CN103121936B - 一种苹果酸连续化合成装置及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种苹果酸连续化合成装置及其制备方法，包括有钛釜组合体，钛釜组合体一端连接有进料泵，另一端连接有闪蒸釜，闪蒸釜外连接有蒸汽回收器；所述的钛釜组合体是由多个高度依次递减的钛反应釜串接构成。本发明将间歇式生产工艺中的各单个反应釜通过管道连接，采用DCS控制系统，实现进料、反应、降温冷却、出料等工艺过程的连续化。
Description
技术领域
本发明涉及一种苹果酸连续化合成工艺，属于化工技术领域。
背景技术
苹果酸包含D,L型、D型、L型等三种形式，在食品及日化等应用领域中主要使用D,L-苹果酸和L-苹果酸。近年来，苹果酸的需求在呈现递增的趋势。尽管可以通过发酵转化法或酶转化法生产L-苹果酸，但是在发酵周期、产酸率、发酵周期等方面仍需要改进，因此使得成本过高。从全球市场来看，对D,L-苹果酸的需求超过L-苹果酸的需求。因此通过化学合成的方法制备D,L-苹果酸具有成本和效率上的优势。
US3379756介绍了从马来酸或富马酸在高温高压情况下制备D,L-苹果酸的化学合成方法。US5210295公开了一种从马来酸、富马酸、马来酸氢钠或其混合物在160～250℃下制备D,L-苹果酸的方法，当钠离子和马来酸的摩尔比在0.2～0.5之间时，产率和产品纯度都得到提高。RE31139公开了用于D,L-苹果酸化学合成的材料，适用的材料主要包括钛、锆、钽或上述任意一种金属含量超过90%的合金。在160～250℃，压力至少在10个的大气压下由马来酸、富马酸或其混合物制备D,L-苹果酸。分析表明，合成过程对上述金属没有腐蚀性。尽管上述文献涉及到了D,L-苹果酸的合成，但是并没有提供一种工业化的、连续化的D,L-苹果酸生产工艺或装置。
苹果酸的制备主要步骤合成、冷却、结晶、离心、离交、浓缩、离心、包装等工序。合成工序也是苹果酸生产中最重要的工序之一，合成生产工艺过程的控制如何，对产品的质量、产品的收率及后道工序的处理要求都会产生重要的影响。
苹果酸的合成工序往往采用的是单台釜间歇式生产，人工配料、投料，各项生产工艺参数和指标由人工控制。这样的生产方法，工艺状况难以保持稳定，不利于整个生产过程的控制和产品质量的稳定；由于物料运行过程中需不断的升温、降温，势必使得能耗增高；同时，操作人员的劳动强度也大。
发明内容
本发明的目的是提供一种苹果酸连续化合成装置及其制备方法，缩短反应时间，并将间歇式生产工艺中的各单个反应釜通过管道连接，采用DCS控制系统，实现进料、反应、降温冷却、出料等工艺过程的连续化。
为实现本发明的目的，本发明的技术方案如下：
一种苹果酸连续化合成装置，包括有钛釜组合体，钛釜组合体一端连接有进料泵，另一端连接有闪蒸釜，闪蒸釜外连接有蒸汽回收器；所述的钛釜组合体是由多个高度依次递减的钛反应釜串接构成。
所述的钛釜组合体是由四个高度依次递减的钛反应釜串接构成。
所述的钛反应釜内压力高于至少8个大气压。
一种利用权利要求1所述的装置合成苹果酸的方法，在配料槽中加入马来酸酐和富马酸，并用温水化料，其中马来酸酐、富马酸和水的重量比为1：0.6～1：4，搅拌混匀后，通过进料泵打入到钛釜组合体中，钛釜组合体内温度保持在160～170℃，钛釜组合体的总容积在7m3左右，再经过冷却、结晶，分离出富马酸后，得到苹果酸。
所述马来酸酐、富马酸和水的重量比为1：0.8～1：1.5。
与现有技术相比，本发明有如下优点：
1、与人工控制、单台设备独立间歇式生产工艺比较，自动化连续合成工艺的反应过程更加稳定可靠，合成反应的各项工艺指标的控制更加稳定。
2、实现提高生产效率、稳定生产过程、提高产品质量、降低能耗、降低劳动强度的目标，与间歇式生产方式相比，生产效率提高三倍以上，而且能耗降低30%以上。
附图说明
图1为本发明苹果酸连续化合成装置结构图。
具体实施方式
参见附图，一种苹果酸连续化合成装置，包括有钛釜组合体，钛釜组合体一端连接有进料泵1，另一端连接有闪蒸釜3，闪蒸釜3外连接有蒸汽回收器4；钛釜组合体是由四个高度依次递减的钛反应釜2串接构成，钛反应釜2内压力高于至少8个大气压。
一种利用苹果酸连续化合成装置合成苹果酸的方法，在配料槽中加入马来酸酐和富马酸，并用温水化料，其中马来酸酐、富马酸和水的重量比为1：0.8～1：1.5，搅拌混匀后，通过进料泵打入到钛釜组合体中，钛釜组合体内温度保持在160～170℃，钛釜组合体的总容积在7m3左右，再经过冷却、结晶，分离出富马酸后，得到苹果酸。
实施例1：
