KR820001173B1 - Method for refining saccharin sodium - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 방법을 실시하기 위한 장치도.A device diagram for practicing the method of the present invention.
본 발명은 유기물에 의하여 불순하게된 조삭카린-나트륨을 정제하기 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for purifying crude carbohydrate-sodium impure by organic matter.
팔버-그렘셈의 삭카린-나트륨합성법에서 톨루엔을 출발물질로 사용하여 삭카린-나트륨을 유기화합물에 의하여 불순화된 상태로 얻기 때문에, 이들 불순물을 화학적으로 반응시켜 이들을 침전 또는 결정화하여 분리시키는 것이 시도되었다. 그러나 이것은 삭카린-나트륨의 순도가 만족스럽지 못하고 상당한 경비가 드는 것이다.Since the saccharin-sodium synthesis method of Falber-Gremsem uses toluene as a starting material to obtain saccharin-sodium in an impure state by organic compounds, chemically reacting these impurities to precipitate or crystallize them Tried. However, this is not satisfactory in purity of saccharin-sodium and is a significant expense.
본 발명에서 상기 지적한 형태의 방법을 개량하므로서 높은 순도의 것을 얻을 수 있으면, 또한 대규모 공업적 사용에도 낮은 경비로 이 방법을 실시할 수 있다.If the high purity can be obtained by improving the method of the above-mentioned aspect in this invention, this method can be implemented at low cost also for large scale industrial use.
본 발명의 방법은 pH4.5-6.0(pH5.0-5.5가 바람직한다)으로 조정된 30-60%(바람직하기로는 40%)의 조삭카린-나트륨 수용액을 수직으로 정위(定位)되게하여 염화메틸렌으로 향류(向流)추출함을 특징으로 한다. 여기서 퍼센트는 결정중량을 기초로 한다.The method of the present invention allows the 30-60% (preferably 40%) of aqueous solution of crude caro-sodium adjusted to pH4.5-6.0 (preferably pH5.0-5.5) to vertically position chloride It is characterized by extracting countercurrent to methylene. Where percentages are based on crystal weight.
합성에서 나온 불순물이 수용성이므로, 본 발명에서는 이들 대부분의 유기불순물 특히 음식물과 결합하여 중독증상을 일으키는 불순물로 오르토톨루엔-설폰아미드가 삭카린-나트륨에 대하여 비교적 높은 구분비율을 가지므로 염화메틸렌으로 비교적 높은 비율로 용해시킬 수 있으며, 여기서 이들 향류 추출법에 의하여 염화메틸렌으로 분리하여 변환시킨 다음 분리된 염화-메틸렌을 증류하여 쉽게 분리시킬 수 있다. 삭카린-나트륨은 염화메틸렌에서 실제로 불용이며, 물은 염화메틸렌에서 극히 제한된 범위로 용해하며, 그러므로 물에 용해된 무시할 정도의 소량의 삭카린-나트륨은 염화메틸렌상으로 통과할 수 있다. 바꾸어 말하면 염화메틸렌은 삭카린-나트륨 수용액에서 제한된 범위로 용해할 수 있다. 그러므로 정제되고, 농축되거나 결정화된 삭카린-나트륨중에도 염화메틸렌은 결국 1ppm이하로 존재한다.Since impurities derived from synthesis are water-soluble, most of these organic impurities, especially foods, are associated with methylene chloride because ortho-toluene-sulfonamide has a relatively high division ratio with respect to saccharin-sodium. It can be dissolved at a high rate, where it can be separated and converted to methylene chloride by these countercurrent extraction methods, and then the separated methylene chloride can be easily separated by distillation. Zaccharin-sodium is practically insoluble in methylene chloride, water dissolves in methylene chloride in an extremely limited range, and therefore negligible small amounts of saccharin-sodium dissolved in water can pass through methylene chloride. In other words, methylene chloride can be dissolved in a limited range in an aqueous solution of saccharin-sodium. Therefore, even in purified, concentrated or crystallized saccharin-sodium, methylene chloride is finally below 1 ppm.
