时间(分)    18        36      7.5    7.5    7.5
              水解混合物的组成(％(重量))
 腈       0.23      0.05     微量   微量   微量
HMBA       5.2        36       35     36     36
酰胺        39       1.5      微量  微量   微量
水解产物的颜色：按Gardner色规  17
实施例8
将腈以1.43克/分的速率送入第一循环反应器，同时以1.66克/分的速率送入65％硫酸，得到酸/腈摩尔比为1.0。也将水进料以0.78克/分的速率送入第二循环反应器。每一反应器或盘管中的水解混合物的组成以及温度和停留时间都列入下表7。
                  表7
        RECIRC-I RECIRC-II     S1     S2      S3     S4温   度(℃)     65      100       100    100     100停留时间(分)    18       36       7.6    7.6     7.3
               水解混合物的组成(％(重量))
 腈       0.26     0.10      未分析  未分析  微量
HMBA       7.0       34      未分析  未分析    37
酰胺        36      3.7      未分析  未分析  0.05
水解产物的颜色：按Gardner色规  6
实施例9
将腈以1.04克/分的速率送入第一循环反应器，同时以1.15克/分的速率送入65％硫酸，得到酸/腈摩尔比为0.96。也将水进料以0.57克/分的速率送入第二循环反应器。每一反应器或盘管中的水解混合物的组成以及温度和停留时间都列入下表8。
                    表8
        RECIRC-I  RECIRC-II   S1    S2    S3    S4温  度(℃)      65       100     100   100   100   100停留时间(分)    25        52      11    11    11    11
          水解混合物的组成(％(重量))
 腈       0.36      0.08    0.05  0.05  0.04  微量
HMBA       8.7        35      37    36    35    34
酰胺        39       3.6    0.89  0.37  0.17  0.05
水解产物的颜色：按Gardner色规  6
实施例10-20
测定了酸/腈进料摩尔比对反应转化率的影响，以及这一摩尔比与反应温度的组合影响。在这些实施例中，腈的进料速率基本上不变；而对于不同的65％硫酸进料来说，调节水的进料速率，以确保由每一实验得到的最后水解产物有相同的水含量。在每一反应器的出口处和每一PFR的盘管末端，在稳态条件过程中取样，并用气相色谱法进行分析，以测定离开反应器或盘管的水解产物的组成。在每一反应器或盘管中的水解混合物的组成以及温度和停留时间列入下表。水解产物的其余部分包括水和硫酸氨铵。在所分析的变量范围基础上，即酸/腈摩尔比为0.6～1.2，酰胺水解温度为90～120℃，对于所试验的固定停留时间(或腈进料速率)来说，得出条件的最佳范围，如图8所示。在温度90-101℃和酸/腈比1.0-1.2范围内，温度和酸/腈摩尔比的任何组合都得到含有至多0.05％(重量)酰胺、至多0.05％(重量)腈以及按Gardner色规颜色为5-7的令人满意的产品。
实施例10
将腈以1.02克/分的速率送入第一循环反应器，同时以1.03克/分的速率送入64.75％硫酸，得到酸/腈摩尔比为0.88。也将水进料以0.53克/分的速率送入第二循环反应器。每一反应器或盘管中的水解混合物的组成以及温度和停留时间都列入下表9。
                     表9
       RECIRC-I  RECIRC-II   S1     S2    S3/S4温  度(℃)     65       105     105    105     105停留时间(分)   27        53      11     11      11
             水解混合物的组成(％(重量))
  腈     0.80      0.31    0.35   0.40   未分析
 HMBA     8.3        35      41     49   未分析
 酰胺      41       3.7     1.7   0.96   未分析
水解产物的颜色：按Gardner色规  6-7
实施例11
将腈以0.99克/分的速率送入第一循环反应器，同时以0.70克/分的速率送入65％硫酸，得到酸/腈摩尔比为0.62。也将水进料以0.94克/分的速率送入第二循环反应器。每一反应器或盘管中的水解混合物的组成以及温度和停留时间都列入下表10。
                    表10
        RECIRC-I  RECIRC-II   S1    S2    S3    S4温  度(℃)      65        90      90    90    90    90停留时间(分)    32        53      11    11    11    11
              水解混合物的组成(％(重量))
  腈       5.2       2.2     2.4   2.5   2.5   2.5
 HMBA      7.9        25      27    29    30    30
 酰胺       45       9.5     7.4   5.9   5.2   4.6
水解产物的颜色：按Gardner色规  5
实施例12
将腈以1.01克/分的速率送入第一循环反应器，同时以1.37克/分的速率送入64.75％硫酸，得到酸/腈摩尔比为1.19。也将水进料以0.53克/分的速率送入第二循环反应器。每一反应器或盘管中的水解混合物的组成以及温度和停留时间都列入下表11。
                    表11
        RECIRC-I  RECIRC-II   S1    S2    S3    S4温  度(℃)      65        90      90    90    90    90停留时间(分)    23        50      10    10    10    10
              水解混合物的组成(％(重量))
 腈       微量      微量    微量  微量  微量  微量
HMBA       7.7        31      35    34    35    35
酰胺       33        2.8    0.72  0.17  0.03  微量
水解产物的颜色：按Gardner色规  5
实施例13
将腈以1.01克/分的速率送入第一循环反应器，同时以0.70克/分的速率送入65％硫酸，得到酸/腈摩尔比为0.60。也将水进料以0.90克/分的速率送入第二循环反应器。每一反应器或盘管中的水解混合物的组成以及温度和停留时间都列入下表12。
                     表12
           RECIRC-I RECIRC-II    S1    S2    S3    S4温  度(℃)      65      120      120   120   120   120停留时间(分)     32       52       11    11    11    10
                 水解混合物的组成(％(重量))
 腈           6.0      2.6      2.7   2.2   2.7   2.3
HMBA          7.7       27       32    29    34    31
酰胺           44      5.4      4.0   1.4   1.8   1.4
水解产物的颜色：按Gardner色规  10
实施例14
将腈以1.0克/分的速率送入第一循环反应器，同时以1.37克/分的速率送入64.75％硫酸，得到酸/腈摩尔比为1.19。也将水进料以0.513克/分的速率送入第二循环反应器。每一反应器或盘管中的水解混合物的组成以及温度和停留时间都列入下表13。
                 表13
        RECIRC-I RECIRC-II    S1    S2    S3    S4温  度(℃)      65      120      120   120   120   120停留时间(分)    23       50       10    10    10    10
              水解混合物的组成(％(重量))
 腈       微量     微量     微量   微量  微量  微量
HMBA       8.5       34       34     35    35    34
酰胺        31     0.44     微量   微量  微量  微量
水解产物的颜色：按Gardner色规  12+
实施例15
将腈以1.0克/分的速率送入第一循环反应器，同时以1.05克/分的速率送入64.75％硫酸，得到酸/腈摩尔比为0.91。也将水进料以0.67克/分的速率送入第二循环反应器。每一反应器或盘管中的水解混合物的组成以及温度和停留时间都列入下表14。
                 表14
        RECIRC-I RECIRC-II   S1    S2    S3    S4温  度(℃)      65      105     105   105   105   105停留时间(分)    27       53      11    11    11    11
              水解混合物的组成(％(重量))
 腈       0.39     0.11    0.11  0.11  0.10  0.09
HMBA       8.9       34      34    37    38    38
酰胺        37      4.0     1.5  0.71  0.32  0.20
水解产物的颜色：按Gardner色规  6
实施例16
将腈以1.02克/分的速率送入第一循环反应器，同时以0.71克/分的速率送入64.75％硫酸，得到酸/腈摩尔比为0.6。也将水进料以0.93克/分的速率送入第二循环反应器。每一反应器或盘管中的水解混合物的组成以及温度和停留时间都列入下表15。
