CN102989197A

CN102989197A - 一种脱除溶液中易挥发有机溶剂的方法

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Publication number: CN102989197A
Application number: CN2012105609727A
Authority: CN
Inventors: 周志茂; 刘振强; 屈一新; 王际东; 董永利; 李立琴
Original assignee: SHIJIAZHUANG HEJIA HEALTH-CARE PRODUCTS CO LTD; Beijing University of Chemical Technology
Current assignee: SHIJIAZHUANG HEJIA HEALTH-CARE PRODUCTS CO LTD; Beijing University of Chemical Technology
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2013-03-27

Abstract

本发明涉及一种脱除溶液中易挥发有机溶剂的方法，如氨噻肟酸生产过程中溴化物溶液中易挥发有机溶剂脱除工艺，适用于抗生素及中间体的生产过程中易分解或易聚合物质溶液中易挥发有机溶剂的脱除。在一个反应釜或塔器内，把含有溶剂的产物从上部进入，氮气或空气从底部通过气体分布装置与溶液逆流接触，通过相平衡原理，在操作温度低于产物的分解或聚合温度下，溶剂被转移到气体中，从而溶剂与产物分离，得到纯的产物；带有溶剂的气体通过吸收或吸附的方法，通过吸附设备或吸收塔回收溶剂。该方法脱除溴化物溶液中的有机溶剂，温度低、时间短，溴化物或氯化物基本上没有变质，提高氨噻肟酸生产收率。同时减轻生产过程中废水处理负担，减少环境污染。

Description

一种脱除溶液中易挥发有机溶剂的方法

技术领域

本发明涉及一种脱除溶液中易挥发有机溶剂的方法，比如氨噻肟酸生产过程中溴化物溶液中易挥发有机溶剂脱除工艺，适用于抗生素及中间体的生产过程中易分解或易聚合物质溶液中易挥发有机溶剂的脱除。

背景技术

氨噻肟酸，又称为2-甲氧亚胺基- 2 - ( 2 -氨基噻唑)- 4 -乙酸，其英文名称为(Z)-2-(2 –aminothiazol-4-yl)-2-methoxyiminoacetic acid ，简称为ATMAA，CAS编号为65872-41-5，分子式为C₆H₇N₃O₃S，分子量为201.21。无水氨噻肟酸为白色或类白色粉末状晶体，熔点182～184℃。第四代头孢菌素的迅速发展，也加快了与其配套的中间体行业的发展。受头孢菌素巨大市场的刺激和推动，使得国内药物中间体的需求成倍增长，产量得到迅速发展。目前，我国已逐渐成为世界上最主要的医药中间体生产国。氨噻肟酸和AE-活性酯作为头孢菌素类药物重要的中间体，可以合成包括头孢曲松、头孢匹罗、头孢噻肟等多种重要头孢菌素，市场需求量很大。

目前生产氨噻肟酸的工艺普遍采用的是以乙酰乙酸乙酯为起始原料，经过肟化、甲基化、溴化、蒸馏、环合反应得到氨噻肟酸乙酯，在碱性水溶液中水解，通过调酸结晶得到含水氨噻肟酸。反应原理如下：

其中溴（氯）化过程一般是在2-甲氧亚胺乙酰乙酸乙酯的三氯甲烷溶液中滴加溴素引发反应，冷却至10℃左右，再缓慢滴加溴素或液氯进行反应，得到4 - 溴（氯）- 2 - 甲氧亚胺乙酰乙酸乙酯（简称为溴化物或氯化物），白雾用碱液吸收。反应完成后，要把溴化物或氯化物溶液中的三氯甲烷溶剂移除后，进行下一步的环合反应。溴化物或氯化物在高温时不稳定，极易分解或聚合，所以要通过减压蒸馏的方式，在较低的温度下去除溴化物或氯化物中的溶剂和低沸点物，得到高质量的溴化物或氯化物，为环合工序提供高纯度的合格原料，保证环合的副产物最少，以利于环合物的过滤。