대규모 공업적으로 사용하기 위하여, 관련액체를 매우 강하게 교반할 필요가 있으며, 본 발명의 방법에 따라 간헐적 방법으로 유동장애판, 특히 향류중에 놓인 체 또는 패킹재를 통하여 이들을 유동시켜서 향류 추출되도록 서로 통과시킨 액체를 유화시키므로서 얻는다. 간헐유동은 100-200간헐진동이 좋으며, 최적진동주파수와 진폭은 유동 장애판에서 형성된 물방울 구조를, 예를들어 추출탑의 유리벽을 통하여 시각적으로 관찰한 다음, 물방울 분포가 단일하고 정묘하게 될때까지 주파수와 진폭을 조정하여 시행착오로 쉽게 측정할 수 있다. 이러한 경우에는 평형상태가 1-2시간 경과할 때까지 유지되지 않는 사실을 계산해야 한다.For large scale industrial use, it is necessary to stir the relevant liquids very vigorously and, in accordance with the method of the present invention, flow them through a flow barrier plate, in particular through a sieve or packing material placed in countercurrent, in an intermittent manner so as to pass countercurrent to each other. Obtained by emulsifying the prepared liquid. Intermittent flow is good for 100-200 intermittent vibrations, and the optimum vibration frequency and amplitude are visually observed through the droplet structure formed in the flow barrier plate, for example through the glass wall of the extraction tower, and then the distribution of droplets becomes single and delicate. The frequency and amplitude can be adjusted up to and measured easily by trial and error. In this case, the fact that equilibrium is not maintained until 1-2 hours must be calculated.
함께 관여한 액체의 향류추출은 15-22℃(바람직하기는 20℃)의 온도에서 행하는 것이 적당한다.The countercurrent extraction of the liquids involved together is preferably carried out at a temperature of 15-22 ° C. (preferably 20 ° C.).
조용액의 액체 통과량에 비하여 수율, 가격과 순도가 최적인 염화메틸렌의 액체통과량은 조용액의 액체통과량의 2-3배(40%조용액의 경우는 2.5배)인 것이 바람직하다. 항류추출은 단계적으로 다수의 순서에 접속된 추출 탑에서 행할 수 있다. 그러나 장치에 요하는 경비는 유일한 추출 탑을 사용하면 감소된다. 연속방법에서 유일한 추출 탑이 불충분하면, 조용액과 염화메틸렌을 밀폐회로에서 항류추출을 받게할 수 있다. 그러나 조용액을 연속방법으로 유동시키거나, 또 염화메틸렌만을 순환시켜 다시 동일 추출탑을 통하여 유동시킬 수 있다. 염화메틸렌이 순환하여 유동하면, 이 염화메틸렌이 복귀할 때 증류에 의하여 정제하므로서, 남김없이 추출하는데 특히 접합하다. 이 경우 증류에 의한 정제는 각 순환에서나 오르토톨루엔-설폰아미드에 의한 염화메틸렌의 포화도에 의존하므로 각 n-번의 순환에서 행할 수 있다.It is preferable that the liquid passage amount of methylene chloride, which is optimum in yield, price, and purity compared to the liquid passage amount of the crude solution, is 2-3 times the liquid passage amount of the crude solution (2.5 times in the case of 40% crude solution). Countercurrent extraction can be carried out in stages in extraction towers connected in multiple orders. But the cost to the device is reduced by using a unique extraction tower. If the only extraction tower in the continuous process is insufficient, the crude solution and methylene chloride can be subjected to countercurrent extraction in a closed circuit. However, the crude solution can be flowed in a continuous manner, or only methylene chloride can be circulated to flow again through the same extraction column. When methylene chloride circulates and flows, the methylene chloride is purified by distillation when the methylene chloride returns, and thus it is particularly bonded for extraction. In this case, purification by distillation can be carried out in each cycle or in each n-cycle because it depends on the saturation of methylene chloride with orthotoluene-sulfonamide.
수용액으로부터 결정화할 수 있는 삭카린-나트륨의 유기불순물 함유율이 1ppm이하로 될때까지 항류추출을 반복한다.Anti-extraction is repeated until the content of organic impurities of saccharin-sodium that can be crystallized from an aqueous solution is 1 ppm or less.
어떤 경우에 염화메틸렌은 산성 불순물을 함유하며, 이들을 향류추출과정에서 제거하기 위하여는, 0.2-1.0%(바림직하기로는 0.5%)의 탄산칼륨을 증류하는 동안 염화메틸렌에 첨가한다. 탄산칼륨은 산성 불순물과 결합하므로서, 이들 산성 불순물은 유출물중에 통과하지 못한다.In some cases methylene chloride contains acidic impurities, and in order to remove them from the countercurrent extraction, 0.2-1.0% (preferably 0.5%) of potassium carbonate is added to the methylene chloride during distillation. Since potassium carbonate binds with acidic impurities, these acidic impurities do not pass through the effluent.
