HU182734B - Process and apparatus for producing l-ascorbinic acid - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás és berendezés L-aszkorblnsav előállítására L-ketogulonsavból vagy annak származékaiból.

Ismeretes, hogy ha L-ketogulonsavat vagy annak származékait savval* például sósavval melegítjük, enol-laktonizácló megy végbe es L-aszkorbinsav keletkezik. Ismeretesek továbbá ennek a reakciónak olyan megvalósítási módjai,.amelyek során.

°C fölötti hőmérsékleten /2 265 121 számú amerikai egyesült államok-beli szabadalmi leírás/ éa nyomás alatt /2 190 167. számu amerikai egyesült államok-beli szabadalmi leírás/ dolgoznak^....................... .

Á szintézist savas közegben csak akkor lehet megfelelően végrehajtani, ha a reakcióidőt szűk határok között tartják, és a katalizátorként alkalmazott savat a reakció befejeződése után teljes mértékben eltávolítják. Minden savas enolizáció legfőbb problémáját a katalizátorként alkalmazott savnak a reakcióelegyből való eltávolítása jelenti* mivel az aszkorbinsav közel kvantitatív kikristályositasa ásványi savas környezetben nem hajtható végre.

Leírtak olyan eljárásokat, amelyek során- könnyen illó ásványi savként sósavat alkalmaztak. A sósavat a reakcióelegybői úgy távolitják el, hogy az enolizációs reakció előtt vagy után az elegyhez rövidszénláneú halogénezett szénhidrogéneket* rövidszénláneú alkoholokat és adott esetben aromás szénhidrogéneket adnak, és a sósavat és a vizet azeotrópos desztillációval eltávolítják. Az ászkorbihsavat azután ismert módon kristályosítják és tisztítják.

Az ismertetett szintézisek legfeljebb 90 %-os nyers aszkorbinsav hozammal hajthatók végre; a kapott sav tisztasága 9499 %.

--------- Az ismertetett eljárások hátrányai a hosszju reakcióidő és az, hogy emiatt nagy készüléktérfogat szükséges, a hidrogén-klorid eltávolításához használt azeotrópos rendszert fel kell dolgozni; a frakcionált desztilláció során a katalizátorkoncent ráció állandóan csökken, és alkohol hozzáadása esetén nagy meny nyiaégü alkil-halo^enid képződik, amelynek elszappanositáaa az eljárást még költségesebbé teszi.

Megkíséreltünk olyan eljárást kidolgozni, amellyel az L-ketogulonsav vagy származékai savval katalizált enolizáció-laktonizációja csekély energia- éa segédanyag-költség befektetésével, rövid reakcióidővel, nagy térfogatsebességgel és magas aszkorbinsav-kitermeléssel hajtható végre úgy, hogy az eljárás fő-lépései folyamatosan végrehajthatók legyenek és a katalizátor-sav elválasztását egyetlen segédanyag felhasználásával, kíméletesen és igen rövid idő alatt meg lehessen valósítani.

A találmány szerinti eljárás olyan folyamatos eljárás, amellyel az L-aszkorblnsav nagy kitermeléssel állítható elő úgy, hogy az ásványi savas oldatból a balogén-hidrogénsavat alakoktól segédanyag jelenlétében kidesztilláijuk, igy nyers aszkorhinsavat kapunk·-------------------------------- -------------— .....- — —

Az eljárás során az érintkezési időt az alkalmazott alkohol és az ásványi sav tartalmú enolizációs elegy között olyan rövidre kell csökkenteni, hogy az alkil-halogenidek képződését' közel teljesen meggátoljuk. A visszamaradó ásványi sav koncentrációját a lehető legkisebb értéken kell tartani, ellenkező esetben az ászkorbins'av nem kristályosodik kvantitative.

Az 1. ábra az eljárás foganatosítására alkalmas berende· zés sematikus vázlata.

