專利名稱：維生素c生產(chǎn)中將古龍酸鈉轉(zhuǎn)化成古龍酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種維生素C的生產(chǎn)方法，特別與維生素C生產(chǎn)中將古龍酸鈉轉(zhuǎn)化成古龍酸的離子交換技術(shù)有關(guān)。
背景技術(shù)：
維生素C(Vc)，即L-抗壞血酸，是細胞氧化-還原反應(yīng)中的催化劑，具有強烈生理活性，參與人體多種代謝，可降低毛細管的脆性，增加機體抵抗能力的同時防止壞血病，也用于多種急、慢性傳染病及紫癜等的輔助治療，但人體自身不能合成，必須從食物中攝取。Vc還廣泛用于食品、飲料、養(yǎng)殖、飼料添加劑及化妝品營養(yǎng)劑等各個領(lǐng)域。
傳統(tǒng)的維生素C生產(chǎn)中，將古龍酸鈉轉(zhuǎn)化成古龍酸是采用吸附和離子交換固定床的分離技術(shù)。吸附和離子交換固定床是化工、生化行業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的一種分離技術(shù)。它雖然柱體設(shè)計制造比較簡單，但存在間歇性處理、周期性運行、樹脂利用率低、水和化學(xué)試劑用量大、廢水排放量大等缺點，影響了工業(yè)分離的效率與效益，成為傳統(tǒng)工藝的薄弱環(huán)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種維生素C生產(chǎn)中將古龍酸鈉轉(zhuǎn)化成古龍酸的方法，以具有連續(xù)性分離處理、提高樹脂利用率、減少水和化學(xué)試劑用量、廢水排放量小等優(yōu)點，提高工業(yè)分離的效率與效益。
為達成上述目的，本發(fā)明的解決方案是用連續(xù)離子交換設(shè)備，采用圓盤傳送式連續(xù)逆流吸附系統(tǒng)，使用強酸型陽離子交換樹脂進行離子交換和吸附連續(xù)操作，將古龍酸鈉轉(zhuǎn)化成古龍酸。
具體的連續(xù)離子交換系統(tǒng)包括20或30個單元，每個單元即為一根柱子，根據(jù)古龍酸鈉本身的特性，分為以下幾個分段區(qū)交換區(qū)包括8-12個單元，采用一組并聯(lián)的4-6個單元再與另一組并聯(lián)的4-6個單元串聯(lián)的方式，料液為正進或反進方式；交換后水洗區(qū)包括3-4個單元，采用單串正進料方式，其出口并入次交換區(qū)入口；逆流再生區(qū)包括1-2個單元，在轉(zhuǎn)動后的前期，用稀堿液清洗樹脂，主要是將殘留在樹脂間隙內(nèi)或粘附在樹脂表面的雜質(zhì)清洗干凈，隨后用反洗水將污物沖洗出樹脂罐，以便增強后續(xù)酸再生的效果；用濃度為4％的氫氧化鈉進行洗滌；再生區(qū)包括4-6個單元，采用1-2個單元串聯(lián)反進料方式，遞級再生；采用4-8％鹽酸進行再生；再生水洗區(qū)包括3-4個單元，采用單串先正再反的進料方式，將殘留在樹脂罐的酸洗出并回用，同時將樹脂罐內(nèi)的離子清洗干凈，以免將離子帶入交換區(qū)；ER區(qū)即夾帶區(qū)包括1-2個單元，采用反進料方式，用產(chǎn)品作為該區(qū)域的進料，將留在樹脂罐內(nèi)的水頂出，增加交換后產(chǎn)品的濃度，同時該部分可以回用；以上各區(qū)的具體參數(shù)如柱的直徑、高度、樹脂填充量、進液流速大小及柱的轉(zhuǎn)動速度等根據(jù)實際生產(chǎn)量而確定。
這樣，本發(fā)明的連續(xù)離子交換技術(shù)將離子交換、洗脫、再生集中在一個系統(tǒng)中的不同部分而同時進行的分離，取代了傳統(tǒng)的固定床技術(shù)，通過此先進的連續(xù)離子交換設(shè)備，采用圓盤傳送式連續(xù)逆流吸附系統(tǒng)，突破了離子交換和吸附連續(xù)操作的技術(shù)難題，使得工藝流程全面優(yōu)化，從而使吸附樹脂、沖洗水、洗脫劑和化學(xué)藥品的消耗都大大減少。連續(xù)離子交換可以大大降低樹脂的一次投入量(樹脂投入量約為固定床的10％)，使得樹脂更換成本下降，同時“工藝柱”(僅僅有一進一出兩個工藝管道的連接口，隨著系統(tǒng)的運行各“工藝柱”依次經(jīng)過樹脂工藝的各個工段)的引入將提取工藝更加精細化，收率更好。樹脂解吸液濃度平穩(wěn)，流量穩(wěn)定，為后續(xù)濃縮工藝創(chuàng)造有利條件。系統(tǒng)占地面積小，以利于在舊廠房中進行改造。由于樹脂大量減少，節(jié)約了再生費用，降低了污染物的排放。
與傳統(tǒng)固定床相比，本發(fā)明連續(xù)離子交換技術(shù)具有以下創(chuàng)新性一、與傳統(tǒng)的離子交換柱相比，其設(shè)備緊湊、系統(tǒng)簡化、管道縮減和占地面積少；二、與固定床相比，樹脂消耗量減少50-90％，再生劑、沖洗水消耗降低；三、由于非間斷操作下的連續(xù)運轉(zhuǎn)，產(chǎn)品的成分、濃度保持基本的穩(wěn)定；四、具有良好的操作彈性，可根據(jù)生產(chǎn)負荷的變化自動調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)速度；五、減少化學(xué)藥品、洗脫劑的用量約30-70％；減少廢水排放量的40-80％；六、減少占地面積60-80％，系統(tǒng)緊湊，原固定床所有工序都集中在該系統(tǒng)中；
七、降低運行成本和設(shè)備投資；八、在生產(chǎn)過程中基本無三廢排放；九、該系統(tǒng)易于其它設(shè)備匹配，操作和控制簡便。