본 발명의 방법은 조용액에 용해된 조삭카린-나트륨에 사용할 수 있으며, 이 용해를 위해 염이 제거된 물을 사용하는 것이 좋고, 산염은 pH값을 조정하는데 사용할 수 있다. 또한 본 발명의 방법은 공지합성법 예를들어 마우미법에 의하여 제조된 조삭카린-나트륨에도 사용할 수 있으며, 특히 팔버그-렘센법에 의하여 합성된 조삭카린-나트륨에 사용하면 좋다. 상기 조용액 형태에서 조용액의 pH값과 농도를 조정하여 팔버그-렘센법에 의한 삭카린-나트륨 합성법에 의하여 얻은 조삭카린-나트륨 수용액을 조용액으로 사용하는 것이 유익하다. 이 경우 팔버그-렘센법에 의하여 생성된 조삭카린-나트륨 수용액을 결정하는 것에 불필요하고, 본 발명의 방법에 따른 정제된 삭카린-나트륨은 농축후 결정해야 한다.The method of the present invention can be used for crude caro-sodium dissolved in a crude solution, and for this dissolution it is preferable to use desalted water, and the acid salt can be used to adjust the pH value. In addition, the method of the present invention can also be used for crude sodium-sodium prepared by a known synthesis method, for example, Maumi's method, in particular for crude sodium-sodium synthesized by the Falberg-Remsen method. In the crude solution form, it is advantageous to adjust the pH value and the concentration of the crude solution to use the crude aqueous solution of saccharin-sodium obtained by the saccharin-sodium synthesis method by the Falberg-Remsen method as the crude solution. In this case, it is not necessary to determine the aqueous solution of crude carbohydrate-sodium produced by the Falberg-Remsen method, and the purified saccharin-sodium according to the method of the present invention should be determined after concentration.
본 발명의 방법의 실시를 나타낸 도면으로 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT The present invention will be described in detail with reference to the implementation of the method of the present invention.
본 장치는 세개의 저장탱크(1),(2),(3), 분리탱크(4), 교반기(5)와 가열기(6)가 장치된 조정탱크(7), 가열기(10),(11)을 갖는 두 개의 증발기(8)과 (9), 냉각쟈켓(12)와 교반기(13)이 설치된 결정탱크(14), 두개의 응축기(15),(16), 간헐유동발생기(17)와 유동장애판인 체(18)가 설치된 추출탑(19), 분리기(20), 건조기(21)과 두 개의 펌프(23),(24)로 되어있다.The device is equipped with three storage tanks (1), (2) and (3), a separation tank (4), a control tank (7) equipped with a stirrer (5) and a heater (6), a heater (10), and (11). Two evaporators (8) and (9), a crystal tank (14) equipped with a cooling jacket (12) and an agitator (13), two condensers (15) and (16), an intermittent flow generator (17) and
추출탑은 길이 7m의 수직으로 위치한 유리관(22)으로 되어있고, 이 위에 유동에 대하여 직각으로 70체판(18)이 설치되어 있다. 유리관의 내부 횡단면은 원형이고, 직경은 225mm이다. 유리관상부와 하부에 분리용기(30),(31)이 설치되어 있으며, 하부분리용기(31)의 저면에 연결구(32)가 설치되어 있는데, 이 연결구에 편심구동기(29)에 의하여 간헐적으로 구동가능한 벨로우즈형 펌프(28)의 압력방향이 개구(開口)되어 있다. 진동주파수는 핸들(25)에 의하여 분당 100-200의 간헐유동으로 조절할 수 있으며, 벨로우즈형 펌프(28)의 스트록은 핸들(26)로 20-300cc로 조절할 수 있다. 벨로우즈형 펌프(28)의 작동결과를 인하여 간헐유동은 유리관(22)의 액체기둥상에 나타나고, 이의 성분을 간헐적으로 체판(28)을 통하여 유동하고, 또 이에 유화된다. 원하는 정제작용은 매우 강한 유화작용으로 이루어지며, 핸들(25)과 (26)을 사용한 최적의 진폭과 진동주파수는 시행착오에 의하여 얻는다. 후술한 조작에서 선택한 조건은 분당 150맥동과 40cc의 양수력으로 조정한다. 본 장치의 나머지 부분은 후술한 조작공정에 따라 설명한다.The extraction tower is composed of a