在配料槽中加入1491kg马来酸酐，并用2200L温水化料，搅拌混匀后，通过进料泵打入到钛釜组合体中，钛釜组合体的总容积在7m3左右。其中配料槽为多个，保证物料能不断地打入到组合体中。通过进料控制阀将进料流量及出料量控制在2～6 m3。通过温度控制系统，将温度维持在180～190℃。在闪蒸釜处收集物料，经过富马酸冷却结晶及富马酸分离后，获得苹果酸液的浓度在54.4%，其中富马酸0.8%，马来酸1.4%。
实施例2：
在配料槽中加入750Kg马来酸酐和975Kg富马酸，并用2200L温水化料，搅拌混匀后，通过进料泵打入到钛釜组合体中，钛釜组合体的总容积在7m3左右。其中配料槽为多个，保证物料能不断地打入到组合体中。通过进料控制阀将进料流量及出料量控制在2～6 m3。通过温度控制系统，将温度维持在180～190℃。在闪蒸釜处收集物料，经过富马酸冷却结晶及富马酸分离后，获得苹果酸液的浓度在53.1%，其中富马酸1.1%，马来酸1.2%。
实施例3：
在配料槽中加入750Kg马来酸酐和975Kg富马酸，并用2200L温水化料，搅拌混匀后，通过进料泵打入到钛釜组合体中，钛釜组合体的总容积在7m3左右。其中配料槽为多个，保证物料能不断地打入到组合体中。通过进料控制阀将进料流量及出料量控制在2～6 m3。通过温度控制系统，将温度维持在160～170℃。在闪蒸釜处收集物料，经过富马酸冷却结晶及富马酸分离后，获得苹果酸液的浓度在50.3%，其中富马酸2.1%，马来酸1.8%。
1. 采用连续进料，连续出料的多釜联通式连续化合成反应模式。在合成反应过程中，利用单台的钛反应釜设备，重新组合、布置、将其串联，将过去各反应器单台独立运行、间歇式生产过程，改造为连续化生产过程。钛釜的容积和数量可以根据生产规模的大小灵活选择。另外一个需要掌握的原则是保证合成物料能够在钛釜组合体中的停留时间超过7个小时，以利于实现不饱和酸最大化地转化为苹果酸。
2.单台的反应釜之间的安装高度依次降低，反应釜之间的物料以自流的方式从首台反应釜至末台出料釜。溢流管道的坡度根据实际确定，坡度太小，物料流动缓慢，坡度太大，浪费安装空间，因此坡度是适度为宜。
3. 采用了DCS自动控制系统，从进料到反应过程结束出料全程自动监控反应压力、温度、物料流量等工艺指标及进程。通过自动控制，可以保证进料量和出料量平衡，从而保证反应压力恒定。
4.因为多台钛釜连为一体，且反应是压力高于至少8个大气压情况下进行的，需要用压头较高的泵将物料打入到反应釜组合体中。
5.在末级钛釜的后面加装闪蒸釜和蒸汽回收罐，不但降低了后道工序的冷却量，回收蒸汽另作他用，而且可以稳定控制富马酸的结晶温度在90～120℃之间的某个温度，以利于富马酸的结晶和分离，从而大幅降低苹果酸液中富马酸的含量。
连续化合成工艺及装置见图1。马来酸（酐）、富马酸和水的重量比为1：0.6～1：4，最好是1：0.8～1：1.5。利用上述的连续化合成工艺和装置，可以连续高效地获得合成物料，在经过冷却、结晶，分离出富马酸后，得到苹果酸的含量在40～60%，富马酸、马来酸的含量≤1.5%。
Claims (3)
1.一种利用苹果酸连续化合成装置合成苹果酸的方法，其特征在于：所述苹果酸连续化合成装置，包括有钛釜组合体，钛釜组合体一端连接有进料泵，另一端连接有闪蒸釜，闪蒸釜外连接有蒸汽回收器；所述的钛釜组合体是由多个高度依次递减的钛反应釜串接构成；所述的钛反应釜内压力高于至少8个大气压；在配料槽中加入马来酸酐和富马酸，并用温水化料，其中马来酸酐、富马酸和水的重量比为1：0.6～1：4，搅拌混匀后，通过进料泵打入到钛釜组合体中，钛釜组合体内温度保持在160～170℃，钛釜组合体的总容积在7m3左右，再经过冷却、结晶，分离出富马酸后，得到苹果酸。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的钛釜组合体是由四个高度依次递减的钛反应釜串接构成。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述马来酸酐、富马酸和水的重量比为1：0.8～1：1.5。
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Denomination of invention: A continuous synthesis device for malic acid and its preparation method Effective date of registration: 20231228 Granted publication date: 20150422 Pledgee: Bengbu Branch of China Postal Savings Bank Co.,Ltd. Pledgor: ANHUI SEALONG BIOTECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2023980075323 |