一般情况下为了把溶剂残留降低并回收溶剂，减压蒸馏过程的温度逐渐升高，最终温度要达到70℃以上，蒸馏的时间要6小时以上，这样会使溴化物或氯化物产生一定的分解或聚合，从而使得产品收率降低。同时蒸馏时间过长，使得能耗增加，且蒸馏的终点不易判断，最终每批溴化物或氯化物中的三氯甲烷残留量波动较大。由于溴化（氯）物的分解或聚合使溶液中的杂质增多，导致环合母液中的杂质较多，溶液颜色较深，使得环合母液的溶剂回收和溴的回收难度增大，且最终的残液很难处理。

在抗生素及精细化工生产中有许多类似的情况，需要把溶液中的有机溶剂脱除，而又不能破坏其产品。比如在甲胺基阿维菌素苯甲酸盐（既甲维盐）生产过程中，最后在溶剂中成盐，减压蒸馏脱除溶剂后的到甲维盐；三嗪环是合成头孢曲松的重要中间体，其合成的粗品需要在热水中重结晶出去其中的可溶性盐，并需脱除溶液中的甲醇或乙醇等溶剂，再结晶得到三嗪环成品；苯噻氰（TCMTB）是高效杀虫接，其合成后需要脱除二氯甲烷等有机溶剂得到成品。这些有机产品在高温下极不稳定，采用普通的蒸馏或减压蒸馏，产品损失较多。

发明内容

本发明采用气体气提的方法，在低温状态下把溴化物或氯化物中的有机溶剂从溶液中脱出的方法。该方法可以在能保持物料稳定的温度下，快速的把溴化物或氯化物中的溶剂从溶液中脱出，再采用吸收或吸附的方法把气体中的溶剂进行回收套用。使用该方法脱除溴化物溶液中的有机溶剂，温度低、时间短，溴化物或氯化物基本上没有变质，所以最终提高氨噻肟酸生产收率。同时减轻对氨噻肟酸生产过程中废水处理工艺的负担，减少环境污染，实现企业的经济效益和环境效益。

一种脱除溶液中易挥发有机溶剂的方法，其特征在于：

在一个反应釜或塔器内，把含有溶剂的产物从上部进入，氮气或空气从底部通过气体分布装置与溶液逆流接触，通过相平衡原理，在操作温度低于产物的分解或聚合温度下，溶剂被转移到气体中，从而溶剂与产物分离，得到纯的产物；带有溶剂的气体通过吸收或吸附的方法，通过吸附设备或吸收塔回收溶剂。

进一步，气体脱除溶剂过程中通过减压来加速溶剂的蒸发，缩短脱气时间。

进一步，通过减压来加速溶剂的蒸发，所述压力为-0.04~-0.095Mpa。

进一步，所述反应釜或塔器选用单级或多级串联使用。

进一步，通入的氮气或空气与含有溶剂的产物的体积比为100~1500。

进一步，通入的氮气或空气和含有溶剂的产物的体积比为300~800。

本发明的特点为：

1.通过在溶液中通入氮气（或空气）的方法，可以在能保持物料稳定的温度下对溶液中的有机溶剂进行脱除，避免了物料的分解或聚合。

2.脱除物料中的有机溶剂可以在反应罐或塔器中通过气体分布装置通入氮气（空气），脱除效率高，溶液中有机溶剂残留少，易控制。

3.采用气提工艺可以在很短的时间内把溶剂从溶液中脱除，减少操作时间，避免了物料的分解或聚合，同时节约了操作费用。

4.气提出的溶剂采用吸收或吸附的方法回收后套用，减少环境污染，降低生产成本。

本发明提供了一种氨噻肟酸生产过程中溴化物或氯化物中溶剂脱除工艺，其特征在于包括以下步骤：将溴化或氯化后的溶液在反应罐或塔器中通入氮气或空气，通过气液两相逆流接触，使得溶剂溶于气体中而从溴化物或氯化物中移除，气体中的溶剂再经过吸收或吸附的方法进行回收后套用。

