專利名稱：甲基葡萄糖苷的連續(xù)制造方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及甲基葡萄糖苷的連續(xù)制造方法及其裝置。
多年以來，甲基葡萄糖苷被用作硬質(zhì)聚氨酯樹脂，三聚氰胺樹脂等熱固性樹脂的改性劑，或者用作化妝品的原料。
一般說來，這樣的甲基葡萄糖苷的制造裝置是一種間歇式的反應(yīng)槽，而且，原料混合物的調(diào)整、催化劑的分離除去、甲基葡萄糖苷的分離精制等工序所用的各個裝置皆是分別獨立地設(shè)置的，而各工序也是分別地進行作業(yè)的。
另外，甲基葡萄糖苷的制造方法是將蔗糖和甲醇在硫酸等酸性催化劑存在的情況下進行反應(yīng)的。
如上所述，過去是使用間歇式的反應(yīng)槽作為甲基葡萄糖苷的制造裝置，所以反應(yīng)不能連續(xù)進行。而且，由于反應(yīng)后的催化劑分離、甲基葡萄糖苷的分離精制等處理裝置不是連續(xù)起來的，因此在各個處理工序中容易混入雜質(zhì)，或者諸如產(chǎn)品收率、生產(chǎn)速率等生產(chǎn)指標很不理想。
而且，過去所用的酸性催化劑的活性較低，所以需要很長的反應(yīng)時間(通常需約30分鐘以上)。
在發(fā)明的目的是提供一種可以克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，用于制造甲基葡萄糖苷的連續(xù)制造方法及所用的連續(xù)制造裝置。
本發(fā)明人以甲醇和淀粉作為制造甲基葡萄糖苷的原料進行了深入的研究，結(jié)果研究出具有優(yōu)良生產(chǎn)性能的用于制造甲基葡萄糖苷的連續(xù)制造方法及所用的連續(xù)制造裝置，其特征是所說的連續(xù)裝置具有新穎的構(gòu)造，并且利用了該連續(xù)裝置使用甲醇和淀粉在特定的催化劑存在下進行反應(yīng)，同時把未反應(yīng)的原料再循環(huán)使用。
這樣，在本發(fā)明中，甲基葡萄糖苷的連續(xù)制造裝置的特征是該裝置由若干個制造區(qū)域連接而成，而每一個制造區(qū)域又包含如下裝置用于調(diào)整原料混合物的調(diào)整槽、將調(diào)整好的原料混合物導入其中并在其中進行反應(yīng)的反應(yīng)器、將分散的催化劑從含有甲基葡萄糖苷的反應(yīng)生成液中分離出來的催化劑過濾機、以及為了把從催化劑過濾機出來的濾液中析出的甲基葡萄糖苷分離出來并同時獲得分離掉甲基葡萄糖苷的回收液所用的分離裝置。
另外，在本發(fā)明中，甲基葡萄糖苷的連續(xù)制造方法的特征是，該方法包含如下步驟使由甲醇、淀粉和含有陽離子交換樹脂的催化劑所組成的原料混合物進行反應(yīng)，使之生成甲基葡萄糖苷，從這個含有甲基葡萄糖苷的生成液中過濾分離陽離子交換樹脂，把從所獲濾液中析出的甲基葡萄糖苷分離出來，同時獲得了已分離掉甲基葡萄糖苷的回收液，將此回收液體為原料混合物加以循環(huán)使用。
以下是關(guān)于本發(fā)明的甲基葡萄糖苷的連續(xù)制造裝置和連續(xù)制造方法的具體說明。
對附圖的簡要說明

圖1是表示本發(fā)明的甲基葡萄糖苷的連續(xù)制造裝置的程序方框圖、圖2是表示圖1中的制造區(qū)域的部分說明圖。
圖3是表示反應(yīng)器的主要部位的縱向剖面圖。
圖中1.調(diào)整槽，2.反應(yīng)器，3.催化劑過濾機，4.分離裝置，10.內(nèi)管，11.折流擋板，20.加熱層，30.保溫層。
另外，對本發(fā)明附圖1的補充說明本發(fā)明共有六個制造區(qū)域，在此六個制造區(qū)域中包含十個制造階段，故表1中所示的配方為十個制造階段所用。
