DE1693030B1

DE1693030B1 - Process for the production of sorbitol

Info

Publication number: DE1693030B1
Application number: DE19671693030
Authority: DE
Inventors: Bolsakowa Lidija Osipowna; Kulbach Walter Oswaldowitsch
Original assignee: LE NII ANTIBIOTIKOW
Current assignee: LE NII ANTIBIOTIKOW
Priority date: 1967-10-19
Filing date: 1967-10-19
Publication date: 1971-02-18

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Sorbit durch Hydrierung von Glukose mit Hilfe von Raney-Nickel als Katalysator unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur. Sorbit wird bekanntlich als erstes Zwischenprodukt zur großtechnischen Herstellung von Ascorbinsäure sowie als wichtiges Emulgierungsmittel in der pharmazeutischen, chemischen und Lebensmittelindustrie verwendet. The invention relates to a method for the production of sorbitol by Hydrogenation of glucose with the help of Raney nickel as a catalyst under increased Pressure and elevated temperature. Sorbitol is known to be the first intermediate product for the large-scale production of ascorbic acid and as an important emulsifying agent used in the pharmaceutical, chemical and food industries.

Bekannt sind Verfahren zur Herstellung von Sorbit durch katalytische Hydrierung der Glukose in Gegenwart von Raney-Nickel unter einem Druck von 80 bis 100 atü bei einer Temperatur von 130 bis 135ob in einem Rührautoklav in laminarer Strömung. Bekannt ist auch eine kontinuierliche Hydrierung der Glukose in Kolonnen bei einer Volumengeschwindigkeit von 2 bis 4 kg/l/h, einem Druck von 250 atü und einer Temperatur von 198 bis 199"C. Processes for the production of sorbitol by catalytic processes are known Hydrogenation of glucose in the presence of Raney nickel under a pressure of 80 to 100 atm at a temperature of 130 to 135ob in a stirred autoclave in laminar Flow. A continuous hydrogenation of glucose in columns is also known at a volume rate of 2 to 4 kg / l / h, a pressure of 250 atmospheres and a temperature of 198 to 199 "C.

Nach anderen Verfahren erfolgt die Hydrierung von Glukose zu Sorbit unter Zirkulation eines großen Wasserstoffüberschusses von 6,26 nm3/mVh bei einem Druck von 68 atü und einer Temperatur von 160"C oder im alkoholisch-wäßrigen Medium bei einem Druck von 80atü und Temperaturen von 145 bis 1500C oder unter Anwendung einer unbeweglichen kieselsäurehaltigen Katalysatorschicht, einer weniger konzentrierten 5- bis 250/0eigen Glukoselösung und eines Wasserstoffdruckes von mindestens 30, vorzugsweise 50, 100 und sogar 150 atü, oder unter Benutzung einer unwirtschaftlichen Katalysatormenge von 67 bis 12501o bei einem Druck von 35 bis 25 atü sowie von feuergefährlichen, teueren niederen Alkanolen, wie Methanol oder Äthanol oder deren wäßrigen Gemischen als Reaktionsmedium statt Wasser. Nach einem weiteren Verfahren erfolgt eine zweistufenartige Hydrierung von Glukose: zuerst bei 70 bis 140 atü und Temperaturen von 140 bis 160"C, nachher bei 70 bis 176 atü und Temperaturen von 200 bis 220"C. Other processes are used to hydrogenate glucose to sorbitol with circulation of a large excess of hydrogen of 6.26 nm3 / mVh at a Pressure of 68 atü and a temperature of 160 "C or in an alcoholic-aqueous medium at a pressure of 80atü and temperatures from 145 to 1500C or under application an immobile silica-containing catalyst layer, a less concentrated one 5- to 250/0 glucose solution and a hydrogen pressure of at least 30, preferably 50, 100 and even 150 atmospheres, or using an uneconomical one Amount of catalyst from 67 to 12501o at a pressure of 35 to 25 atmospheres as well as from inflammable, expensive lower alkanols such as methanol or ethanol or their aqueous mixtures as a reaction medium instead of water. Another method is a two-step process Hydrogenation of glucose: first at 70 to 140 atü and temperatures from 140 to 160 "C, afterwards at 70 to 176 atü and temperatures from 200 to 220 "C.

Bisweilen wird mit einem 1001o Magnesium enthaltenden Raney-Nickel bei 20 atü, in einem anderen Fall mit einer teueren Palladiumlegierung, die von 10 bis 50 °/0 Ruthenium enthielt, bei einem Druck von 70,3 atü und einer Reaktionsdauer von 6 Stunden gearbeitet.Sometimes a Raney nickel containing 1001o magnesium is used at 20 atm, in another case with an expensive palladium alloy made by 10 to 50% ruthenium contained, at a pressure of 70.3 atmospheres and a reaction time worked 6 hours.

