CN1250537C - 处理含有维生素e乙酸酯的产物料流的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种处理含有维生素E乙酸酯的产物料流的方法，其包括下列步骤：a)将该产物料流送入薄膜式蒸发器、降膜式蒸发器或闪蒸器中，并从所述蒸发器中以塔底流出物分离出主要含维生素E乙酸酯的料流，和b)将来自步骤a)的蒸气流送入至少两级的部分冷凝中。本发明还涉及用于分离混合物的降膜式蒸发器，其中一个或多个换热器直接整合入降膜式蒸发器的蒸气室中。
Description
本发明涉及一种处理含有维生素E乙酸酯的产物料流的改进方法。
α-生育酚(维生素E)的制备在工业规模上例如通过在氯化锌和盐酸存在下将2，3，5-三甲基氢醌与异植醇缩合而进行。合成2，3，5-三甲基氢醌的方法例如公开在专利US 2411969、US 4239691、US 3708505以及DE 3203487和DE 4243461中。
得到的α-生育酚通常通过与乙酸酐反应而酯化成生育酚乙酸酯，生育酚乙酸酯也称为维生素E乙酸酯。将α-生育酚转化成生育酚乙酸酯的方法例如描述于专利EP 0850937、DE 19603142和DE 4208477中。维生素E乙酸酯-下文也缩写成VEA-尤其用作抗氧化剂且用于人和牲畜营养品领域中。
酯化所得反应混合物中的显著量乙酸和乙酸酐残留物例如可以通过在降膜式蒸发器、薄膜式蒸发器等中的单级或多级蒸馏步骤而除去。由此得到的反应混合物通常含有约94重量％VEA、1-2重量％低沸点物质(主要是植二烯)、约2-3重量％所需产物(VEA)的未确定异构体和1-2重量％高沸点次级组分。
由于所需产物的热敏性以及热力学平衡的存在，必须通过在中等真空下的多级蒸馏来将VEA从该反应混合物中分离。在工业规模上例如使用在约10-3毫巴的压力下操作的短程蒸发器级联。这类设备例如由Billet，R.描述于Verdampfertechnik，Bibliographisches lnstitut，Mannheim，1965中。短程蒸发器和用于所要求的非常低的压力的真空系统的尺寸和操作由低沸点物质从流入短程蒸发器级联中的产物料流中尽可能完全除去的需要决定。为此，在约1毫巴下进行操作以除去低沸点物质的薄膜式蒸发器通常位于短程蒸发器级联的上游。在该薄膜式蒸发器中产生的蒸气流主要含有植二烯、维生素E乙酸酯以及乙酸和乙酸酐残留物，并且在下游冷凝器系统中几乎完全冷凝。所得冷凝物因低沸点物质含量高而不能进一步使用，因此被丢弃。由于存在相平衡，该蒸气流含有约13重量％VEA，并且VEA损失基于流入的VEA量为约2.7％。在所需产物(来自薄膜式蒸发器的底部产物)中残留的低沸点物质的含量通常为约2重量％。
将薄膜式蒸发器的底部产物送入短程蒸发器级联中，在该级联中通过反复蒸发和冷凝而进一步浓缩维生素E乙酸酯。
然而，所述方法具有几个缺点。如已经描述的那样，部分所需产物(VEA)经由从薄膜式蒸发器出来的气相通入下游冷凝器系统中并最终损失掉。还发现在薄膜式蒸发器中仅除去一些低沸点物质，而剩余的低沸点物质残留在所需产物中，并且必须随后以复杂方式除去。此外，薄膜式蒸发器因内部旋转的刮板系统而是较复杂和昂贵的设备。
本发明的目的是寻找一种处理含有VEA的产物料流的方法，该方法能弥补上述缺点，并且提供经济和技术上简单的分离出高纯度VEA的方式。该方法还应允许使用技术上简单的分离设备。
我们发现该目的由一种处理含有维生素E乙酸酯的产物料流的方法实现，该方法包括
a)将该产物料流送入薄膜式蒸发器、降膜式蒸发器或闪蒸器中，并在其中以塔底流出物分离出主要含维生素E乙酸酯的料流，和