圖1是本發(fā)明連續(xù)離子交換轉(zhuǎn)化工藝流程圖。
具體實施例方式
如圖1所示，是本發(fā)明將古龍酸鈉通過連續(xù)離子交換轉(zhuǎn)化的工藝流程圖。本發(fā)明采用圓盤傳送式連續(xù)逆流吸附系統(tǒng)，采用732強酸型陽離子交換樹脂，此連續(xù)離子交換工藝流程以包括20個單元系統(tǒng)為例，處理量為3-3.9L/H，根據(jù)古龍酸鈉本身的特性，每根柱的樹脂填充量為300ml，轉(zhuǎn)速為18度，分為以下幾個分段區(qū)交換區(qū)(包括第5～12單元)，采用第5～8單元的并聯(lián)再與第9～12單元的并聯(lián)串聯(lián)的方式，料液為正進方式；料液進料流速為60ml/min；交換后水洗區(qū)(包括第2～4單元)，采用單串正進料方式，其出口并入次交換區(qū)入口；進水速度為15ml/min；逆流再生區(qū)(是第1單元)，在轉(zhuǎn)動后的前期(時間約為2分鐘)用稀堿液清洗樹脂，主要是將殘留在樹脂間隙內(nèi)或粘附在樹脂表面的雜質(zhì)清洗干凈，隨后用反洗水將污物沖洗出樹脂罐，以便增強后續(xù)酸再生的效果；用濃度為4％的氫氧化鈉進行洗滌，其流速為5ml/min；再生區(qū)(包括第18～20單元)，采用第1-2單元串聯(lián)反進料方式，遞級再生；采用7％酸進行再生，其流速為18ml/min，而廢棄液的流出速度為48ml/min；再生水洗區(qū)(包括第14～17單元)，采用單串先正再反的進料方式，將殘留在樹脂罐的酸洗出并回用，同時將樹脂罐內(nèi)的離子清洗干凈，以免將離子帶入交換區(qū)；水流速度為30ml/min；ER區(qū)(是第13單元)，采用反進料方式，用產(chǎn)品作為該區(qū)域的進料，將留在樹脂罐內(nèi)的水頂出，增加交換后產(chǎn)品的濃度，同時該部分可以回用，其進料速度為10ml/min。
結(jié)果分析①收率實驗總共進行了六批次，其具體數(shù)據(jù)如下
表1古龍酸鈉連續(xù)離子交換實驗結(jié)果

表1中的實驗結(jié)果表明，連續(xù)離交系統(tǒng)在古龍酸鈉的轉(zhuǎn)化中收率可以達到99.5％左右。其中超過100％的批次(第2、第4批次)主要是由于在實驗中體積計量與樣品測試中偏差比較大的原因。
在系統(tǒng)中的ER區(qū)可以起到提高產(chǎn)品濃度的作用，實驗時采用連續(xù)進料方式，濃度的測定采用平均的計量方式。表1的實驗結(jié)果還表明，產(chǎn)品濃度與原料液的濃度的絕對差值一般在5mg/ml左右。產(chǎn)品中鈉離子可以滿足生產(chǎn)上的要求(實驗中鈉的含量在350ppm以下)。
②水的用量在連續(xù)離交工藝中，樹脂交換后需要水洗，酸再生后需要用水洗酸，以及需要用沖洗水配酸等步驟，所以，如果在工藝設(shè)計上能將過程中的水加以循環(huán)利用，將會有效地降低能耗，減少廢水排放造成的污染，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。
在ER區(qū)為提高產(chǎn)品的出料濃度，會產(chǎn)出一部分凈水，這一部分出水指標(biāo)如下表2連續(xù)離交系統(tǒng)樹脂水洗后ER區(qū)出水指標(biāo)