如圖1～圖3所示，本發(fā)明的甲基葡萄糖苷的連續(xù)制造裝置由若干個制造區(qū)域組成，例如圖1所示那樣，該制造裝置是由第1至第6制造區(qū)域所組成。而且這些制造區(qū)域的主要設(shè)備的排列如圖2所示。即調(diào)整原料混合物的調(diào)整槽1、把調(diào)整好的原料混合物導入其中并在其中進行反應(yīng)的反應(yīng)器2、將象陽離子交換樹脂那樣的分散催化劑從含有甲基葡萄糖苷的反應(yīng)生成液中分離出來的催化劑過濾機3、以及為了把從催化劑過濾機出來的濾液中析出的甲基葡萄糖苷分離出來，并同時獲得分離掉甲基葡萄糖苷的回收液所用的分離裝置，上述各種裝置連接起來就組成了制造區(qū)域。而且，從最終制造區(qū)域的分離裝置出來的上述回收液可以作為第1制造區(qū)域的調(diào)整槽1的原料混合物而接入該調(diào)整槽中，使之得到循環(huán)利用。
可以使用諸如管式或槽式等反應(yīng)器中任一種反應(yīng)器作為上述的反應(yīng)器來進行連續(xù)反應(yīng)，但以管式反應(yīng)器(以下稱之為反應(yīng)管)為佳。
所說的反應(yīng)管如圖3所示那樣，它由一內(nèi)管10、設(shè)置在其外側(cè)的由熱導體組成的加熱層20以及保溫層30所構(gòu)成。
此外，最好在反應(yīng)管內(nèi)壁上設(shè)置折流擋板11。所說折流擋板11的形狀無特別限制，只要能在管內(nèi)壁上形成凹凸狀以使在其中通過的反應(yīng)液形成混流并產(chǎn)生攪拌作用，則什么形狀都可以。另外，關(guān)于擋板的大小和分布密度等也無特別限制，只要不阻礙反應(yīng)液在管中通過即可。反應(yīng)液在設(shè)置有這樣的折流擋板的管內(nèi)通過時產(chǎn)生了良好的混流狀態(tài)，并因此受到攪拌，這些作用使各原料間得到充分接觸，其結(jié)果是使反應(yīng)進行得更快。
此外，各制造區(qū)域中的反應(yīng)管的形狀、尺寸是否相同皆沒有關(guān)系。
在調(diào)整槽內(nèi)設(shè)置有攪拌機以使原料混合均勻，而在催化劑過濾機中設(shè)置有帶網(wǎng)眼的金屬網(wǎng)以使諸如陽離子交換樹脂之類的分散催化劑無法通過而被分離。通常，在同一制造區(qū)域中的調(diào)整槽和催化劑過濾機等裝置以數(shù)臺并列式設(shè)置為宜，這樣可獲得較高的作業(yè)效率。另外，分離裝置則以連續(xù)式離心機較為理想。
若干個制造區(qū)域可按串聯(lián)式或并聯(lián)式進行連接，然而，通常以串聯(lián)的連接方式較為理想。象這樣連接起來的制造區(qū)域的數(shù)目或者其連接關(guān)系應(yīng)根據(jù)反應(yīng)器等各種設(shè)備的性能或催化劑的用量等反應(yīng)條件來加以適當選定，以達到最好的生產(chǎn)效率。
下面將對本發(fā)明的甲基葡萄糖苷的連續(xù)制造方法進行具體說明。
在本發(fā)明中作為甲基葡萄糖苷的原料所用的淀粉可以是玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、木薯淀粉等。其中以玉米淀粉較為理想。為了防止反應(yīng)速率下降，通常應(yīng)將淀粉中的含水量控制在5%(重量)以下。
甲醇也可以和丁醇等其他醇類結(jié)合使用。
所用催化劑為含陽離子交換樹脂的催化劑，但以陽離子交換樹脂(例如奧力格公司出品的商品名為IR-120B的一類)和甲苯磺酸等的酸性催化劑配合使用較好。甲苯磺酸最好有對位或鄰位的取代基。所用陽離子交換樹脂的形狀通常為粒狀，其平均粒徑最好為1～2mm。所說的陽離子交換樹脂與甲苯磺酸的配合比例(按重量計)通常在1∶1～1∶3范圍內(nèi)，最好在1∶1～1∶2的范圍內(nèi)。