在本发明的方法中，在将溶剂脱除的过程中，可以能保持物料稳定的温度下把溶剂脱除，后期可以通过减压的方法加快溶剂的蒸发，溶剂脱除2小时-4小时即可溶液中的溶剂含量低于0.1wt%。由于气体脱除溶剂的时间比原减压蒸馏过程大大缩短，从而使得溴化物或氯化物基本不分解或聚合，以溴化物或氯化物计环合收率达到81%以上，可提高环合物收率5~6%，并且减少了环合母液中的杂质残留，减轻了环境治理压力。由图1和图2可以看出，脱气后的溶液中杂质明显减少。

该工艺还适合抗生素或其他易分解或聚合的物质中溶剂的脱除。

本发明的所述溶剂选自乙腈、二氯甲烷、苯、甲苯、二甲苯、二氯乙烷、三氯甲烷、乙酸乙酯、乙醚、四氯化碳、吡啶、甲醇、乙醇或其混合物组成的溶剂体系，或选自所述溶剂体系与丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺形成的混合体系，优选二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯等。

本发明的方法中，操作温度为脱除溶剂过程中低于产物的分解或聚合的温度，温度越高溶剂脱除的时间越短。

本发明的方法中，所用气体为氮气或空气，优选氮气，并使用压缩风机使氮气可循环使用，气体中的溶剂可以通过吸收或吸附的方法回收。

本发明的方法中，可以通过减压的方法加快溶剂的脱除，压力越低溶剂脱除的速度越快。

本发明的方法中，可以通过气体使最终溶液中的溶剂含量可低于10ppm。含量越低则时间越长，成本越高，优选低于0.1wt%。

本发明的方法中，脱除溶剂的设备为反应器或塔器。

本发明的具体过程是在一个反应釜或塔器内，把含有溶剂的产物从上部进入，氮气或空气从底部通过气体分布装置与溶液逆流接触，通过相平衡原理，在操作温度低于产物的分解或聚合温度下，溶液中的溶剂被转移到气体中，从而溶剂与产物分离，得到纯的产物。带有溶剂的气体通过吸收或吸附的方法，通过吸附设备或吸收塔回收溶剂，并回用到系统中。脱气过程中可以通过减压来加速溶剂的蒸发，缩短脱气时间。

本发明所用的的溶剂为易挥发的溶剂，该溶剂包括乙腈、二氯甲烷、苯、甲苯、二甲苯、二氯乙烷、三氯甲烷、乙酸乙酯、乙醚、四氯化碳、吡啶、甲醇、乙醇等纯溶剂或上述纯溶剂的两个或多个溶剂的混合体系，或与丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺的混合体系，优选二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯。

本发明的方法中，操作温度为低于产物的分解或聚合温度，以保证产物不分解或聚合。

本发明的方法中，可以通过减压的方法加快溶剂的脱除，压力越低溶剂脱除的速度越快，优选压力为-0.04~-0.085Mpa。

本发明的方法中，通入的气体和物料的气液比根据物料中溶剂的浓度和溶剂性质决定，一般为100~1500（v%），优选300~800（v%），气体的量增大可以加速物料中溶剂的脱除，但是会造成溶剂回收的成本增加。

本发明的方法中，脱除溶剂的设备可以在反应釜（如图3所示）或塔器中进行，优选塔器如图4所示。其中尤以两塔串联使用效果更好，第一个塔常压脱除，第二个塔减压脱除，如图5所示。

本发明的方法中，可以通过气提使最终溶液中的溶剂含量可低于10ppm。随着风量的增大或脱气时间延长，溶剂含量会逐渐降低，但是产物可能会分解或溶剂回收费用也会随之增加。本发明要使最终溶液中的溶剂含量低到足以不影响4 - 溴（氯）- 2 - 甲氧亚胺乙酰乙酸乙酯与硫脲进行的环合反应，其溶剂含量是本领域技术人员可以确定的。优选地，溶剂含量低于0.1wt%时，停止脱气。

