專利名稱：處理含有維生素e乙酸酯的產(chǎn)物料流的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種處理含有維生素E乙酸酯的產(chǎn)物料流的改進方法。
α-生育酚(維生素E)的制備在工業(yè)規(guī)模上例如通過在氯化鋅和鹽酸存在下將2，3，5-三甲基氫醌與異植醇縮合而進行。合成2，3，5-三甲基氫醌的方法例如公開在專利US 2411969、US 4239691、US 3708505以及DE 3203487和DE 4243461中。
得到的α-生育酚通常通過與乙酸酐反應而酯化成生育酚乙酸酯，生育酚乙酸酯也稱為維生素E乙酸酯。將α-生育酚轉化成生育酚乙酸酯的方法例如描述于專利EP 0850937、DE 19603142和DE 4208477中。維生素E乙酸酯-下文也縮寫成VEA-尤其用作抗氧化劑且用于人和牲畜營養(yǎng)品領域中。
酯化所得反應混合物中的顯著量乙酸和乙酸酐殘留物例如可以通過在降膜式蒸發(fā)器、薄膜式蒸發(fā)器等中的單級或多級蒸餾步驟而除去。由此得到的反應混合物通常含有約94重量％VEA、1-2重量％低沸點物質(zhì)(主要是植二烯)、約2-3重量％所需產(chǎn)物(VEA)的未確定異構體和1-2重量％高沸點次級組分。
由于所需產(chǎn)物的熱敏性以及熱力學平衡的存在，必須通過在中等真空下的多級蒸餾來將VEA從該反應混合物中分離。在工業(yè)規(guī)模上例如使用在約10-3毫巴的壓力下操作的短程蒸發(fā)器級聯(lián)。這類設備例如由Billet，R.描述于Verdampfertechnik，Bibliographisches Institut，Mannheim，1965中。短程蒸發(fā)器和用于所要求的非常低的壓力的真空系統(tǒng)的尺寸和操作由低沸點物質(zhì)從流入短程蒸發(fā)器級聯(lián)中的產(chǎn)物料流中盡可能完全除去的需要決定。為此，在約1毫巴下進行操作以除去低沸點物質(zhì)的薄膜式蒸發(fā)器通常位于短程蒸發(fā)器級聯(lián)的上游。在該薄膜式蒸發(fā)器中產(chǎn)生的蒸氣流主要含有植二烯、維生素E乙酸酯以及乙酸和乙酸酐殘留物，并且在下游冷凝器系統(tǒng)中幾乎完全冷凝。所得冷凝物因低沸點物質(zhì)含量高而不能進一步使用，因此被丟棄。由于存在相平衡，該蒸氣流含有約13重量％VEA，并且VEA損失基于流入的VEA量為約2.7％。在所需產(chǎn)物(來自薄膜式蒸發(fā)器的底部產(chǎn)物)中殘留的低沸點物質(zhì)的含量通常為約2重量％。
將薄膜式蒸發(fā)器的底部產(chǎn)物送入短程蒸發(fā)器級聯(lián)中，在該級聯(lián)中通過反復蒸發(fā)和冷凝而進一步濃縮維生素E乙酸酯。
然而，所述方法具有幾個缺點。如已經(jīng)描述的那樣，部分所需產(chǎn)物(VEA)經(jīng)由從薄膜式蒸發(fā)器出來的氣相通入下游冷凝器系統(tǒng)中并最終損失掉。還發(fā)現(xiàn)在薄膜式蒸發(fā)器中僅除去一些低沸點物質(zhì)，而剩余的低沸點物質(zhì)殘留在所需產(chǎn)物中，并且必須隨后以復雜方式除去。此外，薄膜式蒸發(fā)器因內(nèi)部旋轉的刮板系統(tǒng)而是較復雜和昂貴的設備。
本發(fā)明的目的是尋找一種處理含有VEA的產(chǎn)物料流的方法，該方法能彌補上述缺點，并且提供經(jīng)濟和技術上簡單的分離出高純度VEA的方式。該方法還應允許使用技術上簡單的分離設備。
我們發(fā)現(xiàn)該目的由一種處理含有維生素E乙酸酯的產(chǎn)物料流的方法實現(xiàn)，該方法包括a)將該產(chǎn)物料流送入薄膜式蒸發(fā)器、降膜式蒸發(fā)器或閃蒸器中，并在其中以塔底流出物分離出主要含維生素E乙酸酯的料流，和b)將來自步驟a)的蒸氣流送入至少兩級的部分冷凝中。
在本發(fā)明方法中，使用薄膜式蒸發(fā)器、閃蒸器或優(yōu)選降膜式蒸發(fā)器來除去低沸點物質(zhì)。通常而言，該方法的這一步驟基本用于除去低沸點物質(zhì)。
薄膜式蒸發(fā)器為具有內(nèi)部旋轉的刮板系統(tǒng)的蒸發(fā)器。它例如由Billet，R.描述于Verdampfertechnik，Bibliographisches Institut，Mannheim，1965中。