                     表15
          RECIRC-I RECIRC-II    S1    S2    S3    S4温  度(℃)       65      120      120   120   120   120停留时间(分)      32       52       11    11    11    10
                水解混合物的组成(％(重量))
 腈          5.7      2.5      2.7   2.6   2.6   2.5
HMBA         8.5       29       33    34    35    35
酰胺          45      6.2      4.3   2.6   2.0   1.5
水解产物的颜色：按Gardner色规  6
实施例17
将腈以1.02克/分的速率送入第一循环反应器，同时以0.69克/分的速率送入65％硫酸，得到酸/腈摩尔比为0.59。也将水进料以0.90克/分的速率送入第二循环反应器。每一反应器或盘管中的水解混合物的组成以及温度和停留时间都列入下表16。
                   表16
         RECIRC-I RECIRC-II   S1    S2    S3    S4温  度(℃)       65       90      90    90    90    90停留时间(分)     32       53      11    11    11    10
               水解混合物的组成(％(重量))
 腈         6.0      3.4     3.2   3.2   3.3   3.3
HMBA        8.2       25      27    28    29    30
酰胺         44       12     8.0   7.5   6.6   5.7
水解产物的颜色：按Gardner色规  5
实施例18
将腈以1.02克/分的速率送入第一循环反应器，同时以1.38克/分的速率送入65％硫酸，得到酸/腈摩尔比为1.18。也将水进料以0.54克/分的速率送入第二循环反应器。每一反应器或盘管中的水解混合物的组成以及温度和停留时间都列入下表17。
                 表17
        RECIRC-I RECIRC-II   S1    S2    S3    S4温  度(℃)      65       90      90    90    90    90停留时间(分)    23       50      10    10    10    10
              水解混合物的组成(％(重量))
 腈       微量     微量    微量  微量  微量  微量
HMBA       7.2       31      35    35    35    36
酰胺       34       2.9    0.75  0.24  微量  微量
水解产物的颜色：按Gardner色规  5
实施例19
将腈以1.03克/分的速率送入第一循环反应器，同时以1.39克/分的速率送入65％硫酸，得到酸/腈摩尔比为1.17。也将水进料以0.52克/分的速率送入第二循环反应器。每一反应器或盘管中的水解混合物的组成以及温度和停留时间都列入下表18。
                    表18
          RECIRC-I RECIRC-II   S1    S2    S3    S4温  度(℃)     65      120     120   120   120   120停留时间(分)    23       50      10    10    10    10
                水解混合物的组成(％(重量))
  腈        微量     微量    微量  微量  微量  微量
 HMBA        7.1       33      33    34    34    48
 酰胺         35     0.39    微量  微量  微量  微量
水解产物的颜色：按Gardner色规 ＞18
实施例20
将腈以1.02克/分的速率送入第一循环反应器，同时以1.05克/分的速率送入65％硫酸，得到酸/腈摩尔比为0.90。也将水进料以0.63克/分的速率送入第二循环反应器。每一反应器或盘管中的水解混合物的组成以及温度和停留时间都列入下表19。
                   表19
        RECIRC-I  RECIRC-II   S1    S2    S3    S4温  度(℃)     65       105     105   105   105   105停留时间(分)    27        53      11    11    11    11
              水解混合物的组成(％(重量))
 腈       0.38      0.06    0.09  0.06  0.09  0.09
HMBA       8.9        28      39    31    41    38
酰胺        40       2.5    0.97  0.31  0.18  0.10
水解产物的颜色：按Gardner色规  7
实施例21
用小型混合环管60代替第二循环反应器50来改造用于前面的实施例的实验室规模设备，用于使水进料与离开第一环管反应器46的水解混合物的体积可忽略。用泵62将需精制的反应物流通过混合环管循环。混合环管60在热水浴64中加热，以便使需精制的反应物流在进入进行酰胺水解反应的PFR中以前加热。改造后的实验室规模设备示于图9。
将腈以0.73克/分的速率送入第一循环反应器，同时以0.83克/分的速率送入65％硫酸，得到酸/腈摩尔比为0.99。反应器回路中的温度为60℃，估计停留时间为36.8分钟。反应器出口样的分析表明，腈基本被水解成酰胺，在出口物流中残留的未反应的腈小于1％。在混合器环管的出口处，水解混合物的温度为75℃，而在混合器环管中的停留时间为1.5分钟。将PFR盘管保持在100-101℃下。前三个盘管中每一个的停留时间为16分钟，而最后一盘管中的停留时间为15.2分钟。酰胺水解在最后一PFR盘管中完全。
实施例22
如图3所示，用于连续水解过程的设备由两个CSTR和一个填料塔型PFR组成。第一CSTR用于腈的水解，而第二CSTR和PFR用于酰胺的水解。PFR为一8时直径的四氟乙烯衬碳钢管，内填有Koch SMVP四氟乙烯填料。PFR由Koch Engineering公司制造。SMVP的填料阈值速度为0.95毫米/秒。
将105磅/小时腈和121磅/小时65％硫酸连续送入20加仑的第一CSTR，其中通过液面控制器控制反应器出口流速来保持13加仑的液体量。用产物循环回路中的外冷却器将反应器的温度保持在65℃。基于总进料速率和反应器液体体积的停留时间为38分钟。基于气相色谱分析，已发现反应器出口的水解产物样含有小于0.1％腈、34.9％酰胺和11.2％HMBA。将反应器出口物流送入液体体积为27.7加仑的30加仑的第二CSTR中。也将80℃热水流以60.5磅/小时的速率送入第二CSTR。反应器温度为105℃，停留时间为91分钟。反应器流出的水解产物含有1.9％酰胺，表明在该反应器中，进入的酰胺有90％以上都转化成HMBA。然后第二CSTR的出口物流进入装有规整填料的填料塔反应器，其总的液体体积为25加仑。从沿填料塔反应器长度取的不同样品分析得出，在反应器长度的70％处酰胺的水解反应达到完全。绝热填料塔反应器的温度分布在100-102℃范围内，在PFR中的停留时间为52.9分钟。最终的产品含有小于0.1％腈、小于0.1％酰胺和48％HMBA。水解过程的主要副产物硫酸氢铵可用传统的方法从产品中分出。
实施例23
将用于实施例22的设备用于以下的水解过程，不同的是第二CSTR有旁路，以致填料塔反应器是唯一的酰胺水解反应的反应器。
第一CSTR的进料速率如实施例22中所示。但是，在第一CSTR中的温度为60℃。反应器出口样的分析结果表明，中间的水解混合物含有0.2％腈、39.4％酰胺和9.5％HMBA。较低的CSTR操作温度使得有稍高的腈浓度，但有较低的HMBA浓度。将中间水解混合物与热水流(60.5磅/小时)在在线的静态混合器中混合。需精制的反应物流进入保持在稳态温度分布下的PFR中，填料塔的进口处温度为80℃，在中部达到峰值温度105℃，而在出口处的温度降到102℃。虽然塔壁是热跟踪的和绝热的，但仍有一些热损失。在填料塔反应器中的停留时间为52.9分钟。在填料塔反应器出口处的最终水解产物含有小于0.1％腈、0.1％酰胺和40.8％HMBA，其余为硫酸氢铵副产物和水。
实施例24
用于实施例23的设备用于以下水解，不同的是直接将浓硫酸送入第一CSTR(图5)，而不用水预先稀释成65％硫酸。也将水流送入反应器。因此，酸的稀释热和水解热都通过外循环冷却器除去。第二CSTR为旁路。
将腈(72磅/小时)、96％硫酸(56.2磅/小时)和稀释水(26.7磅/小时)同时送入进行腈水解的第一CSTR。有效液体体积为10加仑；按三种进料速率的总和计，得到的停留时间为42.5分钟。将反应温度控制在55℃。含水的水解混合物的气相色谱分析表明，它含有0.5％腈、40.6％酰胺和5.7％HMBA。将含水的水解混合物与41.3磅/小时热水在在线静态混合器中混合。将需精制的反应物流按实施例23中所述的相同方式送入填料塔反应器，不同的是，在填料塔反应器中的绝热反应温度稍高些，这可能是由于离开在较低温度下操作的CSTR的较高的未反应腈物料释放的外加热量。从填料塔反应器取样分析表明，在底部进口算起在塔高70％处酰胺水解完全。
实施例25-38
从图3所示的每一CSTR的出口、PFR进口(S1)、PFR出口(S6)以及沿PFR长度的四个取样口(S3-S5)取水解混合物样。在稳态条件过程中取样，并用气相色谱法分析，以测定离开CSTR时和通过PFR流动时水解混合物的组成。在每一CSTR中和PFR的每一段中水解混合物的组成以及温度和停留时间表示于下。水解混合物的其余部分包括水和硫酸氢铵。未表示CSTR-II数据的例子包括这样的设备，其中第二CSTR为旁路，以致经稀释的含水水解混合物从在线混合器直接流入PFR。
数据表明，转化率受活塞流反应器中的温度、酸/腈比和轴向返混程度的影响。返混又与反应混合物通过反应器的速度有关。在返混影响转化率的情况下，反应器至少在小于其阈值速度1.0毫米/秒下操作，对于这一非零级的反应来说，产生较低的平均推动力，即沿反应器长度积分的酰胺浓度。在某些情况下，用相对较高的温度和/或酸/腈比有可能弥补在低于阈值速度下的操作。速度与轴向返混的关系以及对转化率产生的影响的进一步讨论示于实施例38后部。