-2182.734

A találmány szerinti eljárás végrehajtásához szükséges berendezés lényegében az alábbi egységekből áll: két csőreaktorból, mégpedig a 3 hőcserélőből és a 4 utóreagáltatóból. továbbá a hosszucsöves 9 bepárlóból és a töltőtestes 10 kolonnából.

A találmány szerinti berendezés az alábbiak szerint működik. Az enolizálandó, savas kiindulási elegyet az 1 keverőedényből a 2 adagolószivattyú segítségével a.3 hőcserélőbe tápláljuk. A 80-110 °C-ra f ütött 3,hőcser élőből az elegy a 4 utóreagáltatóba jut. A közeg áramlási sebességét a 3 hőcserélőben és a 4 utóreagáltatóban úgy szabályozzuk, hogy a reagáló molekulák tartózkodási ideje alapján közel dugó alakú áramlási profil alakuljon ki; ezzel a visszakeveredést akadályozzuk meg.

A fenti hőintervallumban a tartózkodási idő 5-15 perc, a túlnyomás 3-8 atmoszféra. A 4 utóreagáltatóból az elegy az 5 keverőkamrába kerül, amelybe a 6 tartályból a 7 adagolószivattyú segítségével folyamatosan n-butanolt adagolunk. Ennek hatására a reakcióelegy hőmérséklete azonnal lecsökken és további reakció nem megy végbe. A butanolos enolizátumot a nyomáscsökkentő.

szelepn at a hosszucsöves 9 bepárlóba vezetjük és ott csökkentett nyomáson azonnal bepároljuk, amikoris a gőz és a folyadék közötti egyensúlyi állapot kialakulását lehetőleg teljesen megakadályozzuk.

így a sósavnak több, mint 90 %-át távolítjuk el kevesebb, mint 1 másodperc bepárlási idő alatt. Ez az eredmény azért meglepő, mert a szokásos desztillációnál a butanol nem alkalmazható azeotróp-képzőként sósav eltávolítására.

A hosszucsöves 9 bepárlóhoz csatlakozik a töltőtestes 10 kolonna, amelyben az n-butanolt eltávolítjuk. A töltőtest 10 kolonnához csatlakozik az n-butanol visszanyerését szolgáló, önmagában ismert készüléksor: 11 leválasztó, 13 vákuumosatlakozóval ellátott 12 gyüjtőtartály és 16 szivattyú; a visszanyert n-butanolt a 18 nyil irányában elvezetjük a további felhasználáshoz. A töltőtestes 10 kolonnához csatlakozik továbbá a 14 centrifuga-csatlakozóval ellátott kristályosító 15 kaszkád, ahonnan 17 szivattyú áramoltatja az anyalugot a 19 nyil irányában további feldolgozáshoz.

A találmány jelentősége abban áll, hogy először sikerült folyamatos eljárást és berendezést kifejleszteni a fenti' célra; a találmány revén az enolizálás-laktonizáláa reakcióidejét jelentősen lehetett csökkenteni. .

A katalizátor-sav eltávolításához segédanyagként használt azeotrópképző n-butanol egyszerűen és majdnem kvantitative viszjszanyerheto; ahogy említettük, a művelet 1 másodpercnél rövidebb Idő alatt zajlik le. Minthogy emiatt csak rövid hőhatás éri a reakcióelegyet, melléktermékek, például halogénezett szénhidrogének vagy a megfelelő alkohol étere szinte egyáltalán nem képződik.

, Az enolizáló berendezés térfogata csekély, ugyanakkor az .elegy tartózkodási ideje rövid, áramlási sebessége nagy. Ennél' ifogva kis helyen, kevés munkaerővel valósíthatjuk meg a termelést.

! A találmányt az alábbi példákkal közelebbről ismertetjük.