閃蒸器是這樣一種傳熱裝置，其中使流入的產(chǎn)物料流過熱，隨后在分離蒸氣和液體的蒸氣容器中減壓。這類閃蒸器例如由Billet，R.描述于Verdampfung und ihre technischen Anwendungen，Verlag ChemieWeinheim，1981中。
在降膜式蒸發(fā)器中，待分離的液體混合物通常在通過合適的輸送裝置之后以膜形式沿垂直設置的受熱管束換熱器的內(nèi)壁向下流動。通過輸入熱量產(chǎn)生的蒸氣流與液體呈并流流動。通常在管束傳熱裝置的管的下方直接設置分離器，在該分離器中進行蒸氣與液體的分離。降膜式蒸發(fā)器例如由Billet，R.描述于Verdampfung und ihre technischen Anwendungen，VerlagChemie Weinheim，1981中。
將由第一步排出的蒸氣流送入至少兩級的冷凝步驟中。在這里可以使用的傳熱裝置例如是水平或直立式管束設備，尤其合適的是板式設備。操作這些換熱器以使蒸氣流部分冷凝。因此，尤其可以借助該方法第一步下游的第一換熱器來回收顯著量的所需產(chǎn)物(VEA)。該量基于流入的維生素E乙酸酯料流量為約2.7重量％。
對換熱器的數(shù)目原則上沒有限制，通常使用兩個或三個。
在該方法的優(yōu)選實施方案中，使用這樣的降膜式蒸發(fā)器，其中將用于下游部分冷凝的換熱器直接整合入蒸氣室中。該緊湊且簡單的構造使得可以將壓降減至最小，并且甚至在較低壓力下將降膜式蒸發(fā)器用于該方法在經(jīng)濟上和技術上都是值得的。因此，在該方法中可以在低至約1毫巴，優(yōu)選低至5毫巴的壓力下進行操作，而不會對下游真空系統(tǒng)產(chǎn)生過多的負荷。相反，市購降膜式蒸發(fā)器僅可在低壓力范圍(低至約50毫巴)內(nèi)以經(jīng)濟上和技術上值得的方式使用。
本發(fā)明方法參照附圖
所示實施例來詳細描述。通過管線(3)向帶有內(nèi)部管束換熱器，優(yōu)選直立式管束換熱器和與其相連的蒸氣室(2)的降膜式蒸發(fā)器(1)中供入待分離的混合物。該混合物含有約94重量％VEA、1-2重量％低沸點物質(zhì)(主要是植二烯)、約2-3重量％所需產(chǎn)物(VEA)的未確定異構體和1-2重量％高沸點次級組分。在該蒸氣室的底部，經(jīng)由合適的分配器裝置使液體產(chǎn)物通過管線(4)和泵(5)進入管束換熱器中。管中的產(chǎn)物料流經(jīng)由連接器(6)和(7)而用過熱蒸汽或合適的傳熱油加熱至出口溫度為約243℃。形成的液相收集在管束換熱器的下端，并通過管線(8)排出。該料流主要含有約96％VEA、0.3％低沸點物質(zhì)、約1.3％高沸點物質(zhì)和約2.4％所需產(chǎn)物VEA的異構體，并將其送入短程蒸發(fā)器級聯(lián)(未示出)中。該VEA通過反復的蒸發(fā)和冷凝而在這里進一步濃縮。在這種情況下，可以獲得高達約99重量％的VEA純度。
將換熱器系統(tǒng)直接設置于蒸氣室的上部。該系統(tǒng)由兩個板式換熱器(9，11)組成，所述換熱器由隔板(10)相互分開。換熱器系統(tǒng)的這種兩級排列有利地使得具有不同組成的混合物可以通過管線(12)、(13)而部分冷凝。通過管線(12)排出的料流取決于所選擇的冷凝條件而含有約84％VEA、12％低沸點物質(zhì)以及VEA異構體，并且在該方法中使該料流與來自第一短程蒸發(fā)器的餾出料流混合。所得混合物因其VEA含量而可用于例如動物營養(yǎng)品中。通過管線(13)排出的料流含有約98％低沸點物質(zhì)和約2％VEA，并被丟棄。達到蒸氣室頂部的蒸氣通過管線(14)和真空系統(tǒng)(15)排出。該降膜式蒸發(fā)器在約1-10毫巴，優(yōu)選2-5毫巴的壓力下操作。
在所示實施例中，通過管線(8)的底部排出口與蒸氣室分開設置。該方案證明是特別有利的，因為以此方式可以利用蒸氣室中的液體與由管束流出的產(chǎn)物料流之間的濃度差。此外，取決于所選的操作條件，還可以幾乎完全除去進料中存在的低沸點物質(zhì)。因此，可以在該降膜式蒸發(fā)器的出口處將低沸點物質(zhì)降至約0.3重量％。
