PL64854B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 29. II. 1972 64854 KI. 12 o, 15 MKP C 07 c, 59/38 UKD Twórca wynalazku: Romuald Bogoczek Wlasciciel patentu: Politechnika Slaska im. W. Pstrowskiego, Gliwice (Polska) Sposób otrzymywania alifatycznych kwasów hydroksy- lub ketohydroksymonokarboksylowych 10 Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywa¬ nia rozpuszczalnych w wodzie alifatycznych kwasów hydroksymonokarboksylowych lub keto-hydroksy- monokarboksylowych, które sa pierwszymi kwasny¬ mi produktami w lancuchowej reakcji utleniania srodkami chemicznymi lub elektrochemicznymi monocukrów, dwucukrów lub heksytoli.Sposób wedlug wynalazku nawiazuje do polskich opisów patentowych nr 56362 i 56772, gdzie surowiec weglowodanowy utlenia sie w sposób czesciowy i ewentualnie ciagly, z jednoczesnym usuwaniem powstajacych kwasów ze srodowiska reakcji za pomoca zywic jonowymiennych.Sposoby te posiadaja swoje niedogodnosci, wy¬ nikajace m. in. stad, ze w iroztworze musi istniec 15 pewna dosc znaczna koncentracja powstalego kwa¬ su, aby proces sorpcji na jonitach umieszczonych poza reaktorem lub w saimym reaktorze, mógl prze¬ biegac sprawnie. W zwiazku ze stosunkowo mala zdolnoscia wymienna zywic anionowymiennyeh nie przewyzszajaca na ogól jednego gramprównowaz- nika na litr zywicy ilosc stosowanej zywicy w sto¬ sunku do roztworu utlenianego jest tak duza, ze utrudnia prowadzenie procesu technologicznego.Szczególne utrudnienia powstaja w izwiazku z tym, gdy utlenianie przeprowadza sie na drodze elektro¬ litycznej w elektrolizerze, gdzie znaczna objetosc musza zajmowac elektrody. Niezaleznie od tego sposoby te wymagaja zuzywania znacznych ilosci 20 25 so pomocniczych surowców przy regeneracji zlóz sorp¬ cyjnych.Wymienione niedogodnosci usuwa sposób wedlug wynalazku. Istota sposobu wedlug wynalazku jest wyprowadzanie kwasnych produktów reakcji ze srodowiska reakcji na zewnatrz poprzez pólprze- puszczalne blony jonowymienne z wykorzystaniem zjawiska elektrodializy, a to w czasie, kiedy wciaz trwa proces utleniania. Samo usuwanie kwasów z roztworów poreakcyjnych za pomoca elektrodia¬ lizy jonowymiennej nie jest nowe, wynalazkiem jest prowadzenie tego procesu jednoczesnie z trwa¬ jacym procesem utlenienia a to tak, aby proces utlenienia byl wolniejszy niz proces usuwania kwa¬ su z roztworu reakcyjnego, co udaje sie regulowac przez odpowiednio zwolniona szybkosc dostarczania utleniacza.Sposób ten najlepiej mozna przeprowadzic za po¬ moca urzadzenia, istota którego jest przedstawiona na fig. 1. Reaktor 1 który moze byc zarówno typo¬ wym reaktorem stosowanym w przemysle chemicz¬ nym lub elektrolizerem, w zaleznosci od tego, czy stosowany utleniacz jest utleniaczem chemicznym, najlepiej niejonowym, lub elektrochemicznym, jest wyposazany dodatkowo w membrane anionitowa 2 i membrane kationitowa 3, w mieszadlo oraz elek¬ trody 4 i 5 wytwarzajace pole elektryczne zgodnie z charakterystyka membran jonowymiennych.W procesie przebiegajacym wedlug wynalazku 6485464854 do reaktora dochodzi stale surowiec weglowoda¬ nowy ze zbiornika 6 jak równiez dochodzi odpo¬ wiednio dobrany utleniacz ze zbiornika 7. Na sku¬ tek zachodzacej reakcji utleniania, powstaje w mie¬ szaninie reakcyjnej kwas, który wedruje w ist¬ niejacym polu elektrycznym w kierunku aniono- wymiennej membrany 2, przez która przenika do przestrzeni pazamembranowej i skad nastepnie zo¬ staje w postaci roztworu odprowadzony do odbie¬ ralnika produktu 8. Kationy obecne ewentualnie wvroztworze reakcyjnym wedruja w kierunku mem¬ brany 5, przez która przenikaja i zostaja z reaktora odprowadzone jako roztwór wodorotlenków metali do zbiornika 9.Szybkosc dozowania utleniacza do reaktora po¬ winna byc poczatkowo wielokrotnie mniejsza od ekwiwalentnej szybkosci dozowania innych surow¬ ców, tak aby w roztworze znajdowal sie stale duzy nadmiar nieutlenionego weglowodanu lub alkoholu wielowodorotlenowego.Z przestrzeni pozamembranowej odprowadza sie roztwór produktów, który zuzytkowuje sie zgodnie z jego przeznaczeniem.W szczególnosci sposobem wedlug wynalazku otrzymuje sie kwas 2-keto-L-gulonowy lub jego analogi, kwas D-guilonowy