实施例25
腈以105.00磅/小时的速率送入第一CSTR，同时将65％硫酸以120.95磅/小时速率送入，得到酸/腈摩尔比为1.03。也将水进料以60.50磅/小时的速率送入第二CSTR。每一样品的水解混合物组成和每一位置的温度列入下表20 。
                      表20
        CSTR-I     CSTR-II    S1    S2    S3    S4    S5    S6体积(加仑)    13        27.7          17.5(整个PFR)温度(℃)      65        104      101   103   102   103   103   102
                         PFR速度＝1.0毫米/秒
                      水解混合物的组成(％(重量))腈          0.02       0.02     0.01  0.01  0.01  微量  微量  微量HMBA          12         41       34    39    39    39    41    40酰胺          34        2.0      0.5   0.27  0.04  0.02  0.02  0.02水解产物颜色：按Gardner色标    11-12
实施例26
腈以105.00磅/小时的速率送入第一CSTR，同时将65％硫酸以120.95磅/小时速率送入，得到酸/腈摩尔比为1.00。也将水进料以60.50磅/小时的速率送入第二CSTR。每一样品的水解混合物组成和每一位置的温度列入下表21。
                     表21
        CSTR-I    CSTR-II    S1    S2    S3    S4    S5    S6体积(加仑)    13       27.7             17.5(整个PFR)温度(℃)      65       105      101   102   102   102   102   101
              PFR速度＝1.0毫米/秒
             水解混合物的组成(％(重量))腈          0.01      微量     微量  微量  微量  微量  微量  0.01HMBA         11         36       37    29    26    30    31    47酰胺         35        1.9      1.1   0.21  0.05  0.05  0.05  0.05水解产物颜色：按Gardner色标    6-7
实施例27
腈以105.00磅/小时的速率送入第一CSTR，同时将65％硫酸以145.14磅/小时速率送入，得到酸/腈摩尔比为1.21。也将水进料以57.4磅/小时的速率送入第二CSTR。每一样品的水解混合物组成和每一位置的温度列入下表22。
                        表22
         CSTR-I    CSTR-II    S1     S2     S3     S4     S5    S6体积(加仑)    13        27.7            17.5(整个PFR)温度(℃)      65         93       90     93     92     92     92    91
                       PFR速度＝1.0毫米/秒
                     水解混合物的组成(％(重量))腈          微量       微量     微量   微量   微量   微量   微量  微量HMBA          11         33       34     35     36     36     38    33酰胺          31        1.8      1.3    0.14   0.02   0.01   0.01  0.01水解产物颜色：按Gardner色标    9-10
实施例28
腈以72.00磅/小时的速率送入第一CSTR，同时将65％硫酸以82.94磅/小时速率送入，得到酸/腈摩尔比为1.0。也将水进料以41.30磅/小时的速率送入第二CSTR。每一样品的水解混合物组成和每一位置的温度列入下表23。
                           表23
        CSTR-I          S1    S2    S3    S4    S5    S6体积(加仑)    10            19.9(整个PFR)温度(℃)      65            80    96    97    97    97    97
                PFR速度＝0.69毫米/秒
              水解混合物的组成(％(重量))腈         0.13           0.03  0.02  0.01  0.01  0.01  0.02HMBA         14             22    28    24    27    25    44酰胺         40             19   3.3   1.6   1.7   1.4   1.2水解产物颜色：按Gardner色标    3
实施例29
腈以72.00磅/小时的速率送入第一CSTR，同时将65％硫酸以82.94磅/小时速率送入，得到酸/腈摩尔比为1.0。也将水进料以41.30磅/小时的速率送入第二CSTR。每一样品的水解混合物组成和每一位置的温度列入下表24。
                           表24
        CSTR-I           S1    S2    S3    S4    S5    S6体积(加仑)    10                   19.9(整个PFR)温度(℃)      60             81   103   103   101   101   100
                    PFR速度＝0.69毫米/秒
                 水解混合物的组成(％(重量))腈          0.19           0.01  微量  微量  微量  微量  微量HMBA         8.8             20    38    37    39    47    54酰胺         38              22   1.4   0.59  0.34  0.33  0.06水解产物颜色：按Gardner色标    6-7
实施例30
腈以150.00磅/小时的速率送入第一CSTR，同时将65％硫酸以172.79磅/小时速率送入，得到酸/腈摩尔比为1.04。也将水进料以86.40磅/小时的速率送入第二CSTR。每一样品的水解混合物组成和每一位置的温度列入下表25。
                               表25
        CSTR-I    CSTR-II    S1    S2    S3    S4    S5    S6体积(加仑)    10       27.7           25.0(整个PFR)温度(℃)      65       104      100   102   102   102   102   101
                       PFR速度＝1.4毫米/秒
                     水解混合物的组成(％(重量))腈          0.26      0.03     0.01  微量  微量  微量  微量  微量HMBA         8.1        35       37    39    37    37    39    38酰胺          38       3.0      1.5   0.21  0.03  0.02  0.02  0.02水解产物颜色：按Gardner色标    10-11
实施例31
腈以150.00磅/小时的速率送入第一CSTR，同时将65％硫酸以172.79磅/小时速率送入，得到酸/腈摩尔比为1.02。也将水进料以86.40磅/小时的速率送入第二CSTR。每一样品的水解混合物组成和每一位置的温度列入下表26。
                          表26
        CSTR-I    CSTR-II    S1    S2    S3    S4    S5    S6体积(加仑)    10       27.7           25.0(整个PFR)温度(℃)      65       102      100   103   103   104   103   102
                      PFR速度＝1.4毫米/秒
                    水解混合物的组成(％(重量))腈          0.13      0.01    0.03   0.03  0.02  0.02  0.02  0.01HMBA         7.0        36       37    39    39    40    41    40酰胺          40       3.2      2.4   0.84  0.23  0.18  0.16  0.13水解产物颜色：按Gardner色标    8-9
实施例32
腈以105.00磅/小时的速率送入第一CSTR，同时将65％硫酸以120.95磅/小时速率送入，得到酸/腈摩尔比为1.02。也将水进料以60.50磅/小时的速率送入第二CSTR。每一样品的水解混合物组成和每一位置的温度列入下表27。
                           表27
        CSTR-I    CSTR-II    S1    S2    S3    S4    S5    S6体积(加仑)    10       27.7           17.5(整个PFR)温度(℃)      63       105      101   103   103   103   103   101
                       PFR速度＝1.0毫米/秒