b)将来自步骤a)的蒸气流送入至少两级的部分冷凝中。
在本发明方法中，使用薄膜式蒸发器、闪蒸器或优选降膜式蒸发器来除去低沸点物质。通常而言，该方法的这一步骤基本用于除去低沸点物质。
薄膜式蒸发器为具有内部旋转的刮板系统的蒸发器。它例如由Billet，R.描述于Verdampfertechnik，Bibliographisches Institut，Mannheim，1965中。
闪蒸器是这样一种传热装置，其中使流入的产物料流过热，随后在分离蒸气和液体的蒸气容器中减压。这类闪蒸器例如由Billet，R.描述于Verdampfung und ihre technischen Anwendungen，Verlag ChemieWeinheim，1981中。
在降膜式蒸发器中，待分离的液体混合物通常在通过合适的输送装置之后以膜形式沿垂直设置的受热管束换热器的内壁向下流动。通过输入热量产生的蒸气流与液体呈并流流动。通常在管束传热装置的管的下方直接设置分离器，在该分离器中进行蒸气与液体的分离。降膜式蒸发器例如由Billet，R.描述于Verdampfung und ihre technischen Anwendungen，VerlagChemie Weinheim，1981中。
将由第一步排出的蒸气流送入至少两级的冷凝步骤中。在这里可以使用的传热装置例如是水平或直立式管束设备，尤其合适的是板式设备。操作这些换热器以使蒸气流部分冷凝。因此，尤其可以借助该方法第一步下游的第一换热器来回收显著量的所需产物(VEA)。该量基于流入的维生素E乙酸酯料流量为约2.7重量％。
对换热器的数目原则上没有限制，通常使用两个或三个。
在该方法的优选实施方案中，使用这样的降膜式蒸发器，其中将用于下游部分冷凝的换热器直接整合入蒸气室中。该紧凑且简单的构造使得可以将压降减至最小，并且甚至在较低压力下将降膜式蒸发器用于该方法在经济上和技术上都是值得的。因此，在该方法中可以在低至约1毫巴，优选低至5毫巴的压力下进行操作，而不会对下游真空系统产生过多的负荷。相反，市购降膜式蒸发器仅可在低压力范围(低至约50毫巴)内以经济上和技术上值得的方式使用。
本发明方法参照附图所示实施例来详细描述。通过管线(3)向带有内部管束换热器，优选直立式管束换热器和与其相连的蒸气室(2)的降膜式蒸发器(1)中供入待分离的混合物。该混合物含有约94重量％VEA、1-2重量％低沸点物质(主要是植二烯)、约2-3重量％所需产物(VEA)的未确定异构体和1-2重量％高沸点次级组分。在该蒸气室的底部，经由合适的分配器装置使液体产物通过管线(4)和泵(5)进入管束换热器中。管中的产物料流经由连接器(6)和(7)而用过热蒸汽或合适的传热油加热至出口温度为约243℃。形成的液相收集在管束换热器的下端，并通过管线(8)排出。该料流主要含有约96％VEA、0.3％低沸点物质、约1.3％高沸点物质和约2.4％所需产物VEA的异构体，并将其送入短程蒸发器级联(未示出)中。该VEA通过反复的蒸发和冷凝而在这里进一步浓缩。在这种情况下，可以获得高达约99重量％的VEA纯度。
将换热器系统直接设置于蒸气室的上部。该系统由两个板式换热器(9，11)组成，所述换热器由隔板(10)相互分开。换热器系统的这种两级排列有利地使得具有不同组成的混合物可以通过管线(12)、(13)而部分冷凝。通过管线(12)排出的料流取决于所选择的冷凝条件而含有约84％VEA、12％低沸点物质以及VEA异构体，并且在该方法中使该料流与来自第一短程蒸发器的馏出料流混合。所得混合物因其VEA含量而可用于例如动物营养品中。通过管线(13)排出的料流含有约98％低沸点物质和约2％VEA，并被丢弃。达到蒸气室顶部的蒸气通过管线(14)和真空系统(15)排出。该降膜式蒸发器在约1-10毫巴，优选2-5毫巴的压力下操作。