lub jego izomery lub kwas laktobionowy i jego analogi, przez utlenienie L-sorbozy lub jej analogów, D-glikozy lub jej izo¬ merów, laktozy lub innych redukujacych dwucu- krów, wzglednie ich mieszanin, przy czym utle¬ niaczami sa znane utleniacze chemiczne lub elektro¬ chemiczne, z tym, ze surowiec utlenia sie w sposób parcjalny utrzymujac w mieszaninie reakcyjnej wielokrotnie wyzsze stezenie surowca weglowoda¬ nowego od stezenia powstajacego produktu, który zostaje in statu nasoendi usuwany ze srodowiska reakcyjnego na drodze elektrodializy jonowymien¬ nej.Przyklad I. W uproszczonym aparacie do elektrodializy o róznicy potencjalów elektrod 2,1 V, oddzielonych para jonowymiennych blon pólprze- puszczalnych typu Zerolit K-20 i .Zerolit A-20, umieszczono 400 ml 10%-wego wodnego roztworu D-mannozy. Do roztworu dodano 15 j* katalizatora platynowego, stanowiacego platyne osadzona w 5-ciu procentach na weglu aktywnym, po czym roztwór zaczeto intensywnie mieszac. Roztwór ogirzano do 65 °C, i utrzymujac taka temperature, wkraplano z predkoscia 5 ml na godzine, 25 ml perhydroLU.Jednoczesnie odprowadzano z komory amonitowej, oddzielonej od roztworu reakcyjnego membrana anionowymienna, roztwór wodny kwasu D-manno- nowego, z predkoscia okolo 280 ml na godzine. Pro¬ ces ten prowadzono przez szesc godzin. Po tym czasie stezenie mannozy w roztworze utlenianym bylo bliskie zeru procent, a wodnego roztworu kwa¬ su D-mannonowego oznaczonego alkalimetrycznie otrzymano okolo 1700 ml o stezeniu okolo 2,2%. 10 15 20 25 35 40 45 50 55 Roztwór ten zawieral okolo 37 g kwasu D-manno¬ nowego, co wynosi okolo 95°/o wydajnosci teore¬ tycznej.Przyklad II. W urzadzeniu podobnym jak w przykladzie I, lecz o róznicy potencjalów elektrod 3,2 V umieszczono okolo 370 ml 5°/o-owego roztworu wodnego D-fruktozy. Po dodaniu do roztworu 10 g 7% katalizatora palladowego którego nosnikiem byl wegiel aktywny, zaczeto roztwór mieszac. Po ogrzaniu roztworu do temperatury okolo 50°C za¬ czeto wkraplac 15% roztwór wodny nadtlenku wo¬ doru w calkowitej ilosci okolo 55 ml, z predkoscia okolo 20 ml na godzine. Jednoczesnie W prze¬ strzeni poza membrana anionitowa przeplywal roz¬ twór, który usuwal na zewnatrz okolo 1% roztwór kwasu 2-keto-D-glikonowego. Po uplywie okolo czterech godzin proces przerwano, gdyz w roztwo¬ rze reakcyjnym wyczerpala sie fruktoza. Otrzy¬ mano okolo 1800 ml roztworu anolitowego zawiera¬ jacego prawie 18 g kwasu 2-keto-D-glikonowego, co przewyzsza 90% wydajnosci teoretycznej.Przyklad III. W urzadzeniu jak w przykla¬ dzie I, stosujac surowce i temperature jak w przy- dzie II prowadzono proces w sposób ciagly. To zna¬ czy do reaktora dozowano wciaz 5% roztwór D-fruktozy z predkoscia 100 ml na godzine jak równiez 30% (roztwór nadtlenku wodoru z pred¬ koscia 7 ml na godzine. Odbierano równoczesnie roatwór anolitowy z predkoscia okolo 450 ml na godzine, o stezeniu okolo 1,2%. W ten sposób pro¬ wadzono proces przez 10 godzin, otrzymujac kwas 2-keto-D-glikonowy w postaci rozcienczonego roz¬ tworu wodnego z wydajnoscia ok. 92% teorii. Dal¬ sze prowadzenie procesu wymagalo stosowania fruktozy bardziej stezonej z uwagi na przyrost objetosci roztworu w reaktorze. PL PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób otrzymywania elifatycznych kwasów hy- drcksy- lub ketohydroksymonokarboksylowych przez utlenienie monooukrów, dwucufcrów lub he- ksytoli chemicznymi lub elektrochemicznymi srod¬ kami utleniajacymi, gdzie powstajacy kwas usuwa sie z roztworu na drodze elektrodializy jonowy¬ miennej, znamienny tym, ze reakcje utleniania przeprowadza sie w elektrodializatorze jonowy¬ miennym zacpatrzonym w membrany amonitowe z predkoscia mniejsza niz odbywa sie transport jonów przez membrany jonitowe, przy czym po¬ wstajacy w mieszaninie reakcyjnej -kwas hydroksy- lub ketonydroksymonokarboksyIowy jest usuwany przez membrany ze srodowiska reakcyjnego w po¬ staci roztworu bezposrednio po jego wytworzeniu, jeszcze w czasie trwania reakcji utlenienia pozosta¬ lego surowca.KI. 12 o, 15 64854 MKP C 07 o, 59/38 6 r / A 1® ^ 1 H i m 1 2 A fexH I H ^^^ \ 7 r 5 sj$r K r rai *r~*\ H i 1 ¦ r* 1 » i 8 1 9 r / / i FigJ PL PL