                    水解混合物的组成(％(重量))腈          0.36      0.03     0.01  0.01  0.01  微量  微量  微量HMBA         9.1        38       38    40    40    41    39    40酰胺          39       2.7      1.8   0.32  0.08  0.05  0.05  0.03水解产物颜色：按Gardner色标    10-11
实施例33
腈以72.00磅/小时的速率送入第一CSTR，同时将65％硫酸以82.94磅/小时速率送入，得到酸/腈摩尔比为1.0。也将水进料以41.30磅/小时的速率送入第二CSTR。每一样品的水解混合物组成和每一位置的温度列入下表28。
                         表28
        CSTR-I         S1    S2    S3    S4    S5    S6体积(加仑)    10                 19.9(整个PFR)温度(℃)      60           84   103   105   105   105   103
                 PFR速度＝0.69毫米/秒
               水解混合物的组成(％(重量))腈          0.41        0.02  0.01  0.01  0.01  0.01  0.01HMBA         9.5           23    26    23    23    23    47酰胺          43           17   2.3  0.63  0.62  0.61  0.72水解产物颜色：按Gardner色标    5-6
实施例34
腈以90.60磅/小时的速率送入第一CSTR，同时将65％硫酸以103.80磅/小时速率送入，得到酸/腈摩尔比为1.03。也将水进料以51.90磅/小时的速率送入第二CSTR。每一样品的水解混合物组成和每一位置的温度列入下表29。
                表29
         CSTR-I          S1    S2    S3    S4    S5    S6体积(加仑)    12.6            25.0(整个PFR)温度(℃)      59             82   104   105   105   105   104
                  PFR速度＝0.86毫米/秒
               水解混合物的组成(％(重量))腈           0.39         0.03  0.01  0.01  0.01  0.01  0.01HMBA          9.1            23    33    30    31    31    38酰胺          41             18   2.0  0.92  0.79  0.71  0.76水解产物颜色：按Gardner色标  8-9
实施例35
腈以90.60磅/小时的速率送入第一CSTR，同时将65％硫酸以124.80磅/小时速率送入，得到酸/腈摩尔比为1.20。也将水进料以49.40磅/小时的速率送入第二CSTR。每一样品的水解混合物组成和每一位置的温度列入下表30。
                          表30
         CSTR-I         S1    S2    S3    S4    S5    S6体积(加仑)    12.6                25.0(整个PFR)温度(℃)      45            86   107   107   107   107   105
                  PFR速度＝0.86毫米/秒
                水解混合物的组成(％(重量))腈           0.07         0.01  微量  微量  微量  微量  微量HMBA          8.1           23    35    33    39    37    37酰胺          36            12   1.0   微量  微量  微量  0.01水解产物颜色：按Gardner色标    11-12
实施例36
腈以90.60磅/小时的速率送入第一CSTR，同时将65％硫酸以124.80磅/小时速率送入，得到酸/腈摩尔比为1.20。也将水进料以49.40磅/小时的速率送入第二CSTR。每一样品的水解混合物组成和每一位置的温度列入下表31。
                           表31
         CSTR-I          S1    S2    S3    S4    S5    S6体积(加仑)    12.6                 25.0(整个PFR)温度(℃)       58            82    105   103   103   103   101
                    PFR速度＝0.86毫米/秒
                  水解混合物的组成(％(重量))腈           微量          微量   微量  微量  微量  微量  微量HMBA          8.3            20     38    37    38    38    39酰胺           31            18    0.96  微量  微量  微量  微量水解产物颜色：按Gardner色标    11-12
实施例37
腈以90.60磅/小时的速率送入第一CSTR，同时将65％硫酸以103.80磅/小时速率送入，得到酸/腈摩尔比为1.0。也将水进料以51.90磅/小时的速率送入第二CSTR。每一样品的水解混合物组成和每一位置的温度列入下表32。
                          表32
         CSTR-I         S1    S2    S3    S4    S5    S6体积(加仑)    12.6                25.0(整个PFR)温度(℃)       59           88   109   109   109   109   107
                  PFR速度＝0.86毫米/秒
               水解混合物的组成(％(重量))腈           0.09        0.01  微量   0.01  微量  微量  0.01HMBA          8.8          26    38     69    38    40    41酰胺           37          13   0.30   0.02  0.01  0.01  微量水解产物颜色：按Gardner色标    11-12
实施例38
腈以105.00磅/小时的速率送入第一CSTR，同时将65％硫酸以120.95磅/小时速率送入，得到酸/腈摩尔比为1.0。也将水进料以60.50磅/小时的速率送入第二CSTR。每一样品的水解混合物组成和每一位置的温度列入下表33。
                   表33
          CSTR-I             S1    S2    S3    S4    S5    S6体积(加仑)     14.6                    25.0(整个PFR)温度(℃)        60               80   103   104   105   104   102
                     PFR速度＝1.0毫米/秒
                  水解混合物的组成(％(重量))腈            0.22             0.02  0.01  0.01  0.01  0.01  0.01HMBA           9.5               24    39    45    45    42    41酰胺            39               21   2.5   0.19  0.20  0.28  0.11水解产物颜色：按Gardner色标  8-9
如上所述，在填料塔PFR中得到的某些转化率不完全符合在产品水解产物中的目标残留酰胺浓度要求。这些较低的转化率归因于较低的反应温度或酸/腈比、过高的轴向返混或这些因素的某些组合。基于对在足以使佩克莱特数大于约50的速度下操作的反应器进行的研究，已确定对于稳态操作来说，在反应温度和酸/腈比在上述优选的范围内，水解产物中的残留酰胺浓度都可降到约0.03％以下。但是，在佩克莱特数比50低得多的场合下，通常有较低的转化率，除非提高温度和/或酸/腈比进行补偿。
为了研究速度对填料塔PFR中的返混的影响，在不同速度下进行停留时间分布试验，用盐脉冲作为微量物注入塔的底部，在塔中自来水向上流动。在反应器的顶部出口处，插入导电性探针，以测量出口物流的导电性，按盐(NaCl)浓度对时间得到微量物响应数据。按照传统的方法，基于响应数据进行计算，确定平均停留时间(分布的第一要素)、编差(分布的第二要素)、佩克莱特数和相当的串联搅拌釜数。对于所试验的反应器来说，流速(克/分)、平均停留时间(θ)、无量纲编差(σ2)、佩克莱特数(Pe)和相当搅拌釜反应器数(j)列入表34 。
                      表34
     克/分        θ              σ2          Pe        j
     0.95        29.5     0.0393      50.9     25.5
     0.47        66.3     0.0681      29.4     14.7
     0.90        25.1     0.0749      26.7     13.4*
*  基于在反应器底部上方间隔的口注入微量物。对这一因素
   调节，j＝20.5和Pe＝41。
这些数据说明，对于这些试验中使用的填料塔来说，重要的速度阈值为0.5克/分。
基于酰胺水解反应的动力学计算，计算了相当搅拌釜反应器数和残留酰胺浓度之间的关系。还计算了相当搅拌釜反应器数与以下变量的关系：(a)达到一定转化率所需的反应器长度与在理想的活塞流条件下达到相同转化率所需的反应器长度比(L/Lp)；和(b)一定长度反应器下的残留酰胺浓度与在理想的活塞流条件下相同长度反应器下的残留酰胺浓度比(C/Cp)。这些计算结果列入表35。
                    表35
      j       L/Lp       C/Cp      C(出口酰胺％)
      15      1.236      2.66         0.0581
      20      1.177      2.25         0.0491