下面將參照圖1至圖3對使用上述各種原料來生產(chǎn)甲基葡萄糖苷的連續(xù)制造方法加以說明。
先說第1制造區(qū)域，甲醇、淀粉和催化劑在調(diào)整槽中混合之后，將其導入反應(yīng)器中使之進行反應(yīng)。反應(yīng)條件要根據(jù)原料組成加以適當選定，例如當使用甲醇、玉米淀粉和陽離子交換樹脂催化劑在反應(yīng)管中制造甲基葡萄糖苷的情況下，反應(yīng)溫度常約為165～180℃，通過反應(yīng)管的時間通常約為15～16分鐘。在此反應(yīng)中，特別是在反應(yīng)管的內(nèi)壁設(shè)置有折流擋板的情況下，反應(yīng)液在通過反應(yīng)管時產(chǎn)生進一步的混流攪拌，使各原料間的接觸更為充分，結(jié)果使反應(yīng)迅速進行。
接著，把上述所獲的反應(yīng)生成液通過過濾機(例如，其中裝有100篩目的金屬網(wǎng))將分散的陽離子交換樹脂催化劑過濾分離。將已分離掉催化劑的濾液冷卻到約25～30℃，用離心分離器將析出的甲基葡萄糖苷結(jié)晶進行連續(xù)分離。將所獲的甲基葡萄糖苷結(jié)晶置干燥機中干燥，即獲得所需產(chǎn)品。另一方面，將分離掉甲基葡萄糖苷的回收液送到第2制造區(qū)域的調(diào)整槽，添加玉米淀粉、甲醇和催化劑，在調(diào)整后將其導入反應(yīng)管中并使之進行反應(yīng)。以后接著進行與第1制造區(qū)相同的工序制得甲基葡萄糖苷。接著，通過第3制造區(qū)依次達到最終的制造區(qū)，同樣地進行連續(xù)的甲基葡萄糖苷的生產(chǎn)。另外，從最終制造區(qū)的分離機得到的回收液返回到第1制造區(qū)的調(diào)整槽或根據(jù)需要返回到其他調(diào)整槽，這樣就可以在無原料損失的情況下連續(xù)地生產(chǎn)出甲基葡萄糖苷。
下面以實施例來解釋本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于這些實施例。
實施例使用如第1和第2圖中所示的第1至第6制造區(qū)域以串聯(lián)式連接的連續(xù)制造裝置來進行下面的實驗。
往第1反應(yīng)區(qū)的調(diào)整槽(2臺)中導入甲醇8000kg，玉米淀粉4500kg以及作為催化劑的對位甲苯磺酸28kg，陽離子交換樹脂(奧力格公司出品，IR-120B型)14kg，攪拌混合約15分鐘后，把所獲混合液導入內(nèi)部裝有圓錐形折流擋板的，內(nèi)徑為70mm，長為8m的不銹鋼反應(yīng)管。這時的反應(yīng)溫度為170℃，反應(yīng)通過時間為15分鐘，反應(yīng)液的流速為200升/分。將反應(yīng)后的生成液直接送往裝有100目金屬篩網(wǎng)的催化劑過濾機(2臺)過濾，分離出陽離子交換樹脂催化劑IR-120B。將所獲濾液用水冷卻，接著用連續(xù)的離心分離機將冷卻時析出的甲基葡萄糖苷分離出來。將其置于干燥機中干燥，結(jié)果獲得1480kg甲基葡萄糖苷。這一數(shù)值相對于玉米淀粉來說，其收率為33%(重量)。把從離心分離機出來的分離掉甲基葡萄糖苷的回收液送到后續(xù)的第2制造區(qū)的調(diào)整槽。
接著，往第2制造區(qū)的調(diào)整槽中加入從第1制造區(qū)的離心分離機送來的回收液5060kg、甲醇2570kg、玉米淀粉930kg以及對位甲苯磺酸6.5kg和IR-120B3.3kg，然后進行和上述第1制造階段相同的試驗，結(jié)果獲得干燥的甲基葡萄糖苷617kg。這一數(shù)值相對于玉米淀粉來說，其收率為27%(重量)。
然后，接著在第3～6制造區(qū)中進行與上述第2制造區(qū)相同的連續(xù)生產(chǎn)試驗。這時的原料配方及所獲結(jié)果列于表1中。
