模拟临界状态雾化流羟化合成甲硝唑的装置及其合成方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种模拟临界状态雾化流羟化合成甲硝唑的装置。它包括羟化釜，出料阀门，EO进料系统、硫酸进料系统和甲酸进料系统；所述硫酸进料系统和甲酸进料系统分别与羟化釜进料端连通；所述出料阀门位于出料管下端，所述出料管一端与羟化釜的出料端连通；还包括羟化釜外循环回路系统；所述羟化釜外循环回路系统一端通过工艺管道与所述羟化釜进料端连通、另一端通过工艺管道与所述羟化釜出料端连通；所述EO进料系统通过工艺管道与所述羟化釜外循环回路系统连通。本发明专利技术具有生产安全可靠、减少EO流失、提高EO利用率的优点。本发明专利技术还公开了采用所述的模拟临界状态雾化流羟化合成甲硝唑的装置合成甲硝唑的方法。

Device and synthesis method of metronidazole by simulated critical state atomization flow hydroxylation

【技术实现步骤摘要】
模拟临界状态雾化流羟化合成甲硝唑的装置及其合成方法
专利技术涉及化学合成制备甲硝唑
，更具体地说它是一种模拟临界状态雾化流羟化合成甲硝唑的装置。本专利技术还涉及采用所述的模拟临界状态雾化流羟化合成甲硝唑的装置合成甲硝唑的方法。
技术介绍
甲硝唑用途广泛，具有良好的抗厌氧菌作用，已经被世界卫生组织(WHO)推荐为抗厌氧菌的首选药物，也已经被列为我国的基本药物之一，其外销增长速度也较快，致使需求量越来越大。制备甲硝唑羟化合成所用的原料如下：以甲酸为催化剂、硫酸为调节溶剂，2-甲基-5-硝基咪唑(简称硝化物)为前体化合物；环氧乙烷(英文简称EO)为羟乙基化试剂(简称羟化剂)。甲硝唑羟化合成化学反应式如下:C4H5N3O2+C2H4O→C6H9N3O3式中：C4H5N3O2为硝化物，白色或浅黄色结晶性粉末，有微臭、味苦而略咸，溶于水，略溶于乙醇，是制备甲硝唑的前体化合物；C2H4O为环氧乙烷，常温时为无色气体，低温时为无色易流动液体，有乙醚的气味，有毒。密度0.8694，熔点－111℃，沸点10.7℃，溶于水、乙醇和乙醚等；化学性质非常活泼，能与许多化合物起加成反应，是制备甲硝唑的羟化剂；C6H9N3O3为产品甲硝唑，白色粉末，溶于热水、微溶于冷水，是用途广泛的化学合成药品，主要用于杀灭厌氧菌。也是我国的基本药物之一。甲硝唑羟化合成现行工艺如下：先将定量的硫酸和甲酸加入羟化反应釜，再加入定量的硝化物溶解于硫酸和甲酸的混合溶液中，调节好反应温度，再徐徐通入EO至羟化反应釜底部,EO和釜内硝化物混合溶液中的硝化物进行羟化合成反应，该反应为异相反应。硝化物溶解于硫酸和甲酸之后的硝化物混合溶液为液相，徐徐通入的EO为气相。在这个异相反应中，只有小部分EO(约1/4的EO)转化为甲硝唑产品；大部分EO(约2/4的EO)转化为副产品；另有小部分(约1/4)没有来得及反应的EO逸出釜内硝化物混合溶液液面之后就流失掉了(在没有EO回收系统的条件下)。下面是生产甲硝唑的主要原料消耗表：表1原料消耗表(单位：公斤/吨)原料名称传统工艺实际消耗理论消耗2-甲基-5-硝基咪唑980742.7环氧乙烷(EO)1220～1350257.3甲酸1130不参加产品反应硫酸1000不参加产品反应中和耗碱液碱5300不参加产品反应由上述可知，甲硝唑是2-甲基-5-硝基咪唑(硝化物)在甲酸催化下与EO经过羟化合成反应而制得，化学合成制备甲硝唑理论消耗EO257.3kg。显而易见，在甲硝唑羟化合成反应过程中，每生产一吨甲硝唑产品，就有962.7～1092.7公斤(1220～1350－257.3)EO白白浪费掉了；浪费掉的EO实际上是变成了“三废”(为废气、废水和废渣)：其中，废气，主要是由于EO逃逸造成的；废水，甲硝唑合成废水中的污染物主要是羟化合成反应过程中产生的副产物造成的，EO是其主要贡献者；废水CODcr浓度高达13～20万mg/l，而且具有生物毒性(甲硝唑直接杀灭厌氧菌)，是典型的难处理的高浓度有机废水，处理难度非常大；废渣，废渣是高含盐(仅计硫酸盐和甲酸盐就达到质量浓度13～15％)、高含CODcr的高沸物、具有生物毒性，主要是甲硝唑羟化合成现行工艺造成的，目前处理废渣通常采用焚烧法。现有申请号为CN201210443516.4，专利名称为《甲硝唑的制备方法》，其公开了一种利用混酸提供酸性条件、合适的反应原料配比、适当的控制反应参数的一种甲硝唑原料药的制备方法；但其采用的是传统甲硝唑生产工艺，三废(废气、废水、废渣)比较高；这也是甲硝唑生产行业普遍存在的一大难题。因此，现亟需开发一种降低EO消耗的羟化合成甲硝唑的装置及方法。
