古龙酸及其钠盐结晶技术研究及应用（论文） .pdf

古龙酸及其钠盐结晶技术研究及应用 李健 宋金虎 韩睿超 甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司 兰州7 3 0 0 7 0 摘要 采用激光法分别测定了古龙酸 古龙酸钠在纯水和工业介质中的溶解度 用降温法分别标绘了 相应的介稳区宽度 对比了纯水溶液和含主要工业杂质山梨醇 草酸 戊酸溶液超溶解度曲线的变化情况 结果表明 杂质的存在导致溶解度下降 超溶解度上升 并使超溶解度曲线局部 肿胀 运用实验数据对 某制药企业维生素车间的古龙酸分离及回收工段蒸发结晶设备进行设计改造 改造后产品纯度提高 总投资 节省约3 0 关键词 古龙酸 古龙酸钠 超溶解度 介稳区宽度 分离 蒸发结晶 改造 中图分类号 t q 4 6 0 6文献标识码 a 文章编号 1 0 0 6 2 5 1 3 2 0 1 3 0 4 0 1 4 9 0 3 t h er e s e a r c ha n da p p l i c a t i o no nt h ec r y s t a l l i z a t i o n t e c h n i q u e so fg l u o n i ca c i da n di t ss o d i u ms a l t l ij i a n s o n gj i n h u h a nr u i c h a o l a n p e ct e c h n o l o g i e sl i m i t e d l a n z h o u7 3 0 0 7 0 a b s t r a c t t h es o l u b i l i t yo fg u l o n i ca c i da n di t ss o d i u ms a l ti np u r ew a t e ra n di n d u s t r i mm e d i aw e r ec o m p a r e db yl a s e r m o n i t o r i n go b s e r v a t i o nt e c h n i q u e t h ei n d u s t r i a lm e d i am a i n l yc o n t a i n ss o r b i t a l o x a l i ca c i da n dp e n t a n o i ca c i d r e s u i ts h o wt h a ti m p u r i t i e sc a u s e ss o l u b i l i t yd e c r e a s i n g s u p e r s o l u b i l i t yr i s i n g t h ec u r v ew a sp a r t i a l l ys w o l l e n t h er e s u i t sw e r eu s e di nr e d e s i g nt h ee v a p o r a t i o na n dc r y s t a l l i z a t i o ne q u i p m e n ti ns e p a r a t i o na n dr e c y c l i n gg u l o n i ca c i do f v i t a m i np r o d u c t i o nl i n e t h ep u r i t yo fp r o d u c t i o nw a sr a i s e da n dt o t a li n v e s t i g a t i o ns a v i n g sw a sa b o u t3 0 k e yw o r d s g u l o n i ca c i d s o d i u mg u l o n i e s u p e r s o l u b i l i t y m e t a s t a b l ez o n ew i d t h s e p a r a t i o n e v a p o r a t i o na n d v r y s t a l l i z a t i o n t r a n s f o r m s 古龙酸 1o 为两步发酵法生产v c 的中间体 发酵液中还含有大量的菌体蛋白和其他酸类 分 离纯化古龙酸及从母液中回收古龙酸成为v c 生 产中节能减排 降低成本的关键步骤 其品质直 接决定了后续v c 产品的品质 传统分离方法为 将发酵液升温沉降后经过离心纯化后将母液经多 级蒸发浓缩后降温结晶 能耗高 产品质量不 佳 结晶母液处理方面 不同企业采取焚烧 制 取低附加值产品和提取古龙酸等不同措施 2 随 着市场竞争的日趋激烈 回收古龙酸将成为发展 趋势 因此回收工艺和回收设备的研究应得到足 够的重视 目前已经有一定的专利技术和工业化 应用实例 但回收率和经济性仍有很大发展 空间 结晶是一种耗能低 产品分离纯度高的化工 分离手段 同时结晶也是一个相对较复杂的传热 收稿日期 2 0 1 3 0 5 1 7 通讯作者 作者简介 李健 男 工程师 硕士 主要从事蒸发 结晶工艺开发及系统设计 结晶设备c f d 模拟和工业放大研究 万方数据 传质过程 因此准确获取结晶过程的热力学等基 础数据对结晶过程设计起着至关重要的作用 本文通过研究影响古龙酸及其钠盐结晶技术的关 键因素为基础 进而对工业装置进行设计改造 取得了良好效果 1 古龙酸及钠盐结晶热力学数据测定 1 1 试验药品及仪器 古龙酸 改造项目车间提供 古龙酸钠 改 造项目车问提供 山梨醇 郑州郑亚化工 草 酸 天津化学试剂厂 戊酸 天津化学试剂厂 去离子水 超级恒温器 c s 5 0 1 型 重庆试验设 备厂 数显h e n e 激光器 郑州大学激光研究 所 