從表中實驗數(shù)據(jù)反映，ER區(qū)出水可以完全回用，可用于樹脂交換后的水洗步驟。
在樹脂交換后，必須用酸對樹脂進行再生處理。經(jīng)酸再生后的樹脂必須進行水洗滌處理，目的是將樹脂罐中的Cl-完全沖洗干凈，以滿足進料的要求。工業(yè)上用鹽酸進行樹脂再生，本研究對洗酸過程的水洗液每隔兩分鐘取一次樣，并其測電導(dǎo)率，以判斷Cl-去除的程度，其結(jié)果列于表3表3酸再生后樹脂水洗滌的實驗結(jié)果

實驗結(jié)果表明酸再生后的樹脂經(jīng)水洗約12.5分鐘以后，水洗液電導(dǎo)率趨于穩(wěn)定，表明Cl-已沖洗干凈，此時樹脂性能已恢復(fù)，符合生產(chǎn)要求，可再投入利用。
酸再生后的洗酸水質(zhì)量也是實驗重點考察的對象之一，前期的洗酸水中鈉離子含量高，達到450ug/ml，同時酸含量高，其pH在1以下(用pH試紙測)，而后期的洗酸水中鈉含量低于100ug/ml，酸含量仍高，可用于稀酸的初級再生過程，提高酸的利用率。
整個轉(zhuǎn)化工藝需要的水量37m3/噸古龍酸。
③酸的用量本研究是用鹽酸進行再生的，實驗中30％鹽酸的用量為古龍酸產(chǎn)量的1.02。
古龍酸鈉連續(xù)離子交換與傳統(tǒng)固定床工藝數(shù)據(jù)比較將該工藝的古龍酸鈉連續(xù)離子交換的工藝數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)的古龍酸鈉固定床離子交換的工藝數(shù)據(jù)列于表4。數(shù)據(jù)表明，在日處理古龍酸鈉量相同的情況下，連續(xù)離交法的樹脂裝填量以及消耗水和鹽酸量，分別比固定床法節(jié)省了87.3％、47.5％、28.1％。所以采用連續(xù)離子交換法可以極大地降低轉(zhuǎn)化的生產(chǎn)成本。
表4古龍酸鈉連續(xù)離子交換與傳統(tǒng)固定床工藝數(shù)據(jù)對照

權(quán)利要求
1.維生素C生產(chǎn)中將古龍酸鈉轉(zhuǎn)化成古龍酸的方法，其特征在于用連續(xù)離子交換設(shè)備，采用圓盤傳送式連續(xù)逆流吸附系統(tǒng)，使用強酸型陽離子交換樹脂進行離子交換和吸附連續(xù)操作，將古龍酸鈉轉(zhuǎn)化成古龍酸。
2.如權(quán)利要求1所述的一種維生素C生產(chǎn)中將古龍酸鈉轉(zhuǎn)化成古龍酸的方法，其特征在于具體的連續(xù)離子交換系統(tǒng)包括20或30個單元，每個單元即為一根柱子，根據(jù)古龍酸鈉本身的特性，分為以下幾個分段區(qū)交換區(qū)包括8-12個單元，采用一組并聯(lián)的4-6個單元再與另一組并聯(lián)的4-6個單元串聯(lián)的方式，料液為正進或反進方式；交換后水洗區(qū)包括3-4個單元，采用單串正進料方式，其出口并入次交換區(qū)入口；逆流再生區(qū)包括1-2個單元，在轉(zhuǎn)動后的前期，用稀堿液清洗樹脂，主要是將殘留在樹脂間隙內(nèi)或粘附在樹脂表面的雜質(zhì)清洗干凈，隨后用反洗水將污物沖洗出樹脂罐，以便增強后續(xù)酸再生的效果；用濃度為4％的氫氧化鈉進行洗滌；再生區(qū)包括4-6個單元，采用1-2個單元串聯(lián)反進料方式，遞級再生；采用4-8％鹽酸進行再生；再生水洗區(qū)包括3-4個單元，采用單串先正再反的進料方式，將殘留在樹脂罐的酸洗出并回用，同時將樹脂罐內(nèi)的離子清洗干凈，以免將離子帶入交換區(qū)；夾帶區(qū)包括1-2個單元，采用反進料方式，用產(chǎn)品作為該區(qū)域的進料，將留在樹脂罐內(nèi)的水頂出，增加交換后產(chǎn)品的濃度，同時該部分可以回用。
全文摘要
本發(fā)明公開了維生素C生產(chǎn)中將古龍酸鈉轉(zhuǎn)化成古龍酸的方法，是用連續(xù)離子交換設(shè)備，采用圓盤傳送式連續(xù)逆流吸附系統(tǒng)，使用強酸型陽離子交換樹脂進行離子交換和吸附連續(xù)操作，將古龍酸鈉轉(zhuǎn)化成古龍酸。本發(fā)明具有連續(xù)性分離處理、提高樹脂利用率、減少水和化學(xué)試劑用量、廢水排放量小等優(yōu)點，提高了工業(yè)分離的效率與效益。
文檔編號C07C51/347GK1754868SQ20041005175
公開日2006年4月5日 申請日期2004年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月28日
發(fā)明者藍偉光, 黃松青 申請人:三達膜科技(廈門)有限公司