팔버그-렘센법으로 삭카린-나트륨을 합성하여 얻은 조삭카린-나트륨 수용액으로 조정탱크(7)에 채우고, 탱크함유물을 교반기(5)로 일정하게 교반한 염산을 첨가하여 pH5로 조정하고, 또 가열기(6)로 온도를 20℃로 조절한다. 조정탱크(7)의 함유물을 마무리하고 pH5와 온도 20℃로 계속하여 재조정하며, 조정탱크의 조정된 함유물이 조용액이다. 조용액은 용액 100kg당 40kg의 결정성 삭카린-나트륨을 함유하며, 조용액은 조합펌프(23)에 의하여 시간당 354리터의 유속으로 하부에서 상부로 추출탑(19)내를 유통하고, 다음 조용액은 정제된 형태로 저장탱크(2)로 공급된다.Fill the crude tank (7) with a crude aqueous solution of saccharin-sodium obtained by synthesizing Zaccharin-sodium by the Falberg-Remsen method, and adjust the pH to pH 5 by adding hydrochloric acid which is constantly stirred with a stirrer (5), Moreover, the temperature is adjusted to 20 degreeC with the heater 6. The contents of the adjustment tank 7 are finished and continuously readjusted to pH 5 and a temperature of 20 ° C., and the adjusted content of the adjustment tank is a crude solution. The crude solution contains 40 kg of crystalline saccharin-sodium per 100 kg of solution, and the crude solution is circulated in the
저장탱크(1)에 증류에 의하여 정제된 염화메틸렌을 채우고, 저장탱크(1)의 염화메틸렌은 온도를 18℃로 유지하고, 또 조합펌프(24)에 의하여 시간당 885리터의 유속으로 상부에서 하부로 추출탑(19)내를 유동한다. 즉 이는 조용액에 대하여 향류하여 유동하고, 증류기(8)로 공급된다. 추출탑(19)에서 서로 반대로 흐르는 두 액체는 체판(18)의 작용과 간헐유동발생기(17)에 의한 간헐적 압력 처리하에 유화액으로 혼합되며, 서로 비중이 다르기 때문에, 조용액은 상부에서 유화액으로 분리되고, 또 염화메틸렌은 하부에서 유화액으로부터 분리된다.The methylene chloride purified by distillation is charged to the
추출탑 상부에서 유출되는 조용액은 저장탱크(2)로 통과하고, 저장탱크(2)에서 정제된 조용액은 증발기(9)에 공급된다. 물과 소량의 염화메틸렌으로된 유출물은 응축기(16)에서 응축되고 분리탱크(4)에서 분리된다. 염화메틸렌은 저장탱크(1)에 공급되는 반면에 물은 도면에 도시되지 않은 직렬로 접속된 삭카린-나트륨의 연결된 합성장치로 공급된다.The crude solution flowing out of the top of the extraction tower passes through the storage tank (2), the crude solution purified in the storage tank (2) is supplied to the evaporator (9). The effluent of water and a small amount of methylene chloride is condensed in the condenser 16 and separated in the separating tank 4. Methylene chloride is supplied to the
증발기(9)에서 증류잔유물은 결정화 탱크로 통과하며, 여기서 정제된 삭카린-나트륨은 결정되고, 다음이 삭카린-나트륨은 분리기(20)에서 모액과 분리된다. 모액은 도면에 도시되지 않은 직렬로 접속된 삭카린-나트륨의 합성장치로 송환되는 반면에 분리된 결정은 건조기(21)로 통과하며, 여기서 결정은 건조된후 최종생성물로서 배출된다.In the evaporator 9, the distillation residue passes through the crystallization tank, where the purified saccharin-sodium is determined and then the saccharin-sodium is separated from the mother liquor in the
추출탑의 하부에서 유출되는 염화메틸렌은 증발기(8)에서 증류에 의하여 정제되며, 증류액은 응축기(15)에서 응축되고, 중간생성물로 저장탱크(3)에 저장된후 저장탱크(1)로 송환된다. 증류잔유물은 버리며, 0.5%탄산칼륨을 일정량의 염화메틸렌이 증발되는 증발기(8)에 일정하게 공급하여 염화메틸렌으로부터 어떠한 산성불순물을 분리시킨다.The methylene chloride flowing out of the bottom of the extraction tower is purified by distillation in the evaporator (8), the distillate is condensed in the condenser (15), stored in the storage tank (3) as intermediate products and then returned to the storage tank (1). do. The distillation residue is discarded and 0.5% potassium carbonate is constantly supplied to the evaporator 8 in which a certain amount of methylene chloride is evaporated to separate any acidic impurities from the methylene chloride.