適用于部分冷凝的換熱器的實例是盤管或管束，但優(yōu)選使用板式換熱器。由于它們的傳熱系數(shù)較高，因此提供了高效率，此外還可具體調(diào)節(jié)各分凝器的操作條件。具體的操作條件取決于每種情況下的總體條件和規(guī)格。它們在每種情況下可以由熟練技術人員通過常規(guī)試驗而確定。
如前所述，可能有利的是將底部排出口與蒸氣室分開設置。以此方式可以有利地利用蒸氣室與由管束流出的產(chǎn)物料流之間的濃度差，從而可以使分離甚至更有效。
然而，底部排出口也可位于蒸氣室中或位于循環(huán)料流中。另外，可以在蒸氣室中設置溢流堰，此時可以通過限定的措施防止由管束流出的液體料流與流入蒸氣室中的液體料流(3)的幾乎完全的回混。
實施例下面借助實施例和對比例將本發(fā)明方法中的分離結果與通過以前的常規(guī)程序進行的分離進行比較。
實施例1(不是根據(jù)本發(fā)明)在約3毫巴的壓力下部分蒸發(fā)以1000g/h流入實驗室薄膜式蒸發(fā)器中的產(chǎn)物料流，該料流的組成為2.6％低沸點物質(zhì)、94.1％VEA、1.2％高沸點物質(zhì)和2.1％VEA異構體。完全冷凝并除去含有44.9％低沸點物質(zhì)、52.6％VEA和2.5％VEA異構體的蒸氣流。對于243℃下流出的底部產(chǎn)物進行的分析表明，其組成為0.6％低沸點物質(zhì)、96％VEA、1.3％高沸點物質(zhì)和2.1％VEA異構體。VEA損失基于流入的VEA量為2.5％。
實施例2(根據(jù)本發(fā)明)部分蒸發(fā)以1000g/h流入實驗室降膜式蒸發(fā)器中的產(chǎn)物料流，該蒸發(fā)器裝有分開的底部和由兩個冷凝器組成的冷凝器系統(tǒng)。流入的產(chǎn)物料流的組成為2.6％低沸點物質(zhì)、94.1％VEA、1.2％高沸點物質(zhì)和2.1％VEA異構體。將由管束流出的產(chǎn)物料流的溫度在3毫巴的壓力下設定為243℃。將來自第一冷凝器的流出料流的溫度設定為180℃，而用于幾乎完全冷凝剩余蒸氣的溫度為150℃。對由第一冷凝器流出的料流的分析表明，其具有如下組成13.5％低沸點物質(zhì)、83.9％VEA、2.6％VEA異構體。對由下游完全冷凝器流出的料流的分析表明，其組成為97.9％低沸點物質(zhì)、2％VEA以及剩余的為VEA異構體。對底部產(chǎn)物的分析表明，其基本與前一實施例的值相同。VEA損失基于流入的VEA量為0.03％。
權利要求
1.一種處理含有維生素E乙酸酯的產(chǎn)物料流的方法，包括a)將該產(chǎn)物料流送入薄膜式蒸發(fā)器、降膜式蒸發(fā)器或閃蒸器中，并在其中以塔底流出物分離出主要含維生素E乙酸酯的料流，和b)將來自步驟a)的蒸氣流送入至少兩級的部分冷凝中。
2.如權利要求1所要求的方法，其中將盤管、管束和/或板式換熱器用作用于部分冷凝的換熱器。
3.如權利要求1或2所要求的方法，其中用于冷凝的換熱器直接設置在降膜式蒸發(fā)器的蒸氣室中。
4.如權利要求1-3中任一項所要求的方法，其中將降膜式蒸發(fā)器的底部排出口與蒸氣室分開設置。
5.如權利要求1-4中任一項所要求的方法，其中在降膜式蒸發(fā)器的蒸氣室中設置溢流堰，并因此完全或部分防止塔底流出物與流入蒸氣室中的產(chǎn)物料流的回混。
6.如權利要求1-5中任一項所要求的方法，其中進行兩級或三級部分冷凝。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種處理含有維生素E乙酸酯的產(chǎn)物料流的方法，其包括下列步驟a)將該產(chǎn)物料流送入薄膜式蒸發(fā)器、降膜式蒸發(fā)器或閃蒸器中，并從所述蒸發(fā)器中以塔底流出物分離出主要含維生素E乙酸酯的料流，和b)將來自步驟a)的蒸氣流送入至少兩級的部分冷凝中。本發(fā)明還涉及用于分離混合物的降膜式蒸發(fā)器，其中一個或多個換熱器直接整合入降膜式蒸發(fā)器的蒸氣室中。
文檔編號B01D1/22GK1535269SQ02814722
公開日2004年10月6日 申請日期2002年7月9日 優(yōu)先權日2001年7月21日
發(fā)明者H·拉斯, J·馮埃爾登, F·金尼爾, B·魯姆普夫, 6, H 拉斯, 岫, 菲輾 申請人:巴斯福股份公司