Der wesentliche Nachteil aller genannten Verfahren besteht in der Notwendigkeit, die Hydrierung bei sehr hohen Drücken und Temperaturen durchzuführen. Hierdurch werden der Rauminhalt und die Leistung von Autoklaven begrenzt, komplizierte und kostspielige Anlagen benötigt; es steigen der Wasserstoffverbrauch und die Explosionsgefahr; außerdem führt die hohe Temperatur zur Karamellisierung der Glukose. Schließlich beanspruchen einige der bekannten Verfahren die Durchführung der Hydrierung in einem unwirtschaftlichen, feuer- und explosionsgefährlichen bzw. toxischen alkoholisch-wäßrigen Medium, wodurch bei Anwendung eines pyrophoren Nickelkatalysators die Gefährlichkeit des ohnehin nicht ungefährlichen Verfahrens noch unnütz vergrößert wird. The main disadvantage of all the methods mentioned is the Necessity to carry out the hydrogenation at very high pressures and temperatures. This limits the volume and performance of autoclaves, which are complicated and requires expensive facilities; the hydrogen consumption and the risk of explosion increase; In addition, the high temperature leads to the caramelization of the glucose. In the end claim some of the known processes to carry out the hydrogenation in one uneconomical, flammable and explosive or toxic alcoholic-aqueous Medium, which increases the danger when using a pyrophoric nickel catalyst the procedure, which is not harmless in any case, is still uselessly enlarged.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe be- steht in der Beseitigung der genannten Nachteile durch Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung von Sorbit durch Hydrierung wäßriger Glukoselösungen in Gegenwart von Raney-Nickel als Katalysator unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hydrierung in turbulenter Strömung erfolgt, wobei der Wasserstoffdruck 8 bis 9 atü, die Temperatur 120 bis 128"C und die Katalysatorkonzentration 14 bis 150/,, bezogen auf das Glukosegewicht, beträgt. The object on which the invention is based is is about to be eliminated the disadvantages mentioned by developing a process for the production of sorbitol by hydrogenation of aqueous glucose solutions in the presence of Raney nickel as a catalyst under increased pressure and temperature. This object is achieved according to the invention solved in that the hydrogenation takes place in a turbulent flow, the hydrogen pressure 8 to 9 atmospheres, the temperature 120 to 128 "C and the catalyst concentration 14 to 150 / ,, based on the glucose weight.

Bevorzugt wird die Hydrierung in turbulenter Strömung, die durch die Reynolds-Zahlen ReM von 2300 bis 10 000 gekennzeichnet ist. The hydrogenation is preferred in a turbulent flow, which is carried out by the Reynolds numbers ReM is marked from 2300 to 10,000.

Die als Ausgangsstoff dienende Glukoselösung wird mit destilliertem Wasser unter Erwärmen auf 70 bis 75"C mit einem Gehalt an Hydratglukose von 55 bis 60°/o zubereitet und hierauf mit Kalkwasser bis zum pH 8,3 bis 8,5 alkalisiert. Das mit der erhaltenen Glukoselösung und dem Katalysator versetzte gasdichte Reaktionsgefäß bläst man zunächst mit Stickstoff und danach mit Wasserstoff durch. Die eigentliche Hydrierung dauert etwa 1,5 Stunden. The glucose solution used as the starting material is distilled with Water with heating to 70 to 75 "C with a hydrate glucose content of 55 to 60% prepared and then alkalized with lime water to a pH of 8.3 to 8.5. The gas-tight reaction vessel mixed with the glucose solution obtained and the catalyst one blows through first with nitrogen and then with hydrogen. The real one Hydrogenation takes about 1.5 hours.

Beispiel 1 In einem mit einem Schnellrührer versehenen l/4-l-Reaktionsgefäß werden 100 ml einer 56,31 g Glukose enthaltenden wäßrigen Lösung mit Kalkwasser auf den pH-Wert von 8,3 gebracht. Diesem Gemisch wird eine Raney-Nickel-Suspension, die 8,44 g Nickel bzw. Example 1 In a 1/4 liter reaction vessel equipped with a high-speed stirrer 100 ml of an aqueous solution containing 56.31 g of glucose with lime water brought to pH 8.3. A Raney nickel suspension is added to this mixture, the 8.44 g of nickel or

150/o Nickel vom Glukosegewicht enthält, zugegeben, dann der mit 2940 U/min laufende Rührer eingeschaltet und das Reaktionsgefäß mit in dessen Mantel eingeleitetem Dampf auf 120"C erhitzt. Die Hydrierung wird mit elektrolytisch hergestelltem Wasserstoff unter einem Druck von 8 bis 9 atü bei einer Temperatur von 128"C durchgeführt und ist innerhalb von 90 Minuten beendet. Die Sorbit-Ausbeute beträgt 97,6 0/o.150 / o nickel by glucose weight is added, then the one with 2940 RPM running stirrer switched on and the reaction vessel in its jacket Introduced steam heated to 120 "C. The hydrogenation is produced with electrolytically Hydrogen under a pressure of 8 to 9 atmospheres at a temperature of 128 "C carried out and is finished within 90 minutes. The sorbitol yield is 97.6%.

Beispiel 2 In dem Reaktionsgefäß gemäß Beispiel 1 wird eine wäßrige Lösung mit 62,75 g Glukose mit Kalkwasser auf den pH-Wert 8,5 gebracht und dem Gemisch regeneriertes Raney-Nickel in Pastenform mit 9,4 g Nickel bzw. 15 O/o Nickel vom Glukosegewicht zugegeben. Man hydriert nach Beispiel 1. Die Sorbit-Ausbeute beträgt 99,50/,. Example 2 In the reaction vessel according to Example 1 is an aqueous Solution with 62.75 g of glucose brought to pH 8.5 with lime water and the mixture regenerated Raney nickel in paste form with 9.4 g nickel or 15% nickel from Glucose weight added. It is hydrogenated according to Example 1. The sorbitol yield is 99.50 /.

Claims

Claim: Process for the production of sorbitol by hydrogenation aqueous glucose solution in the presence of Raney nickel as a catalyst under increased Pressure and elevated temperature, d u r c h characterized that the hydrogenation takes place in a turbulent flow, the hydrogen pressure being 8 to 9 atmospheres, the temperature 120 to 128 "C and the catalyst concentration 14 to 15 of based on the glucose weight, amounts to.