在所示实施例中，通过管线(8)的底部排出口与蒸气室分开设置。该方案证明是特别有利的，因为以此方式可以利用蒸气室中的液体与由管束流出的产物料流之间的浓度差。此外，取决于所选的操作条件，还可以几乎完全除去进料中存在的低沸点物质。因此，可以在该降膜式蒸发器的出口处将低沸点物质降至约0.3重量％。
适用于部分冷凝的换热器的实例是盘管或管束，但优选使用板式换热器。由于它们的传热系数较高，因此提供了高效率，此外还可具体调节各分凝器的操作条件。具体的操作条件取决于每种情况下的总体条件和规格。它们在每种情况下可以由熟练技术人员通过常规试验而确定。
如前所述，可能有利的是将底部排出口与蒸气室分开设置。以此方式可以有利地利用蒸气室与由管束流出的产物料流之间的浓度差，从而可以使分离甚至更有效。
然而，底部排出口也可位于蒸气室中或位于循环料流中。另外，可以在蒸气室中设置溢流堰，此时可以通过限定的措施防止由管束流出的液体料流与流入蒸气室中的液体料流(3)的几乎完全的回混。
实施例
下面借助实施例和对比例将本发明方法中的分离结果与通过以前的常规程序进行的分离进行比较。
实施例1(不是根据本发明)
在约3毫巴的压力下部分蒸发以1000g/h流入实验室薄膜式蒸发器中的产物料流，该料流的组成为：2.6％低沸点物质、94.1％VEA、1.2％高沸点物质和2.1％VEA异构体。完全冷凝并除去含有44.9％低沸点物质、52.6％VEA和2.5％VEA异构体的蒸气流。对于243℃下流出的底部产物进行的分析表明，其组成为：0.6％低沸点物质、96％VEA、1.3％高沸点物质和2.1％VEA异构体。VEA损失：基于流入的VEA量为2.5％。
实施例2(根据本发明)
部分蒸发以1000g/h流入实验室降膜式蒸发器中的产物料流，该蒸发器装有分开的底部和由两个冷凝器组成的冷凝器系统。流入的产物料流的组成为：2.6％低沸点物质、94.1％VEA、1.2％高沸点物质和2.1％VEA异构体。将由管束流出的产物料流的温度在3毫巴的压力下设定为243℃。将来自第一冷凝器的流出料流的温度设定为180℃，而用于几乎完全冷凝剩余蒸气的温度为150℃。对由第一冷凝器流出的料流的分析表明，其具有如下组成：13.5％低沸点物质、83.9％VEA、2.6％VEA异构体。对由下游完全冷凝器流出的料流的分析表明，其组成为：97.9％低沸点物质、2％VEA以及剩余的为VEA异构体。对底部产物的分析表明，其基本与前一实施例的值相同。VEA损失：基于流入的VEA量为0.03％。
Claims (6)
1.一种处理含有维生素E乙酸酯的产物料流的方法，包括
a)将该产物料流送入薄膜式蒸发器、降膜式蒸发器或闪蒸器中，并以塔底流出物从蒸发器或闪蒸器中分离出主要含维生素E乙酸酯的料流，和
b)将来自步骤a)的蒸气流送入至少两级的部分冷凝中。
2.如权利要求1所要求的方法，其中将盘管、管束和/或板式换热器用作用于部分冷凝的换热器。
3.如权利要求1或2所要求的方法，其中用于冷凝的换热器直接设置在降膜式蒸发器的蒸气室中。
4.如权利要求1或2所要求的方法，其中将降膜式蒸发器的底部排出口与蒸气室分开设置。
5.如权利要求1或2所要求的方法，其中在降膜式蒸发器的蒸气室中设置溢流堰，并因此完全或部分防止塔底流出物与流入蒸气室中的产物料流的回混。
6.如权利要求1或2所要求的方法，其中进行两级或三级部分冷凝。
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