电接点玻璃水银温度计 e h 温度变送器 精度调节为0 0 1 1 l 玻璃夹套带冷凝头结 晶槽 定制于天津友丰玻璃技术有限公司 真空 泵 2 x z 一2 型旋片式真空泵 上海德英真空照明 设备有限公司 电子天平 j a 5 0 0 3 一n 上海精 密科学仪器有限公司 1 2 实验原理h 1 将一定量溶剂中缓慢加入一定量溶质 溶质 在长时间 3 h 左右 不溶化时认为溶液达到溶解 平衡状态 记下此时的温度和单位溶剂 通常为 1 0 0 9 下溶解的溶质的质量 即为该温度下的平 衡溶解度 用激光器判定溶质是否完全溶解 当 通过单位厚度溶液的激光数值衰减到某数值时即 可认为溶质完全溶解 本实验值大约在2 1 0 0 左 右 精度在1 m g 以内 1 3 实验步骤 1 按照图1 所示连接装置 调节超级恒温 槽3 水温到指定温度 按实际溶液中各项指标配 制标准溶液备用 2 称取6 0 0 9 精确到0 0 0 0 1 9 去离子水 放入结晶槽6 中 加装冷凝装置5 开启冷凝水 准确称取一定量的古龙酸放人结晶槽 3 升温 开始升温可较快 约0 5 k 1 0 m i n 当接近溶解温度时缓漫升温 约0 1 k 1 5 m i n 至完全溶解 通过观察激光接收器7 数 值 记录这时的溶解温度 4 反复测定三次 取平均值 确定此温度 下的溶解度 5 将多个温度下的实验数据标绘成溶解度 曲线 并采用降温方法测定并标绘超溶解度曲 线 降温速度约为 0 1 k 1 5 m i n 6 占龙酸在标准溶液中的溶解度按 1 一 5 步骤进行 7 古龙酸钠在纯水溶液和标准溶液中的溶 解度按 1 一 6 步骤进行 图1 实验装置示意图 f i g 1e x p e r i m e n t a ls c h e m a t i cd r a w i n g 1 4 溶解度和超溶解度曲线的标绘 将古龙酸在纯水和实际溶液下实验测得的数 据标绘成溶解度散点图和超溶解度曲线 结果如 图2 及图3 所示 结果显示 在杂质存在下溶 解度有所下降 超溶解度曲线有所上升 原因可 能是杂质的存在产生氢键缔合作用使溶液更加稳 定 超溶解度曲线出现局部肿胀的现象更加有利 于在这个区域操作 可以提高操作稳定性同时降 低设备尺寸 1 02 03 04 05 06 07 08 09 0 温度 图2古龙酸溶液的溶解度及超溶解度曲线 f i g 2s o l u b i l i t ya n ds u p e r s o l u b i f i t yc u r v e s o fg n l o n i ca c i ds o l u t i o n 万方数据 器 瓷 凹 o 2 3 遥 琏 致 图3 古龙酸钠溶液的溶解度及超溶解度曲线 f i g 3s o l u b i l i t ya n ds u p e r s o l u b i l i t yc a l v e so f s o d i u mg u l o n i cs o l u t i o n 2 古龙酸及其钠盐结晶技术应用 将实验数据应用于某制药厂v c 车间古龙酸 分离纯化工段和古龙酸母液回收工段蒸发结晶装 置改造项目上 采用m v r 蒸发及蒸发结晶耦合 工艺 配套d c s 1 设计了7 t h 工业装置一 套 工业调试一次开车成功 其中将古龙酸分离 纯化工段的三效列文蒸发器和降温结晶罐改造为 板式蒸发器和改进型f c 结晶器 配套m v r 压缩 机和d c s 将古龙酸回收工段的设备改造成板式 蒸发器和改进型o l s o 结晶器 通过工艺优化将 两个工段合二为一 实现连续生产和集中控制 综合设计了换热网络 蒸汽耗量为改造前5 综合操作费用降低7 3 总投资降低3 0 3 结论 实验数据显示 古龙酸及古龙酸钠在实际溶 液中溶解度比纯水中溶解度偏小 而在实际溶液 中可以保持一个较高的过饱和度 这将有利于操 作维持一个较高的结晶速度 降低溶液循环量 减少结晶设备材料消耗 实际操作显示 与改造 前相比在相对较高的过饱和度下运行设备 未出 现结巴和溶剂包藏现象 晶体产品纯度仍比以前 有所提高 本工程实例的成功应用进一步表明工 业结晶过程中 基础数据的选用比结晶模型的选 择更有现实意义 并对结晶设备的结构改进与创 新有一定的指导作用 参考文献 1 赵成果 赵晓丽 古龙酸提取工艺研究进展 j 河北化 工 2 0 1 0 4 3 3 1 4 1 6 2 朱英刚 刘宪如 杨杰 古龙酸母液回收利用研究进展 j 河北i 业科技 2 0 1 1 2 8 1 6 9 7 1 3 叶铁霖 化工结晶过程原理及应用 m 北京 北京工业 大学出版社 2 0 0 6 7 2 4 4 樊丽华 马沛生 相致乐 己二酸的结晶热力学研究 j 石油化工 2 0 0 6 3 3 5 2 4 5 2 4 8 5 宋金虎 张永生 带有机械蒸汽压缩机的蒸发结晶装置 p c n 2 0 2 5 0 6 1 6 3u 2 0 1 2 一1 0 3 1 f o o din g r e d i e n t sc h i n a a u t u m n2 0 13 广州中国进出口商品交易会琶洲新馆馆b 1 1 1 馆 2 0 1 3 年11 月1 4 日 1 6 日 i l 址舢 k k i k 盯 竹 j 一供 竹 临磊 竹 j 晖 丽 忙 一 一 哙社 胁志一 蝌赫一 脚竺篓 万方数据 古龙酸及其钠盐结晶技术研究及应用古龙酸及其钠盐结晶技术研究及应用 作者 李健 宋金虎 韩睿超 li jian song jin hu han rui chao 作者单位 甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司 兰州 730070 刊名 中国食品添加剂 英文刊名 china food additives 年 卷 期 2013 4 参考文献 5条 参考文献 5条 1 赵成果 赵晓