附图说明

图1减压蒸馏后氨噻肟酸溴化物气相色谱图。

图2气体脱除溶剂后氨噻肟酸溴化物气相色谱图。

图3反应釜中气体脱除溶剂工艺流程图。

图4单级塔器中气体脱除溶剂工艺流程图。

图5两级塔器气体脱除溶剂工艺流程图。

具体实施方式

以下通过实例说明本发明，但不限制本发明。

实施例1：1000ml的烧瓶，放入400ml的氨噻肟酸溴化物的三氯甲烷溶液，保持T=50℃，减压-0.085MPa，通入空气气量为160l/h，含有的三氯气体经过一个吸收塔吸收后排空，通过蒸汽汽提吸收液中的三氯甲烷回用。气提2h脱完三氯后，溴化物溶液约为200ml，溶液颜色澄清。溴化物 T=20℃加入硫脲后去做环合，得到环合物201g，以溴化物计环合收率约为78.23%。

实施例2：如图3， 250 ml烧瓶中，放入100ml的氨噻肟酸溴化物的三氯甲烷溶液，保持T=40℃，减压-0.085MPa,通入氮气v=18l/h，含有的三氯气体经过一个吸收塔吸收后排空，通过蒸汽汽提吸收液中的三氯甲烷回用。气提4h脱完三氯后，溴化物剩余溶液重量76.5g，溶液颜色澄清。取38 ml （55g ）溴化物在T=20℃加入硫脲后做环合，得到环合物38.2g。以溴化物计环合收率约为81.25%。

实施例3：取100ml的氨噻肟酸溴化物的三氯甲烷溶液入250ml烧瓶中，保持T=40℃，常压通入氮气v=18l/h，含有的三氯气体经过一个吸收塔吸收后排空，通过蒸汽汽提吸收液中的三氯甲烷回用。气提2h脱完三氯后，溴化物剩余溶液重量95g，溶液颜色澄清。取38ml （55g ）溴化物 T=20℃加入硫脲后做环合，得到环合物32g。以溴化物计环合收率约为76.87%。

实施例4：取100ml的氨噻肟酸溴化物的三氯甲烷溶液，经过一个DN50的玻璃塔，常温下通入氮气v=40l/h，减压-0.085Mpa，含有的三氯气体经过一个吸收塔吸收后排空，通过蒸汽汽提吸收液中的三氯甲烷回用。气提2h脱完三氯后，溴化物剩余溶液68.6g，溶液颜色澄清。取38ml （55g ）溴化物 T=20℃加入硫脲后做环合，得到环合物38.2g。以溴化物计环合收率约为75.23%。

实施例5：在甲胺基阿维菌素苯甲酸盐（既甲维盐）生产过程中，最后在甲苯溶剂中成盐，减压蒸馏脱除溶剂后的到甲维盐。500ml的甲维盐的甲苯溶液中，放入1000ml烧瓶中，保持T=50℃，常压通入氮气v=160l/h进行甲苯的脱除，含有的甲苯的气体经过一个吸收塔吸收后排空，通过蒸汽汽提吸收液中的甲苯回用。气提2h剩余淡黄色固体，即甲维盐230g，含量85.6%，收率约为92.5%。

实施例6：三嗪环是合成头孢曲松的重要中间体，其合成的粗品需要在热水中重结晶出去其中的可溶性盐，并通过真空精馏脱除溶液中的甲醇或乙醇等溶剂。150ml的三嗪环的甲醇水溶液中，放入250ml烧瓶中，保持T=50℃，通入氮气v=40l/h进行甲醇的脱除。含有的甲醇的气体经过一个吸收塔吸收后排空，通过蒸汽汽提吸收液中的甲醇回用。气提2h剩余85ml溶液降温结晶，得到三嗪环19.5g，含量99.2%，收率约为60.94%。

Claims

1.一种脱除溶液中易挥发有机溶剂的方法，其特征在于：

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：气体脱除溶剂过程中通过减压来加速溶剂的蒸发，缩短脱气时间。

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于：通过减压来加速溶剂的蒸发，所述压力为-0.04~-0.095Mpa。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述反应釜或塔器选用单级或多级串联使用。

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于：通入的氮气或空气与含有溶剂的产物的体积比为100~1500。

6.根据权利要求4所述方法，其特征在于：通入的氮气或空气和含有溶剂的产物的体积比为300~800。