      25      1.141      2.00         0.0436
      30      1.178      1.83         0.0399
      40      1.088      1.62         0.0353
      ∞      1.000      1.00         0.0218
实施例39-55
在稳态条件过程中取水解混合物样，并用气相色谱法分析，以测定离开CSTR、进入PFR和离开PFR的水解混合物的组成，对于实施例39-48如图2所示，而对于实施例49-55如图1所示。
数据说明，通过在CSTR出口和物料送入PFR前的稀释点之间一段区间内增加约3分钟停留时间可提高HMBN生成酰胺的转化率。实施例44和51是直接可比的，正如实施例45、46和53一样，因为它们都在相同的流速下操作，在PFR中有相同的峰值温度。实施例39-48说明，当流动反应器的峰值温度从105或106℃下降到101或102℃时，水解产物的颜色有改进。
实施例39
如图2所示，将腈、96％硫酸和水送入CSTR，得到酸/腈摩尔比为1.0，制得含水的水解混合物。在CSTR中，在60℃下停留37分钟后，水解混合物含有0.03％(重量)腈和39％(重量)酰胺。含水的水解混合物在顺流点上游循环段中以及在顺流点和稀释点之间的顺流反应段中的停留时间分别为4秒和3分钟。稀释后，将需精制的反应物流送入在81-106℃绝热下操作的PFR中，其停留时间为70分钟。精制的含水水解产物含有0.01％酰胺和小于0.01％腈。按Gardner色规，精制的含水水解产物的颜色为8.5。
实施例40
如图2所示，将腈、96％硫酸和水送入CSTR，得到酸/腈摩尔比为1.0，制得含水的水解混合物。在CSTR中，在60℃下停留37分钟后，水解混合物含有0.01％(重量)腈和38％(重量)酰胺。含水的水解混合物在顺流点上游循环段中以及在顺流点和稀释点之间的顺流反应段中的停留时间分别为4秒和3分钟。稀释后，将需精制的反应物流送入在81-105℃绝热下操作的PFR中，其停留时间为70分钟。精制的含水水解产物含有0.01％酰胺和小于0.01％腈。按Gardner色规，精制的含水水解产物的颜色为8.5。
实施例41
如图2所示，将腈、96％硫酸和水送入CSTR，得到酸/腈摩尔比为1.0，制得含水的水解混合物。在CSTR中，在60℃下停留37分钟后，水解混合物含有0.08％(重量)腈和38％(重量)酰胺。含水的水解混合物在顺流点上游循环段中以及在顺流点和稀释点之间的顺流反应段中的停留时间分别为4秒和3分钟。稀释后，将需精制的反应物流送入在80-105℃绝热下操作的PFR中，其停留时间为70分钟。精制的含水水解产物含有小于0.01％的酰胺和腈。按Gard-ner色规，精制的含水水解产物的颜色为8.5。
实施例42
如图2所示，将腈、96％硫酸和水送入CSTR，得到酸/腈摩尔比为1.0，制得含水的水解混合物。在CSTR中，在60℃下停留37分钟后，水解混合物含有0.08％(重量)腈和38％(重量)酰胺。含水的水解混合物在顺流点上游循环段中以及在顺流点和稀释点之间的顺流反应段中的停留时间分别为4秒和3分钟。稀释后，将需精制的反应物流送入在80-105℃绝热下操作的PFR中，其停留时间为70分钟。精制的含水水解产物含有小于0.01％酰胺和腈。按Gardner色规，精制的含水水解产物的颜色为7.5。
实施例43
如图2所示，将腈、96％硫酸和水送入CSTR，得到酸/腈摩尔比为1.0，制得含水的水解混合物。在CSTR中，在60℃下停留37分钟后，水解混合物未分析。含水的水解混合物在顺流点上游循环段中以及在顺流点和稀释点之间的顺流反应段中的停留时间分别为4秒和3分钟。稀释后，将需精制的反应物流送入在79-104℃绝热下操作的PFR中，其停留时间为70分钟。精制的含水水解产物含有0.01％酰胺和小于0.01％腈。按Gardner色规，精制的含水水解产物的颜色为8.5。
实施例44
如图2所示，将腈、96％硫酸和水送入CSTR，得到酸/腈摩尔比为1.0，制得含水的水解混合物。在CSTR中，在60℃下停留37分钟后，水解混合物未分析。含水的水解混合物在顺流点上游循环段中以及在顺流点和稀释点之间的顺流反应段中的停留时间分别为4秒和3分钟。稀释后，将需精制的反应物流送入在79-104℃绝热下操作的PFR中，其停留时间为70分钟。精制的含水水解产物含小于有0.01％酰胺和腈。按Gardner色规，精制的含水水解产物的颜色为8.5。
实施例45
如图2所示，将腈、96％硫酸和水送入CSTR，得到酸/腈摩尔比为1.0，制得含水的水解混合物。在CSTR中，在60℃下停留37分钟后，水解混合物含有0.04％(重量)腈和40％(重量)酰胺。含水的水解混合物在顺流点上游循环段中以及在顺流点和稀释点之间的顺流反应段中的停留时间分别为4秒和3分钟。稀释后，将需精制的反应物流送入在77-102℃绝热下操作的PFR中，其停留时间为70分钟。精制的含水水解产物含有0.01％酰胺和小于0.01％腈。按Gardner色规，精制的含水水解产物的颜色为8.5。
实施例46
如图2所示，将腈、96％硫酸和水送入CSTR，得到酸/腈摩尔比为1.0，制得含水的水解混合物。在CSTR中，在60℃下停留37分钟后，水解混合物含有0.03％(重量)腈和40％(重量)酰胺。含水的水解混合物在顺流点上游循环段中以及在顺流点和稀释点之间的顺流反应段中的停留时间分别为4秒和3分钟。稀释后，将需精制的反应物流送入在77-102℃绝热下操作的PFR中，其停留时间为70分钟。精制的含水水解产物含有0.01％酰胺和小于0.01％腈。按Gardner色规，精制的含水水解产物的颜色为7.5。
实施例47
如图2所示，将腈、96％硫酸和水送入CSTR，得到酸/腈摩尔比为1.0，制得含水的水解混合物。在CSTR中，在60℃下停留37分钟后，水解混合物含有0.06％(重量)腈和37％(重量)酰胺。含水的水解混合物在顺流点上游循环段中以及在顺流点和稀释点之间的顺流反应段中的停留时间分别为4秒和3分钟。稀释后，将需精制的反应物流送入在75-101℃绝热下操作的PFR中，其停留时间为70分钟。精制的含水水解产物含有0.01％酰胺和小于0.01％腈。按Gardner色规，精制的含水水解产物的颜色为6.5。
实施例48
如图2所示，将腈、96％硫酸和水送入CSTR，得到酸/腈摩尔比为1.0，制得含水的水解混合物。在CSTR中，在60℃下停留37分钟后，水解混合物含有0.09％(重量)腈和41％(重量)酰胺。含水的水解混合物在顺流点上游循环段中以及在顺流点和稀释点之间的顺流反应段中的停留时间分别为4秒和3分钟。稀释后，将需精制的反应物流送入在75-101℃绝热下操作的PF扣，其停留时间为70分钟。精制的含水水解产物含有0.01％酰胺和小于0.01％腈。按Gardner色规，精制的含水水解产物的颜色为6.5 。
实施例49
如图2所示，将腈、96％硫酸和水送入CSTR，得到酸/腈摩尔比为1.0，制得含水的水解混合物。在CSTR中，在62℃下停留46分钟后，水解混合物含有0.02％(重量)腈和43％(重量)酰胺。含水的水解混合物在顺流点上游循环段中以及在顺流点和稀释点之间的顺流反应段中的停留时间分别小于1秒和小于1分钟。稀释后，将需精制的反应物流送入在80-104℃绝热下操作的PFR中，其停留时间为88分钟。精制的含水水解产物含有0.02％腈和小于0.01％酰胺。按Gardner色规，精制的含水水解产物的颜色为8。
实施例50
如图2所示，将腈、96％硫酸和水送入CSTR，得到酸/腈摩尔比为1.0，制得含水的水解混合物。在CSTR中，在62℃下停留49分钟后，水解混合物含有0.04％(重量)腈和40％(重量)酰胺。含水的水解混合物在顺流点上游循环段中以及在顺流点和稀释点之间的顺流反应段中的停留时间分别小于1秒和小于1分钟。稀释后，将需精制的反应物流送入在82-104℃绝热下操作的PFR中，其停留时间为92分钟。精制的含水水解产物含有0.01％酰胺和0.03％腈。按Gardner色规，精制的含水水解产物的颜色为8.5。
实施例51
如图2所示，将腈、96％硫酸和水送入CSTR，得到酸/腈摩尔比为1.0，制得含水的水解混合物。在CSTR中，在62℃下停留37分钟后，水解混合物含有0.03％(重量)腈和35％(重量)酰胺。含水的水解混合物在顺流点上游循环段中以及在顺流点和稀释点之间的顺流反应段中的停留时间分别小于1秒和小于1分钟。稀释后，将需精制的反应物流送入在82-106℃绝热下操作的PFR为，其停留时间为70分钟。精制的含水水解产物含有0.02％腈和小于0.01％酰胺。按Gardner色规，精制的含水水解产物的颜色为8。
实施例52
如图2所示，将腈、96％硫酸和水送入CSTR，得到酸/腈摩尔比为1.0，制得含水的水解混合物。在CSTR中，在61℃下停留37分钟后，水解混合物含有0.05％(重量)腈和43％(重量)酰胺。含水的水解混合物在顺流点上游循环段中以及在顺流点和稀释点之间的顺流反应段中的停留时间分别小于1秒和小于1分钟。稀释后，将需精制的反应物流送入在78-103℃绝热下操作的PFR中，其停留时间为70分钟。精制的含水水解产物含有0.02％酰胺和腈未测量。按Gardner色规，精制的含水水解产物的颜色为5。
实施例53
如图2所示，将腈、96％硫酸和水送入CSTR，得到酸/腈摩尔比为1.0，制得含水的水解混合物。在CSTR中，在61℃下停留37分钟后，水解混合物含有0.02％(重量)腈和40％(重量)酰胺。含水的水解混合物在顺流点上游循环段中以及在顺流点和稀释点之间的顺流反应段中的停留时间分别小于1秒和小于1分钟。稀释后，将需精制的反应物流送入在77-102℃绝热下操作的PFR中，其停留时间为70分钟。精制的含水水解产物含有0.01％酰胺和小于0.05％腈。按Gardner色规，精制的含水水解产物的颜色为6 。
实施例54
如图2所示，将腈、96％硫酸和水送入CSTR，得到酸/腈摩尔比为1.0，制得含水的水解混合物。在CSTR中，在64℃下停留37分钟后，水解混合物含有0.02％(重量)腈和41％(重量)酰胺。含水的水解混合物在顺流点上游循环段中以及在顺流点和稀释点之间的顺流反应段中的停留时间分别小于1秒和小于1分钟。稀释后，将需精制的反应物流送入在79-103℃绝热下操作的PFR中，其停留时间为70分钟。精制的含水水解产物含有0.01％酰胺和0.03％腈。按Gardner色规，精制的含水水解产物的颜色未测定。
实施例55
如图2所示，将腈、96％硫酸和水送入CSTR，得到酸/腈摩尔比为1.0，制得含水的水解混合物。在CSTR中，在64℃下停留37分钟后，水解混合物含有0.01％(重量)腈和40％(重量)酰胺。含水的水解混合物在顺流点上游循环段中以及在顺流点和稀释点之间的顺流反应段中的停留时间分别小于1秒和小于1分钟。稀释后，将需精制的反应物流送入在79-103℃绝热下操作的PFR中，其停留时间为70分钟。精制的含水水解产物含有0.01％酰胺和0.04％腈。按Gardner色规，精制的含水水解产物的颜色为9。
