JP5028987B2 - メチオニンの製造方法 - Google Patents

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Description

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、装置の腐食がなく、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。
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アルカリの存在下で次式に示される如く行われる。
Figure 0005028987
この加水分解反応に於ける反応条件は一般的に圧力約０．５〜１.５ＭＰａＧ、温度約１５０〜２００℃が使用されている。この加水分解条件における金属材料の耐蝕性はアルカリとして炭酸カリウムを用いる場合、液相、気相を問わず極めて厳しく、ＳＵＳ３０４Ｌステンレス鋼は、腐食を受け、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も、かかる環境に対する耐蝕性は不十分である。
このような環境下では、表面に安定な酸化ジルコニウム皮膜を形成するジルコニウムが、優れた耐食性を示すが、高価であること、加工性に劣るという問題を有している。
かかる状況下、本出願人は、先に、金属中の化学成分としてＣｒ元素２１．０〜３０．０重量％、Ｎｉ元素４．５〜１１．０重量％、Ｍｏ元素２．５〜５．０重量％、Ｎ元素０．０５〜０．３５重量％を含有するステンレス鋼が、かかる環境における装置材料として優れた耐蝕性を有することを見出した（特許文献１参照。）。
しかしながら、加水分解速度を高めるためにより高い温度での加水分解が求められるが、より高い温度条件下では必ずしも耐食性が十分でなく、高い温度条件下でも優れた耐蝕性を有する装置材料が望まれている。
特開平１１−２１７３７０号公報
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高温で加水分解してメチオニンを製造する際に、装置の腐食がなく、長期間、安定してメチオニンを製造する方法を提供することにある。
本発明者等は、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際の装置材料について鋭意検討した結果、Ｃｒ元素２１．０〜３０．０重量％、Ｎｉ元素２．５〜１１．０重量％、Ｍｏ元素１.０〜５．０重量％を含有するステンレス鋼のうちで、Ｎｉ元素含有量に対するＣｒ元素及びＭｏ元素含有量の和の比が４.７〜１４.０であるステンレス鋼が、より高い温度でも優れた耐蝕性を示し、装置の腐食がなく、長期間、安定してメチオニンを製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、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工程の装置材料として、Ｃｒ元素２１．０〜３０．０重量％、Ｎｉ元素２．５〜１１．０重量％、Ｍｏ元素１.０〜５．０重量％を含有し、かつＮｉ元素含有量に対するＣｒ元素及びＭｏ元素含有量の和の比が４.７〜１４.０であるステンレス鋼を使用することを特徴とするメチオニンの製造方法である。
本発明の方法によって、Ｍ−ヒダントインを炭酸カリウムの存在下に高温で加水分解しても装置の腐食がなく、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。
本発明において、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。加水分解は、通常、約０．５〜１.５ＭＰａＧ、温度約１５０〜２００℃の条件で、約１０〜１２０分行われる。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。
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。
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製造する方法において、少なくともその加水分解の工程に使用される装置材料として、Ｃｒ元素２１．０〜３０．０重量％、Ｎｉ元素２．５〜１１．０重量％、Ｍｏ元素１.０〜５．０重量％を含有し、かつかつＮｉ元素含有量に対するＣｒ元素及びＭｏ元素含有量の和の比が４.７〜１４.０であるステンレス鋼、好ましくは、Ｃｒ元素２１．０〜３０．０重量％、Ｎｉ元素４．５〜１１．０重量％、Ｍｏ元素２．５〜５．０重量％を含有し、かつＮｉ元素含有量に対するＣｒ元素及びＭｏ元素含有量の和の比が４.７〜８．２であるステンレス鋼、を使用する。
装置材料としての使用は、このステンレス鋼によって加水分解用装置が構成されること、或いは装置が内張りされること、さらにはこれに付属する弁、配管等が構成されることを含むものである。
本発明において使用されるステンレス鋼において、含有されるＣｒ元素の量が２１．０重量％未満の場合には、加水分解反応に対しステンレス鋼は良好な耐蝕性を維持することができず、他方３０．０重量％を越える場合には脆性が著しくなる。Ｎｉ元素の存在は該加水分解反応系においてはステンレス鋼の耐蝕性を減退させることが知られているが、２．５〜１１．０重量％の範囲内においては実質的な耐蝕性の減退は見られず、むしろ機械的性質、加工性の改良効果を有する。Ｍｏ元素を上記範囲で存在せしめる場合には該加水分解に対して良好な耐蝕性を発揮する。但し、５．０重量％を越える場合には加工性が悪くなり、シグマ脆性を促進する場合がある。
Ｃｒ元素、Ｎｉ元素およびＭｏ元素が上記の含有量範囲内であると共に、Ｎｉ元素含有量に対するＣｒ元素及びＭｏ元素含有量の和の比が４.７〜１４.０であることが必要である。
この比が４．７未満では耐食性が向上せず、また１４.０を超えるものはＣｒ元素が多くなり過ぎることになり、脆性が著しくなり、好ましくない。
本発明のステンレス鋼としては、例えば、ＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌ、ＵＮＳ Ｓ３２９０６のうちの一部が使用できる。ＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌ、ＵＮＳ Ｓ３２９０６であっても全てが該当するものではなく、上記組成を満足するものを選択して使用する。
本発明において使用するステンレス鋼は、Ｎ元素０．０５〜０．４０重量％を含有するものが好ましい。上記の含量範囲内において、Ｎ元素の増加とともに耐蝕性の改善効果がある。なお、０．４０重量％を越えると合金中に窒化物が析出し靱性が低下する場合がある。
また、本発明において使用するステンレス鋼は、Ｗ元素および／またはＣｕ元素を含有していてもよい。この場合、Ｗ元素は約２．５０重量％以下、普通には約０．１０〜２．５０重量％、Ｃｕ元素は約０．８０重量％以下、普通には約０．２０〜０．８０重量％の範囲で使用される。Ｗ元素はシグマ相の析出によるステンレス鋼の脆化を抑制しつつ、耐蝕性を向上させる非常に有効な成分元素である。他方、Ｃｕ元素はステンレス鋼の一般的な耐蝕性を向上させる有効な成分元素である。
なお、上記していない他の元素の存在は、Ｍ−ヒダントインを炭酸カリウムの存在下に加水分解する際の装置材料として用いられた時に、その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い。
以下、本発明方法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、これにより本発明方法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。
実施例１
３−メチルメルカプトプロピオンアルデヒドシアンヒドリンを、炭酸ガスとアンモニアからなる炭酸アンモニウムでヒダントイン化して得られた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（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、腐食試験を実施した。なお、化学成分の残部は殆どがＦｅである。
腐食試験の結果は、測定された腐食度（単位時間、単位面積あたりの試験片重量の減少量）から腐食速度（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。
Figure 0005028987
１７０℃では優れた耐食性を示した合金Ｃ、合金Ｄは１７０℃を超える条件下では十分でないが、本発明で使用する合金Ａ、合金Ｂはこの条件下でも耐食性を有している。

Claims (1)

  1. 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工程の装置材料として、Ｃｒ元素２１．０〜３０．０重量％、Ｎｉ元素４．５〜１１．０重量％、Ｍｏ元素２．５〜５．０重量％を含有し、かつＮｉ元素含有量に対するＣｒ元素及びＭｏ元素含有量の和の比が４.７〜８．２であるステンレス鋼を使用することを特徴とするメチオニンの製造方法。
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