另外，把第6制造區(qū)中從離心分離機出來的已分離掉甲基葡萄糖苷的回收液5750kg送回第1制造區(qū)的調(diào)整槽。
從上述結(jié)果可以看出，使用本發(fā)明的甲基葡萄糖苷的連續(xù)制造方法和連續(xù)制造裝置，可在15分鐘這樣短的時間內(nèi)(過去使用的間歇式一般需30分鐘以上)即可使甲基葡萄糖苷產(chǎn)品達到很高的收率。
如上所述，本發(fā)明的連續(xù)制造甲基葡萄糖苷的裝置是由若干制造區(qū)域連接起來而構(gòu)成的新穎的裝置，而利用此裝置來制造甲基葡萄糖苷的連續(xù)制造方法是用甲醇和玉米淀粉等淀粉類為原料，以甲苯磺酸和陽離子交換樹脂聯(lián)合作催化劑來進行反應(yīng)，然后把催化劑過濾分離，接著分離出生成的甲基葡萄糖苷結(jié)晶，并把未反應(yīng)的原料加以回收并進行再利用，這樣把制造階段連續(xù)化，從而在生產(chǎn)甲基葡萄糖苷的時候可以防止雜質(zhì)的混入，可以提高生產(chǎn)速率并獲得高的收率，另外，作業(yè)效率可以大幅度改善。在用于工業(yè)生產(chǎn)時，可以發(fā)揮出如上述的優(yōu)良的生產(chǎn)性能和特殊的優(yōu)點。此外，這樣制得的甲基葡萄糖苷十分適合于用作硬質(zhì)聚氨酯樹脂等熱固性樹脂的改性劑以及用作化妝品的原料。
第1表
續(xù)第一表①
權(quán)利要求
1.連續(xù)制造甲基葡萄糖苷的方法，其特征在于，該方法包含以下步驟使由甲醇、淀粉和含有陽離子交換樹脂催化劑所組成的原料混合物進行反應(yīng)，生成甲基葡萄糖苷，從這個含有甲基葡萄糖苷的生成液中過濾分離出陽離子交換樹脂催化劑，把從得到濾液中析出的甲基葡萄糖苷分離出來，同時獲得已分離掉甲基葡萄糖苷的回收液，將此回收液作為原料混合物循環(huán)使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲基葡萄糖苷的連續(xù)制造方法，其特征在于，其中所說的淀粉為玉米淀粉，而所說的催化劑為陽離子交換樹脂和對甲苯磺酸。
3.連續(xù)制造甲基葡萄糖苷所用的裝置，其特征在于，該裝置由若干個制造區(qū)域連結(jié)而成，而每一個制造區(qū)域又包含以下裝置用于調(diào)整原料混合物的調(diào)整槽、將調(diào)整好的原料混合物導入其中并在其中進行反應(yīng)的反應(yīng)器、將分散的催化劑從含有甲基葡萄糖苷的反應(yīng)生成液中分離出來的催化劑過濾機、以及為了把從催化劑過濾機出來的濾液中析出的甲基葡萄糖苷分離出來并同時獲得分離掉甲基葡萄糖苷的回收液所用的分離裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的連續(xù)制造裝置，其特征在于，所說的反應(yīng)器為管式反應(yīng)器。
全文摘要
本發(fā)明涉及甲基葡萄糖苷的連續(xù)制造方法及裝置，該裝置包括若干個相互連接的工作區(qū)。每個工作區(qū)主要由調(diào)整槽、反應(yīng)器、過濾機和分離裝置組成。其中的管狀反應(yīng)器的管壁內(nèi)側(cè)裝有折流擋板，外側(cè)有加熱層和保溫層。生產(chǎn)時，作為原料的甲醇、淀粉和陽離子交換樹脂催化劑在調(diào)整槽中混合，接著在流過反應(yīng)器時被加熱并發(fā)生反應(yīng)，用過濾機濾去催化劑后冷卻濾液以析出甲基葡萄糖結(jié)晶，最后以分離裝置分出結(jié)晶產(chǎn)品，濾液被循環(huán)使用。
文檔編號C07H15/04GK1047297SQ8910627
公開日1990年11月28日 申請日期1989年8月5日 優(yōu)先權(quán)日1989年5月19日
發(fā)明者飯敏之 申請人:陳方