实施例56
在实验室规模水解数据的基础上，用计算机模拟了连续水解体系的性能。将36％盐酸和腈按酸/腈摩尔比1.15连续送入CSTR，制得含水的水解混合物。在CSTR中，在50℃下停留60分钟后，水解混合物含有46％酰胺和0.1％腈。将CSTR流出的腈水解反应器产物流送入酰胺水解串级塔式反应器，它被搅拌以提高在每一串级室中流体的混合氯化铵固体的悬浮。用反应器壳周围的夹套或使蒸汽通过外部进料预热器，使反应器的温度为80℃。物流在酰胺水解反应器中的停留时间为4小时。精制的含水水解产物含0.04％酰胺和0.04％腈。
实施例57
在实验室规模水解数据的基础上，用计算机模拟连续水解体系的性能。将36％盐酸和腈按酸/腈摩尔比1.15连续送入CSTR，制得含水的水解混合物。在CSTR中，在50℃下停留60小时后，水解混合物含有46％酰胺和0.1％腈。将CSTR流出的腈水解反应器产物流送入第二CSTR，使80-90％的酰胺完成水解。在第二CSTR中停留4小时后，将含氯化铵的酰胺水解浆液冷却到50℃，并用离心分离法除去氯化铵。将离心分离的母液送入活塞流反应器，该反应器用夹套或外部预热器控制在80℃。 PFR不搅拌，因为在这一温度下氯化铵已溶解，在PFR中以浓溶液存在。在PFR中停留2小时后，精制的含水水解产物含有0.04％酰胺和0.04％腈。
虽然本发明可以有各种改进形式和供选择的形式，但是其具体的实施方案已在附图中作为例子示出，并在这里作了详细地说明。但是，应当理解，不打算将本发明限制成所公开的特定形式，而相反，本发明将覆盖由附后的权利要求书规定的本发明的精神实质和范围内的所有改进形式、相当形式和供选择的形式。

Claims (95)

1.一种制备2-羟基-4-甲基硫代丁酸或其盐的方法，该法包括：将含水的无机酸送入由第一个连续搅拌釜反应器构成的腈水解反应器；将2-羟基-4-甲基硫代丁腈送入所述的腈水解反应器；使2-羟基-4-甲基硫代丁腈在所述的腈水解反应器内连续水解，生成含有2-羟基-4-甲基丁酰胺的腈水解反应器产物流；将水和所述的腈水解反应器产物流连续送入酰胺水解流动反应器；以及将2-羟基-4-甲基丁酰胺在所述的酰胺水解流动反应器中连续水解，生成含有2-羟基-4-甲基硫代丁酸的精制的含水水解产物。
2.根据权利要求1的方法，其中将所述的水和所述的腈水解反应器产物流混合，生成需精制的反应物流，以致当所述的需精制的反应物流通过所述的酰胺水解流动反应器时，2-羟基-4-甲基硫代代酰胺基本上完全水解。
3.根据权利要求2的方法，其中在所述的腈水解反应器产物流送入所述的酰胺水解流动反应器以前，用所述的水稀释所述的腈水解反应器产物流。
4.根据权利要求2的方法，其中在将所述的水送入混合器用于稀释所述的腈水解反应器产物流以前先加热所述的水流，以便制成所述的需精制的反应物流和防止液相分离。
5.一种制备2-羟基-4-甲基硫代丁酸或其盐的方法，该法包括：将含水的无机酸送入由第一个连续搅拌釜反应器构成的腈水解反应器；将2-羟基-4-甲基硫代丁腈送入所述的腈水解反应器；将2-羟基-4-甲基硫代丁腈在所述的腈水解反应器内连续水解，生成含有2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺的腈水解反应器产物流；将从所述的腈水解反应器流出的所述的腈水解反应器产物流和水连续送入由第二个连续搅拌釜反应器构成的连续酰胺水解反应器，以致在所述的第二连续搅拌釜反应器中，在所述的腈水解反应器产物流中所含的大部分2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺都水解，生成需精制的反应物流；将所述的需精制的反应物流连续送入酰胺水解流动反应器；以及在所述的酰胺水解流动反应器中，将2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺连续水解，生成含有2-羟基-4-甲基硫代丁酸的精制的含水水解产物。
6.根据权利要求1或5的方法，其中将硫酸送入所述的腈水解反应器，酸流的浓度为50至70％重量的硫酸。
7.根据权利要求1或5的方法，其中将硫酸送入所述的腈水解反应器，酸流的浓度为70至99％重量的硫酸，将所述的酸流与水流同时送入所述的腈水解反应器，按不含有机物计，在所述的腈水解反应器内生成浓度为50至70％重量的的硫酸。
8.根据权利要求1或5的方法，其中在所述的腈水解反应器中，至少90％的2-羟基-4-甲基硫代丁腈转化成2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺。
9.根据权利要求1或5的方法，其中所述的含水无机酸为硫酸，送入所述的腈水解反应器中的硫酸与2-羟基-4-甲基硫代丁腈的摩尔比为0.6至1.5。
10.根据权利要求1或5的方法，其中所述的含水无机酸为硫酸，送入所述的腈水解反应器的硫酸与2-羟基-4-甲基硫代丁腈的摩尔比为0.9至1.2。
11.根据权利要求1或5的方法，其中从过程开始一直到在所述酰胺水解流动反应器中建立稳态条件为止，送入所述的腈水解反应器的硫酸与2-羟基-4-甲基硫代丁腈的摩尔比为1.0至2.0；此后，所述的硫酸与2-羟基-4-甲基硫代丁腈的摩尔比为0.6至1.5。
12.根据权利要求1或5的方法，其中从过程开始一直到在所述的酰胺水解流动反应器中建立稳态条件为止，送入所述的腈水解反应器的硫酸与2-羟基-4-甲基硫代丁腈的摩尔比为1.0至1.5；此后，所述的硫酸与2-羟基-4-甲基硫代丁腈的摩尔比为0.9至1.2。
13.根据权利要求1或5的方法，其中控制无机酸流入所述的酰胺水解流动反应器的流速与2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺和2-羟基-4-甲基硫代丁腈流入所述的酰胺水解流动反应器的流速的比，以便使送入所述的酰胺水解流动反应器的无机酸在化学计量上至少比2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺和2-羟基-4-甲基硫代丁胺过量5％摩尔。
14.根据权利要求13的方法，其中在能有效在所述的酰胺水解流动反应器中得到所述的过量的相对速率下，将无机酸和2-羟基-4-甲基硫代丁腈送入所述的腈水解反应器。
15.根据权利要求1或5的方法，其中在稳态条件下，在所述的酰胺水解流动反应器出口处得到的所述精制的含水水解产物含有至少36％重量的2-羟基-4-甲基硫代丁酸、至少18％重量的铵盐、至少20％重量的水、至多0.05％重量的酰胺和至多0.05％重量的腈。
16.根据权利要求15的方法，其中过程开始时制得的所述精制的含水水解产物含有至多0.05％重量的酰胺和至多0.05％重量的腈。
17.根据权利要求1或5的方法，其中所述的腈水解反应器产物含有至多16％重量的2-羟基-4-甲基硫代丁酸、至多12％重量的铵盐、至少6％重量的水、至少30％重量的酰胺和至多2％重量的腈。
18.根据权利要求5的方法，其中所述的酰胺水解流动反应器为活塞流反应器，而通过所述活塞流反应器的所述的需精制的反应物流的流动为紊流。
19.根据权利要求5的方法，其中在所述的腈水解反应器产物流送入所述的连续酰胺水解反应器以前，用所述的水稀释所述的腈水解反应器产物流。
20.根据权利要求2或5的方法，其中所述的酰胺水解流动反应器为填料塔反应器，而所述的需精制的反应物流在所述填料塔反应器的阈值速度下或阈值速度以上通过所述的填料塔反应器。
21.根据权利要求2或5的方法，其中所述的酰胺水解流动反应器为管式反应器，而所述的需精制的反应物流以紊流通过所述的管式反应器。
22.根据权利要求21的方法，其中所述的酰胺水解流动反应器在雷诺数大于3000下操作。
23.根据权利要求21的方法，其中所述的酰胺水解流动反应器在雷诺数大于5000下操作。
24.根据权利要求1或5的方法，其中所述的酰胺水解流动反应器为活塞流反应器，它在佩克莱特数为至少50、峰值温度为90至120℃和停留时间为30至90分钟下操作。
25.根据权利要求1或5的方法，其中所述的酰胺水解流动反应器在基本上绝热下操作。
26.根据权利要求1或5的方法，其中所述的酰胺水解流动反应器在基本上等温下操作。
27.根据权利要求1或5的方法，其中所述的酰胺水解流动反应器在绝热和自热下操作。
28.根据权利要求1或5的方法，其中用以下步骤来回收2-羟基-4-甲基硫代丁酸：中和所述的精制的含水水解产物，生成含有2-羟基-4-甲基硫代丁酸的有机相以及水相；分离所述的有机相和所述的水相，以回收2-羟基-4-甲基硫代丁酸。
29.根据权利要求1或5的方法，其中从过程中排放的蒸汽量不大于0.5尺3/1000磅2-羟基-4-甲基硫代丁酸。
30.根据权利要求29的方法，其中从过程中排放的蒸汽量不大于0.3尺3/1000磅2-羟基-4-甲基硫代丁酸。
31.根据权利要求5的方法，其中在所述的腈水解反应器中生成的2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺中至少80％在所述的连续酰胺水解反应器中转代成2-羟基-4-甲基硫代丁酸。
32.根据权利要求9的方法，其中所述的连续酰胺水解反应器在70至120℃下操作。
33.根据权利要求5的方法，其中将所述的含水无机酸、所述的水流和所述的腈水解反应产物流混合形成酰胺水解混合物，将它送入连续的酰胺水解反应器。
34.一种制备2-羟基-4-甲基硫代丁酸或其盐的方法，该法包括：将含水的无机酸和2-羟基-4-甲基硫代丁腈送入腈水解反应器；2-羟基-4-甲基硫代丁腈在所述的腈水解反应器中连续水解，生成含有2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺的腈水解反应器产物流；将水、含水无机酸和所述的腈水解反应器产物流连续送入酰胺水解流动反应器；以及2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺在所述的酰胺水解反应器中连续水解，生成含有2-羟基-4-甲基硫代丁酸的精制的含水水解产物。
35.根据权利要求34的方法，其中加到所述的腈水解反应器中的无机酸与2-羟基-4-甲基硫代丁腈的摩尔比为0.5至0.95，而无机酸与2-羟基-4-甲基硫代丁腈的总摩尔比为0.6至0.95。
36.根据权利要求35的方法，其中加到所述的腈水解反应器中的无机酸与2-羟基-4-甲基硫代丁腈的摩尔比为0.8至0.95，而无机酸与2-羟基-4-甲基硫代丁腈的总摩尔比为0.85至0.95。
37.根据权利要求34的方法，其中所述的腈水解反应器为第一连续搅拌釜反应器，2-羟基-4-甲基硫代丁腈在所述的腈水解反应器中连续水解，将所述的腈水解产物流送入所述的酰胺水解反应器，该反应器为酰胺水解流动反应器，而2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺在所述的酰胺水解流动反应器内连续水解。