1. példa

Óránként 10,78 kg diaceton-L-ketogulonsav és 5,39 kg 36 |&-os sósav szuszpenzióját a 2 adagolószivattyúval az 1 keverő-3182.734 edényből a 100 C-ra felfutott 3 hőcserélőbe, majd onnan az azonoa hőmérsékletű. 4 utóreagáltatóba vezetjük. A betáplálási sebesség 15,1 llter/óra, a tartózkodási idő 10 perc. A nyomáscsökkentő 8 szeleppel 6 att nyomást tartunk fenn. Az 5 keverokamrában a 7 adagolószivattyú segítségével 22 liter/óra mennyiségű n-butanolt adagolunk a reakcióelegyhez, amelyet ezt követően a hoaszucsöves 9 bepárlóba vezetünk. .Onnan a töltőtestes kolonnába kerül az elegy; a 9 bepárlőból, 10 kolonnából és leválasztóból álló szakaszban a nyomást 80-100 Hgmm, a hőmérsékletet 60-65 °C értéken tartjuk.

A nyers aszkorbinsavat a 10 kolonna fenéktermékeként kap juk. A terméket önmagában ismert módon feldolgozzuk és tisztítjuk. A berendezés óránként 6,2 kg /az elméleti hozam 92 %~a/ nyers, 96,5 %-os O-vitamint termel.

2. példa

Óránként 10/0 kg L-ketogulonsav és 5,35 liter 36 %-os sósav szuszpenziójat a 2 adagolószivattyúval az 1 keverőedényből a 100 °C-ra felfutott 3 hőcserélőbe, majd a 4 utóreagáltatóba tápláljuk. A betáplálási sebesség 15,0 liter/óra, a tartózkodási idő 10 perc. A nyomáscsökkentő 8 szeleppel 5,4 att nyomást állitunk be.-A 4 utóreagáltatóból kilépő enolizátumot az 5 keverőkamrába vezetjük* amelybe ugyanakkor a 6 tartályból a 7 adagolószivattyú segítségével óránként 22 liter n-butanolt adagolunk. A továbbiakban az 1. példa szerint járunk el.

A berendezés óránként 7,490 kg nyers /96,6 %-os/ aszkorbinsavat gyárt, ami az elméleti hozam 87 %-ának felel meg.

Claims (3)

1. Eljárás L-aszkorbinsav előállítására L-ketogulonsavból vagy annak származékaiból savval katalizált enolizáció-laktonizációval, nyomás alatt* 80 °C fölötti hőmérsékleten és az enolizálás után rövidszénláncú alkoholok adagolásával, azzal jellemezve, hogy az enolizációt és a laktonizáoiót folyamatosan hajtjuk végre csőreaktor-r'endszerben, amelyben a reagáló moleku Iák áramlási sebességének szabályozásával közel dugó’alakú áram· lási profilt alakítunk ki.

2. Az 1. igénypont szerinti .eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogj; a reakcióelegyhez az enolizációs-laktonizációs reakció után n-butanolt adunk, a reakcióelegyből ^illanatbepárlással a savat eltávolitjuk és az aszkorbinsavat es n-butanolt tartalmazó elegyet töltotestes kolonnában szétválasztva az aszkorbinsavat fenéktermékként, az n-butanolt fejtermékként nyerjük ki.

3. Berendezés az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítására, azzal jellemezve, hogy adagolószivattyúval /2/ ellátott hőcserélőből /3/ és utóreagáltatóból /4/ álló csőreaktor-rendszere, valamint adagolószivattyúval /7/ és nyomáscsökkentő szeleppel /8/ ellátott, az utóreagáltatóhoz /4/ csatlakozó keverőkamrája /5/ van. amelynek nyomáscsökkentő szelepéhez /8/ a kimenő oldalon töltotestes kolonnával /10/ felszerelt hosszúcsöves bepárló /9/ csatlakozik, és a töltőtestes kolonna /10/

-4182.734 után' az n-butanol visszanyerésére szolgáló leválasztó /11/, gyüjtőtartály /12/ és szivattyú /16/, valamint a kristályosító kaszkád /15/ van elrendezve.