상기 조작으로 시간당 167kg의 결정화된 삭카린-나트륨을 얻는다.This operation yields 167 kg of crystallized saccharin-sodium per hour.
조용액은 불순물로서 50ppm의 오르토톨루엔-설폰아미드를 함유하며, 얻는 순수 삭카린-나트륨은 1ppm이하의 불순물을 함유한다.The crude solution contains 50 ppm orthotoluene-sulfonamide as impurities, and the pure saccharin-sodium obtained contains impurities of 1 ppm or less.
상술한 공정을 변형하여 소량이 조용액 충전물에 순환시켜 정제할 수 있으며, 이를 위해 추출탑내를 통과한 조용액을 점선으로 도시된 결합도관(27)을 경유하여 저장탱크(2)에서 다시 조정탱크(7)로 송환시키며, 또 조정탱크(7)에서 pH값과 온도를 최소값으로 재조정한다. 다시 이를 조합펌프(23)에 의하여 다시 추출탑을 통하여 유동시킨 다음 계속하여 원하는 순도를 얻을때까지 순환시킨다. 다음 정제된 조용액을 저장탱크(2)에서 증발기(9)에 공급한다.By modifying the above-described process, a small amount can be circulated in the crude solution filling to purify. For this purpose, the crude solution passed through the extraction column is re-adjusted in the
순환을 송입시마다 조작하는 것이 가능하나 연속적인 방법이 좋다. 이때 정제된 조용액의 일부는 저장탱크(2)에서 조정탱크(7)로 송환되고, 잔유물은 저장탱크(2)에서 증발기(9)로 직접 통과한다. 조정탱크(7)에서 손실량은 새로운 조용액을 더 공급하므로서 좋게 된다.The circulation can be manipulated at every feed, but a continuous method is preferred. At this time, a part of the purified crude solution is returned from the storage tank (2) to the adjustment tank (7), the residue passes directly from the storage tank (2) to the evaporator (9). The loss in the adjustment tank 7 is good by supplying more fresh crude solution.
얻은 정제 삭카린-나트륨의 순도가 충분치 못하면, 저장탱크(2)에서 조정탱크(7)로 송환된 조용액의 양이 증가되어 역으로 전체 설비에서 통과량의 손실을 가져온다.If the purity of the purified saccharin-sodium obtained is not sufficient, the amount of crude solution returned from the
본 발명을 실시예를 들어 설명하면 다음과 같으며 이는 본 발명의 범위를 제한하지는 않는다.The present invention will be described with reference to the following examples, which do not limit the scope of the present invention.
[실시예]EXAMPLE
조용액을 750kg의 물에 용해되어 있는 총 250g의 오르토톨루엔-설폰아미드에 의하여 오염된 500kg의 삭카린-나트륨으로 구성하고, 100리터의 염화메틸렌을 용제로서 사용한다. 두 충전물을 실험설비의 추출탑으로 3시간 동안 향류로 순환시킨다. 실험설비를 전술한 제조설비와 같이 구성하고 조작한다. 단지 전술한 설비보다 소규모로 구성한다. 실험운전시, 조용액을 도면의 결합도관(27)에 의하여 조정탱크로 송환시킨 다음, 다시 추출탑으로 유동시킨다. 염화메틸렌을 3시간동안 3-5회 증발시키고, 또 조용액을 3시간 동안 2-3의 추출탑으로 통과시킨다. 3시간 경과후, 조용액을 저장탱크(2)에 상당하는 저장탱크에 수집하고, 다음 정제된 조용액을 도면으로 상술한 바와같이 증류, 결정 및 건조하면 1ppm이하의 오르토톨루엔-설폰아미드를 함유하는 정제된 결정성 삭카린-나트륨을 얻는다. 결정후 남은 모액을 상기 도면으로 서술한 바와같이 정제하려고하는 다음의 삭카린-나트륨용액 충전물에 첨가할 수 있다.The crude solution consists of 500 kg of saccharin-sodium contaminated with a total of 250 g of orthotoluene-sulfonamide dissolved in 750 kg of water, using 100 liters of methylene chloride as a solvent. Both charges are circulated countercurrent for three hours to the extraction tower of the experimental plant. The experimental facility is constructed and operated in the same manner as the above-mentioned manufacturing facility. It is configured on a smaller scale than just the equipment described above. During the experimental operation, the crude solution is returned to the adjustment tank by the
Claims (1)
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