本发明专利技术提供了一种维生素K3的制备方法及装置。方法包括将β-甲基萘流、氧化物水溶液流以及循环流混合冷却形成反应液流，持续对反应液流冷却反应形成粗产物流及从粗产物流中分离维生素K3；其中部分粗产物流作为循环流重新进入反应液流；氧化物水溶液流包括重铬酸钠以及硫酸，CrO3含量为200～350g/L，硫酸含量为400～550g/L，氧化物水溶液流与β-甲基萘流的流量比为7～11∶1，β-甲基萘与反应液流的流量比为1∶900～1300；冷却反应时温度控制在55～65℃。装置包括混合罐、列管反应罐、分离提纯部件、温控部件及流量控制部件。本发明专利技术解决了现有β-甲基萘制备维生素K3工艺氧化进程难以控制从而影响转化率的问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化工领域，涉及一种维生素K3的制备方法，另外还提供了一种制备维生素K3的装置。
技术介绍
β_甲萘醌(维生素K3)合成工艺技术，目前国内均采用釜式间歇氧化β-甲基萘生产路线，由于此氧化反应释放大量热量，温度难以控制，必须采用冷冻液进行换热。反应条件控制的局限性，导致产品收率低，批次间质量不稳定，且氧化液消耗量大。原料β -甲基萘氧化生成β -甲萘醌的反应过程易产生过氧化现象而使产品的收率降低，反应过程的关键在于氧化条件的控制，包括氧化液浓度、甲基萘浓度、混合效果、反应温度、反应时间等，所有这些条件对甲萘醌的质量及收率均产生直接影响。β_甲基萘氧化既能发生在芳环上也能发生在侧链甲基上。芳环上发生氧化反应时生成β-甲萘醌、6-甲萘醌、顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、二氧化碳和水，侧链甲基发生氧化反应则生成甲醇、甲醛、甲酸，甲基萘氧化产物随氧化条件而变化。间歇氧化甲基萘时起始β_甲基萘和氧化液浓度高，放热量大，反应剧烈，为了控制反应速度，防止副产物、过氧化物的产生，一般反应先期温度控制在35 45°C，此时需使用_20°C左右的冷冻液进行降温，由于釜夹套传热差，局部温度高会使生成的甲萘醌产生过氧化现象，过氧化消耗了氧化液而使反应后期甲基萘未能全部被氧化，影响甲萘醌的质量、收率；随着反应的进行，甲基萘和氧化液浓度降低，为了甲基萘氧化完全需提高反应温度至55 65°C，若前期使用 冷冻液控温降温不当，氧化反应放热量不足于使反应温度上升时只能在釜夹套通入蒸汽促使反应温度上升，能耗更高；反应结束后在釜夹套通入-20°C左右的冷冻液降温至25 35°C出料。产品质量波动、过程操作繁琐、温度控制复杂、生产效率低下。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是β -甲基萘氧化制备维生素K3的工艺，氧化进程难以控制，从而影响维生素K3的转化率，并提出一种维生素K3的制备方法。本专利技术所述一种维生素K3的制备方法，包括: a.将甲基萘流、氧化物水溶液流以及循环流混合冷却形成反应液流； b.持续对反应液流冷却反应形成粗产物流； c.从粗产物流中分离维生素K3; 所述b步骤中的部分粗产物流作为循环流重新用于a步骤；a步骤中氧化物水溶液流包括重铬酸钠以及硫酸，CrO3含量为200 350g/L，硫酸含量为400 550g/L，氧化物水溶液流与甲基萘流的流量比为7 11:1，β-甲基萘与反应液流的流量比为1:900-1300 ；所述b步骤的反应液流温度控制在55 65°C。本专利技术希望在维生素K3的制备过程中尽量不要出现局部反应过热的现象，因为局部反应过热将无可避免的使维生素K3制备反应的副产物增加，一般认为，局部反应浓度相对过高可以引起局部反应过热。本专利技术还希望可以容易的使反应物的浓度以本专利技术设计的最佳浓度进行，这样的浓度不但可以延缓维生素K3制备反应的放热速度，而且确保反应在合适的温度下进行，而得到尽可能大的反应收率。通常可以通过优化搅拌方式尽量消除局部反应浓度相对过高的现象，搅拌本身的动能传递给反应物，并提高反应物之间进行相互有效碰撞的几率，使得反应迅速进行，同时释放大量的热量而促使反应温度迅速升高，无法确保反应向有利于维生素K3生成的方向进行。