38.根据权利要求34的方法，其中所述的腈水解反应器为第一连续搅拌釜反应器，2-羟基-4-甲基硫代丁腈在所述的腈水解反应器中连续水解，将所述的腈水解反应器产物流送入连续的酰胺水解反应器，它为第二连续搅拌釜反应器，2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺在所述的第二连续搅拌釜反应器中连续水解，生成需精制的反应物流，将所述的需精制的反应物流送入所述的酰胺水解反应器，它为酰胺水解流动反应器，当所述的需精制的反应物流通过所述的酰胺水解流动反应器时，2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺基本上完全水解。
39.一种制备2-羟基-4-甲基硫代丁酸或其盐的方法，该法包括：将2-羟基-4-甲基硫代丁腈、浓度为70至98％重量的的浓硫酸和水连续送入2-羟基-4-甲基硫代丁腈在其中水解的容器中；水和硫酸以能提供包括按不含有机物计浓度为50％-70％重量的硫酸的混合物的相对比例加入；使2-羟基-4-甲基硫代丁腈在所述的容器中水解，生成含有2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺的腈水解产物流；以及使2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺水解，生成含有2-羟基-4-甲基硫代丁酸的精制的含水水解产物。
40.根据权利要求39的方法，其中所述的容器为有第一连续搅拌釜反应器的腈水解反应器，2-羟基-4-甲基硫代丁腈在所述的腈水解反应器中连续水解，将所述的腈水解产物流送入酰胺水解流动反应器，而2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺在所述的酰胺水解流动反应器中连续水解。
41.根据权利要求39的方法，其中所述的容器为有第一连续搅拌釜反应器的腈水解反应器，2-羟基-4-甲基硫代丁腈在所述的腈水解反应器中连续水解，将所述的腈水解反应器产物流送入有第二连续搅拌釜反应器的连续酰胺水解反应器，2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺在所述的第二连续搅拌釜反应器中连续水解，生成需精制的反应物流，将所述的需精制的反应物流送入酰胺水解流动反应器，当所述的需精制的反应物流通过所述的酰胺水解流动反应器时，2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺基本上完全水解。
42.根据权利要求1、5或39的方法，其中还包括从所述的精制的含水水解产物中回收2-羟基-4-甲基硫代丁酸或其盐或其衍生物。
43.根据权利要求1、5或39的方法，其中通过从所述的精制的含水水解产物中萃取2-羟基-4-甲基硫代丁酸的方法来回收2-羟基-4-甲基硫代丁酸。
44.根据权利要求39的方法，其中从过程中排放的蒸汽量不大于0.5尺3/1000磅2-羟基-4-甲基硫代丁酸产物。
45.一种用于制备2-羟基-4-甲基硫代丁酸的方法的设备，它包括用于在含水无机酸存在下2-羟基-4-甲基硫代丁腈连续水解生成含有2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺的含水水解混合物的第一连续搅拌釜反应器以及用于用所述的含水无机酸使2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺连续水解生成含有2-羟基-4-甲基硫代丁酸的精制的含水水解产物的酰胺水解流动反应器。
45.根据权利要求45的设备，其中还包括用于接受水和从所述的第一连续搅拌釜反应器流出的所述的含水水解混合物的第二连续搅拌釜反应器，以致在所述的含水水解混合物中所含的大部分2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺在所述的第二连续搅拌釜反应器中被水解，生成需精制的反应物流，当所述的需精制的反应物流通过所述的酰胺水解流动反应器时，2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺基本上完全水解。
47.根据权利要求45的设备，其中还包括用于使所述的含水水解混合物从所述的第一连续搅拌釜反应器的出口通过所述的循环管线，返回到所述的第一连续搅拌釜反应器的循环管线；在所述的循环管线中用于除去一部分所述的含水水解混合物，形成腈水解反应器产物流的顺流口；以及用于将所述的腈水解反应器产物流输送到稀释点的输送管线，所述的循环管线和所述的输送管线为在所述的腈水解反应器产物流稀释以前基本上消除掉残留的2-羟基-4-甲基硫代丁腈提供了外加的停留时间。
48.根据权利要求47的设备，其中还包括用于使水流和所述的腈水解反应器产物流混合以形成需精制的反应物流以及将所述的需精制的反应物流排放到所述的酰胺水解流动反应器的混合器，以致当需精制的反应物流通过所述的酰胺水解流动反应器时，2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺基本上完全水解。
49.根据权利要求45的设备，其中所述的第一连续搅拌箱反应器有2-羟基-4-甲基硫代丁腈的进口、浓无机酸的进口、水的进口，以及使2-羟基-4-甲基硫代丁腈、浓无机酸和水按适合于2-羟基-4-甲基硫代丁腈水解成2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺的比例在所述的反应器中混合的设备。
50.一种用于制备2-羟基-4-甲基硫代丁酸的方法的设备，它包括用于在含水无机酸存在下2-羟基-4-甲基硫代丁腈连续水解生成含有2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺的含水水解混合物的第一返混式反应器；以及用于用所述的含水无机酸连续水解2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺，生成含有2-羟基-4-甲基硫代丁酸的精制的含水水解产物的酰胺水解流动反应器。
51.根据权利要求50的设备，其中还包括用于接受水和从所述的第一返混式反应器流出的所述的含水水解混合物的第二返混式反应器，以致在所述的含水水解混合物中的大部分2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺在所述的第二返混式反应器中被水解，生成需精制的反应物流；以及当所述的需精制的反应物流通过所述的酰胺水解流动反应器时，2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺基本上完全水解。
52.根据权利要求50的设备，其中还包括用于使所述的含水水解混合物从所述的第一返混式反应器的出口通过所述的循环管线，返回到所述的第一返混式反应器的循环管线；在所述的循环管线中用于除去一部分所述的含水水解混合物，形成腈水解反应器产物流的顺流口；以及用于将所述的腈水解反应器产物流输送到稀释点的输送管线，所述的循环管线和所述的输送管线为在所述的腈水解反应器产物流稀释以前基本上消除掉残留的2-羟基-4-甲基硫代丁腈提供了外加的停留时间。
53.根据权利要求52的设备，其中还包括用于将水流和所述的腈水解反应器产物流混合生成需精制的反应物流并将所述的需精制的反应物流排放到所述的酰胺水解流动反应器的混合器，以致当所述的需精制的反应物流通过所述的酰胺水解流动反应器时，2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺基本上完全水解。
54.根据权利要求45或50的设备，其中所述的酰胺水解流动反应器被保温用于绝热操作。
55.根据权利要求50的设备，其中所述的第一返混式反应器有2-羟基-4-甲基硫代丁腈的进口、浓无机酸的进口、水的进口，以及在所述的反应器内用于使2-羟基-4-甲基硫代丁腈、浓硫酸和水按适合2-羟基-4-甲基硫代丁腈水解成2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺的比例在所述的反应器中混合的设备。
56.根据权利要求52的设备，其中所述的循环管线有浓无机酸的进口，所述的第一返混式反应器有2-羟基-4-甲基硫代丁腈的进口和水的进口，以及用于在所述的反应器内使2-羟基-4-甲基硫代丁腈、浓无机酸和水按适合将2-羟基-4-甲基硫代丁腈水解成2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺的比例混合的设备。
57.根据权利要求49或55的设备，其中还包括用于除去无机酸稀释产生的热和2-羟基-4-甲基硫代丁腈和水反应产生的热的设备，以便保持2-羟基-4-甲基硫代丁腈水解的反应温度。
58.一种制备2-羟基-4-甲基硫代丁酸或其盐的方法，该法包括：将2-羟基-4-甲基硫代丁腈和含水无机酸送入含有2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺、无机酸和未反应的2-羟基-4-甲基硫代丁腈的含水水解混合物中；使所述的水解混合物中的2-羟基-4-甲基硫代丁腈在有返混式反应段和与所述的返混式反应段流体相通的循环段的连续腈水解反应器中水解，所述的循环段有循环管线；使循环物流中的所述含水水解混合物连续循环，它从所述的返混式反应段抽出，通过所述的循环段，然后返回所述的反混式反应段，从所述的返混式反应段抽出的循环物流含有未反应的2-羟基-4-甲基硫代丁腈；从所述的循环段中的顺流口取出一部分所述的循环含水水解混合物作为腈水解反应器产物流，并将所述的腈水解反应器产物流输送到酰胺水解流动反应器；在所述的顺流口的下游一处用水稀释所述的腈水解反应器产物流，得到需精制的反应物流；将所需精制的反应物流中的2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺在所述的酰胺水解流动反应器中水解，生成含有2-羟基-4-甲基硫代丁酸的精制的含水水解产物；所述循环物流在所述顺流口上游的所述循环段中的停留时间以及在稀释前所述顺流口下游的所述腈水解反应器产物流的停留时间总和足以在所述的腈水解反应器产物流稀释前使残留的2-羟基-4-甲基硫代丁腈基本上消除。
59.根据权利要求1或58的方法，其中将所述的含水无机酸、所述的水流和所述的腈水解反应产物流混合，生成送入酰胺水解流动反应器的需精制的反应物流。