技术实现思路
专利技术的第一目的是为了提供一种模拟临界状态雾化流羟化合成甲硝唑的装置，生产安全可靠、减少EO流失、提高EO利用率，物尽其用，降低EO的消耗。专利技术的第二目的是为了提供采用所述的模拟临界状态雾化流羟化合成甲硝唑的装置合成甲硝唑的方法，生产安全可靠、从根本上提高甲硝唑羟化合成的生产技术水平，大幅度降低羟化合成甲硝唑的EO消耗，有利于资源节约，有利于三废治理，有利于环境保护，具有重要的资源节约和环境保护的现实意义。为了实现上述专利技术的第一目的，专利技术的技术方案为：模拟临界状态雾化流羟化合成甲硝唑的装置，包括羟化釜，出料阀门，EO进料系统、硫酸进料系统和甲酸进料系统；所述硫酸进料系统和甲酸进料系统分别与羟化釜进料端连通；所述出料阀门位于出料管下端，所述出料管一端与羟化釜的出料端连通；其特征在于：还包括羟化釜外循环回路系统；所述羟化釜外循环回路系统一端通过工艺管道与所述羟化釜进料端连通、另一端通过工艺管道与所述羟化釜出料端连通；所述EO进料系统通过工艺管道与所述羟化釜外循环回路系统连通。在上述技术方案中，所述羟化釜外循环回路系统包括羟化釜底部出料阀门、外循环单向阀门和雾化流功能泵；所述雾化流功能泵有一个或多个；所述羟化釜底部出料阀门与羟化釜的出料端连通；所述雾化流功能泵通过工艺管道与所述羟化釜的进料端连通；所述羟化釜底部出料阀门、外循环单向阀门、和所述雾化流功能泵通过工艺管道依次串联连通。在上述技术方案中，所述羟化釜外循环回路系统还包括管式混和器；所述管式混和器位于所述雾化流功能泵与所述外循环单向阀门之间；所述羟化釜底部出料阀门、外循环单向阀门、管式混和器和所述雾化流功能泵依次通过工艺管道串联连通；所述EO进料系统通过工艺管道与所述管式混和器连通。在上述技术方案中，还包括PLC控制系统；所述PLC控制系统安装在所述羟化釜上面或侧面。在上述技术方案中，所述EO进料系统包括EO计量罐，EO流量计和EO单向阀；所述EO计量罐，EO流量计和EO单向阀依次串联连接后通过工艺管道与所述管式混和器连通。硫酸进料系统包括硫酸计量罐、硫酸流量计和硫酸单向阀；所述硫酸计量罐、硫酸流量计和硫酸单向阀依次串联连接后通过工艺管道与所述羟化釜的进料端连通；甲酸进料系统包括甲酸计量罐、甲酸流量计、甲酸单向阀；所述甲酸计量罐、甲酸流量计、甲酸单向阀依次串联连接后通过工艺管道与所述羟化釜的进料端连通；在上述技术方案中，所述雾化流功能泵为具有高强功能的雾化流高剪切均质泵和/或高效气液混流泵。在上述技术方案中，所述管式反应器的液相物料流通量大于85％。为了实现上述专利技术的第二目的，专利技术的技术方案为：采用模拟临界状态雾化流羟化合成甲硝唑的装置合成甲硝唑的方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一：将甲酸加入甲酸计量罐，将硫酸加入硫酸计量罐；将EO加入E本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.模拟临界状态雾化流羟化合成甲硝唑的装置，包括羟化釜(1)，出料阀门(3)，EO进料系统(14)、硫酸进料系统(15)和甲酸进料系统(17)；所述硫酸进料系统(15)和甲酸进料系统(17)分别与羟化釜(1)进料端连通；所述出料阀门(3)位于出料管(22)下端，所述出料管(22)一端与羟化釜(1)的出料端连通；其特征在于：还包括羟化釜外循环回路系统(16)；/n所述羟化釜外循环回路系统(16)一端通过工艺管道与所述羟化釜(1)进料端连通,另一端通过工艺管道与所述羟化釜(1)出料端连通；/n所述EO进料系统(14)通过工艺管道与所述羟化釜外循环回路系统(16)连通。/n