60.一种制备2-羟基-4-甲基硫代丁酸或其盐的方法，该法包括将2-羟基-4-甲基硫代丁腈和含水无机酸送入含有2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺、无机酸和未反应的2-羟基-4-甲基硫代丁腈的含水水解混合物中；将所述的水解混合物中的2-羟基-4-甲基硫代丁腈在有返混式反应段和与所述的返混式反应段流体相通的循环段的连续腈水解反应器中水解，所述的循环段有循环管线；使循环流中的所述的含水水解混合物连续循环，从所述的返混式反应段抽出，通过所述的循环段，然后返回所述的返混式反应段，从所述返混式反应段抽出的所述循环流含有未反应的2-羟基-4-甲基硫代丁腈；从在所述循环段中的顺流口取出一部分所述的循环含水水解混合物作为腈水解反应器产物流，并将所述的腈水解反应器产物流输送到连续酰胺水解反应器；在所述的顺流口下游的一处用水稀释所述的腈水解反应器产物流，得到酰胺水解混合物；将所述的酰胺水解混合物即所述的腈水解反应器产物流和水送到连续的酰胺水解反应，在其中所述酰胺水解混合物中所含的大部分2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺被水解，生成需精制的反应物流；将所述的需精制的反应物流输送到酰胺水解流动反应器；将所述需精制的反应物流中所含的2-羟基-4-甲基硫代酰胺在所述的酰胺水解流动反应器中水解，生成含有2-羟基-4-甲基硫代丁酸的精制的含水水解产物；所述循环物流在所述顺流口上游的所述循环段中的停留时间以及所述腈水解反应器产物流在稀释前在顺流口下游的停留时间的总和应足以在所述的腈水解反应器产物流稀释以前基本上消除残留的2-羟基-4-甲基硫代丁腈。
61.根据权利要求60的方法，其中所述的腈水解反应器产物流在所述的连续酰胺水解反应器中用水稀释。
62.根据权利要求58或60的方法，其中按所述产物流中的2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺和2-羟基-4-甲基硫代丁酸的总和计，在所述的稀释点处，在所述的腈水解反应器产物流中的残留2-羟基-4-甲基硫代丁腈不大于0.01％重量的。
63.根据权利要求58或60的方法，共中按所述的含水水解混合物中的2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺和2-羟基-4-甲基硫代丁酸的总和计，在所述的腈水解反应器流出的所述含水水解混合物中的残留2-羟基-4-甲基硫代丁腈为至少0.05％重量的。
64.根据权利要求58或60的方法，其中在所述循环管线中的流动范围基本上为紊流，所述循环物流在整个所述的循环段的温度为至少50℃，所述循环物流在所述顺流口上游的所述循环段中的停留时间为至少3秒。
65.根据权利要求58或60的方法，其中在所述的顺流口和所述的稀释点之间，所述腈水解反应器产物流的温度为至少50℃，停留时间为至少30秒。
66.根据权利要求65的方法，其中在所述的酰胺水解流动反应器进口和所述的稀释点之间的所述段中的流动范围为紊流。
67.根据权利要求60的方法，其中流动范围和停留时间是这样的，以便在由所述顺流口上游的所述循环段部分和所述的腈反应器产物流在所述的顺流口和所述的稀释点之间流动的所述顺流反应段组成的腈消除反应段中提供相当于至少一个顺序返混式反应段或所述的连续酰胺水解反应器。
68.根据权利要求60的方法，其中所述腈反应器产物流在所述顺流口和所述稀释点之间流动的顺流反应段或所述的连续酰胺水解反应器中的流动范围为层流；而流动范围和停留时间是这样的，以便在所述的顺流反应段提供至少一个顺序的返混式反应段。
69.根据权利要求58或60的方法，其中控制所述酰胺水解流动反应器内的温度，以便使所述的精制的含水水解产物的颜色按Cardner色规保持在小于10。
70.一种制备2-羟基-4-甲基硫代丁酸或其盐的方法，该法包括：将2-羟基-4-甲基硫代丁腈和含水无机酸送入含有2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺、无机酸和未反应的2-羟基-4-甲基硫代丁腈的含水水解混合物中；所述的水解混合物中的2-羟基-4-甲基硫代丁腈在由返混式反应段和与所述的返混式反应段流体相通的循环段组成的连续腈水解反应器中水解，所述的循环段有循环管线；使所述的含水水解混合物循环流连续循环，从所述的返混式反应段抽出，通过循环段，然后返回所述的返混式反应段，从所述的返混式反应段抽出的所述的循环流含有未反应的2-羟基-4-甲基硫代丁腈；从所述的循环佑中的顺流口取出一部分所述的循环含水水解混合物作为腈水解反应器产物流，并将所述的腈水解反应器产物流送到酰胺水解流动反应器；在所述顺流口下游的一处用水稀释所述的腈水解反应器产物流，得到需精制的反应物流；将所述的需精制的反应物流中所含的2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺在所述的酰胺水解流动反应器中水解，生成含有2-羟基-4-甲基硫代丁酸的精制的含水水解产物；所述循环物流在所述顺流口上游的所述循环段中的停留时间以及在稀释前在所述顺流口下游所述腈水解反应器产物流的停留时间的总和至少为20秒。
71.根据权利要求70的方法，其中停留时间的总和为30秒至5分钟。
72.根据权利要求70的方法，其中在所述循环管线中的流动范围基本上为紊流，而所述循环物流在所述顺流口上游的所述循环段中的停留时间为至少3秒。
73.根据权利要求70的方法，其中在所述顺流口和所述稀释点之间的停留时间为至少30秒。
74.根据权利要求58或70的方法，其中流动范围和停留时间是这样的，以致在由所述的顺流口上游的所述循环段部分和所述的腈反应器产物流在所述的顺流口和所述的稀释点之同流动的顺流反应段组成的腈消除反应区中有相当于至少一个顺序的返混式反应段。
75.根据权利要求58、60或70的方法，其中外部热交换器在所述的循环管线中。
76.根据权利要求75的方法，其中所述的顺流口在所述的外部热交换器上游的所述循环管线中。
77.根据权利要求75的方法，其中将所述的含水无机酸在所述外部热交换器下游的所述循环管线口送入所述的含水水解混合物中。
78.根据权利要求58、60或70的方法，其中将所述的腈水解反应器产物流通过竖直下流管送入所述的稀释点。
79.根据权利要求60或70的方法，其中将所述的含水无机酸、所述的水流和所述的腈水解反应产物流混合，形成送入酰胺水解流动反应器的需精制的反应物流。
80.根据权利要求59或79的方法，其中加到所述腈水解反应器中的无机酸与2-羟基-4-甲基硫代丁腈的摩尔比为0.6至1.5，而无机酸与2-羟基-4-甲基硫代丁腈的总摩尔比为0.7至1.5。
81.根据权利要求80的方法，其中加到所述的腈水解反应器中的无机酸与2-羟基-4-甲基硫代丁腈的摩尔比为0.8至1.2，而无机酸与2-羟基-4-甲基硫代丁腈的总摩尔比为0.9至1.2。
82.根据权利要求58或70的方法，其中所述的腈反应器产物流在所述的顺流口和所述的稀释口之间的顺流反应段中的流动范围为层流；流动范围和停留时间是这样的，以致在所述的顺流反应段中有相当于至少一个顺序的返混式反应段。
83.根据权利要求68或82的方法，其中流动范围和停留时间是这样的，以致在所述的顺流反应段中有相当于2至3个顺序的返混式反应段。
84.根据权利要求58、60或70的方法，其中在所述的顺流口和所述的稀释点之间流动的所述的腈反应器产物流的顺流反应段中的流动范围为紊流；流动范围和停留时间是这样的，以致在所述的顺流反应段中有相当于至少一个顺序的返混式反应段。
85.根据权利要求58、60或70的方法，其中所述的精制的含水水解产物含有至多0.05％重量的酰胺。
86.根据权利要求58、60或70的方法，其中流动范围和停留时间是这样的，以致在所述的酰胺水解流动反应器中有相当于至少两个顺序的返混式反应段。
87.根据权利要求58、60或70的方法，其中流动范围和停留时间是这样的，以致在所述的酰胺水解流动反应器中有相当于至少35个顺序的返混式反应段。
88.一种用于制备作为蛋氨酸添加剂的浓缩的2-羟基-4-甲基硫代丁酸含水溶液的含水水解组合物，所述的组合物含有至少36％重量的2-羟基-4-甲基硫代丁酸、至少18％重量的铵盐、至少15％重量的水、至多0.05％重量的酰胺和至多0.05％重量的腈，所述的组合物的颜色按Gardner色规不大于10。
89.根据权利要求88的组合物，其中含有至少30％重量的铵盐和至少25％重量的水。
90.根据权利要求88的组合物，其中所述的组合物的颜色按Gardner色规为5至10。
91.一种制备2-羟基-4-甲基硫代丁酸的方法，包括：将无机酸加入到包括连续搅拌箱反应器的第一反应器中；将2-羟基-4-甲基硫代丁腈加入到所述第一反应器中；
在所述第一反应器中连续水解2-羟基-4-甲基硫代代丁腈，同时从所述第一反应器中的反应混合物连续除去腈水解热以得到含有2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺的中间含水水解溶液，在所述第一反应器中2-羟基-4-甲基硫代丁腈至少90％转化为2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺；
向流动反应器中连续加入水和中间含水水解溶液；以及
在所述流动反应器中连续水解2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺，以得到含2-羟基-4-甲基硫代丁酸的含水水解产物溶液。
92.根据权利要求91的方法，其中所述中间含水水解溶液含有不高于2％重量的2-羟基-4-甲基硫代丁腈。
93.根据权利要求92的方法，其中所述中间含水水解溶液含有至多11％重量的2-羟基-4-甲基硫代丁酸，至少10％重量的水和至少35％重量的酰胺。
94.一种制备2-羟基-4-甲基硫代丁酸的方法，包括：
连续将无机酸加入到包括连续搅拌箱反应器的第一反应器中；
将2-羟基-4-甲基硫代丁腈加入到所述第一反应器；
在所述第一反应器中连续水解2-羟基-4-甲基硫代丁腈，同时从所述第一反应器中的反应混合物连续除去腈水解热以得到含有2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺的中间含水水解溶液，在所述第一反应器中2-羟基-4-甲基硫代丁腈至少90％转化为2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺；
将来自所述第一反应器的中间含水水解溶液和水流连续加入到第二连续搅拌箱反应器，以便大部分所述中间溶液中所含的2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺在第二连续搅拌箱反应器中水解成最终反应溶液；
将最终反应溶液连续引入流动反应器中；以及
将所述流动反应器中的2-羟基-4-甲基硫代丁酰胺连续水解，同时在基本上整个所述流动反应器内维持基本上单独相，以得到含2-羟基-4-甲基硫代丁酸的含水水解产物溶液。
95.根据权利要求58，60，70，91或94的方法，其中所述无机酸是硫酸。
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