【技术特征摘要】
1.模拟临界状态雾化流羟化合成甲硝唑的装置，包括羟化釜(1)，出料阀门(3)，EO进料系统(14)、硫酸进料系统(15)和甲酸进料系统(17)；所述硫酸进料系统(15)和甲酸进料系统(17)分别与羟化釜(1)进料端连通；所述出料阀门(3)位于出料管(22)下端，所述出料管(22)一端与羟化釜(1)的出料端连通；其特征在于：还包括羟化釜外循环回路系统(16)；
所述羟化釜外循环回路系统(16)一端通过工艺管道与所述羟化釜(1)进料端连通,另一端通过工艺管道与所述羟化釜(1)出料端连通；
所述EO进料系统(14)通过工艺管道与所述羟化釜外循环回路系统(16)连通。


2.根据权利要求1所述的模拟临界状态雾化流羟化合成甲硝唑的装置，其特征在于：所述羟化釜外循环回路系统(16)包括羟化釜底部出料阀门(2)、外循环单向阀门(4)和雾化流功能泵(13)；
所述雾化流功能泵(13)有一个或多个；
所述羟化釜底部出料阀门(2)与羟化釜(1)的出料端连通；
所述雾化流功能泵(13)通过工艺管道与所述羟化釜(1)的进料端连通；
所述羟化釜底部出料阀门(2)、外循环单向阀门(4)和所述雾化流功能泵(13)通过工艺管道依次串联连通。


3.根据权利要求2所述的模拟临界状态雾化流羟化合成甲硝唑的装置，其特征在于：所述羟化釜外循环回路系统(16)还包括管式混和器(12)；所述管式混和器(12)位于所述雾化流功能泵(13)与所述外循环单向阀门(4)之间；
所述羟化釜底部出料阀门(2)、外循环单向阀门(4)、管式混和器(12)和所述雾化流功能泵(13)依次通过工艺管道串联连通；
所述EO进料系统(14)通过工艺管道与所述管式混和器(12)连通。


4.根据权利要求3所述的模拟临界状态雾化流羟化合成甲硝唑的装置，其特征在于：还包括PLC控制系统(10)；所述PLC控制系统(10)安装在所述羟化釜(1)上面或侧面。


5.根据权利要求4所述的模拟临界状态雾化流羟化合成甲硝唑的装置，其特征在于：所述EO进料系统(14)包括EO计量罐(8)，EO流量计(9)和EO单向阀(11)；
所述EO计量罐(8)，EO流量计(9)和EO单向阀(11)依次串联连接后通过工艺管道与所述管式混和器(12)连通。
硫酸进料系统(15)包括硫酸计量罐(7)、硫酸流量计(6)和硫酸单向阀(5)；
所述硫酸计量罐(7)、硫酸流量计(6)和硫酸单向阀(5)依次串联连接后通过工艺管道与所述羟化釜(1)的进料端连通；
甲酸进料系统(17)包括甲酸计量罐(18)、甲酸流量计(19)、甲酸单向阀(20)；
所述甲酸计量罐(18)、甲酸流量计(19)、甲酸单向阀(20)依次串联连接后通过工艺管道与所述羟化釜...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄刚明，杜俊杰，
申请(专利权)人：黄冈银河阿迪药业有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42