本专利技术发现可以用反应物边反应边流动冷却的形式(冷却反应)解决反应物局部浓度相对过高的问题，而甲基萘的浓度最好维持在一个比较低的水平，使得冷却反应的温度维持在有利于维生素K3生成的范围，通常可以相对减少β-甲基萘流的流量，然而这样就会降低反应的效率。本专利技术还发现可以用β -甲基萘流以及氧化物水溶液流反应后的部分粗产物流(以下以循环流代替)安全的作为β -甲基萘流的稀释剂，在55 65°C下以及足够长的时间内(例如5个小时)循环流中的维生素K3不会与氧化物进一步发生氧化反应，并且循环流中未反应的氧化物仍然可以与甲基萘发生氧化反应，可以相应的节省氧化物水溶液流的流量。技术人员可以很方便的操控甲基萘在反应液流中的浓度，只需要调整反应物流流量、氧化物水溶液流流量以及β -甲基萘流流量，就可以确保β -甲基萘以最大的限度向维生素K3转化: 氧化物水溶液流包括重铬酸钠以及硫酸，CrO3含量为200 350g/L，硫酸含量为400 450g/L，氧化物水溶液流与β -甲基萘流的流量比为7 11:1，β -甲基萘与反应液流的流量比为1:900 1300。使得β-甲基萘在进行冷却反应时，甲基萘在反应液流中的体积比浓度为0.8 1.lL/m3。 本专利技术所述一种维生素K3的制备方法得到至少58%的维生素K3收率，并且制备的维生素K3收率稳定，技术人员不需要根据反应的具体情况，反复对各种反应参数进行调节。在本专利技术方案的基础上，反应液流向粗产物流的转化的时间往往是迅速的，并且反应物流在转化为粗产物流的过程中，β-甲基萘通常已经被完全消耗光，不会再产生热量，因此及时停止冷却，保持部分粗产物流(也即循环流)的温度，使其与β-甲基萘流及氧化物水溶液流混合后能够快速的进入反应所要求的温度状态，是有利的，本专利技术发现冷却反应的时间可以控制在10 15s，这样既能确保反应液流中的β -甲基萘已经被消耗光，也能够及时的停止冷却反应。进一步的，本专利技术给出了优化的参数设计方案，即将a步骤中β_甲基萘与反应液流的流量比设计为1:1000 1100。本专利技术还提供了一种实现所述维生素K3的制备方法的装置，该装置包括进行混合冷却的混合罐、进行冷却反应的列管反应罐、进行C步骤的分离提纯部件、温控部件以及流量控制部件； 所述混合罐通过列管反应罐中的列管与分离提纯部件连通，所述混合罐与列管反应罐中的列管并联连通，所述混合罐设有进料端、出料端以及与列管反应罐中的列管连通的循环端；所述流量控制部件包括设置在出料端的反应液流流量控制器以及设置在进料端的氧化物水溶液流流量控制器和β-甲基萘流流量控制器； 所述列管反应罐设有水流进口及水流出口，所述温控部件包括测温端设置在列管内的温度计、连通冷却水源与水流进口的流量控制器以及与温度计及流量控制器电连接的控制电路。β -甲基萘流及氧化物水溶液流的流量分别由β -甲基萘流流量控制器及氧化物水溶液流流量控制器控制，通过进料端进入混合罐快速混合成反应液流，随即由出料端通入列管反应罐中的列管冷却反应形成粗反应流，随后部分粗反应流(循环流)通过混合罐循环端重新进入混合罐，而其余部分粗反应流进入分离提纯部件。列管的冷却由冷却水源的冷却水流经水流进口及水流出口完成，而对于反应液流在列管中冷却反应的温度控制，可以由温控部件完成，设置在列管内的温度计向控制电路实时发送温度信号，当温度发生变化时，由控制电路控制流量控制器调节冷却水的流量，从而能够确保冷却反应在本专利技术设定的温度范围(55 65°C)内稳定的进行。β -甲基萘氧化制备维生素K3的反应应当尽可能的在列管反应罐中进行，事实上，由于β-甲基萘流与氧化物水溶液流在混合罐的混合存在这样一个风险，即β -甲基萘流与氧化物水溶液流已经在混合时发生氧化反应，因此一方面需要对混合罐冷却，防止过氧化的发生外，另一方面还需要使尽量少的甲基萘在于氧化物水溶液流混合时发生氧化，技术人员可以在确保反应效率以及混合均匀的基础上，在足够小的空间内完成甲基萘流及氧化物水溶液流本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种维生素K3的制备方法，包括：a.将β?甲基萘流、氧化物水溶液流以及循环流混合冷却形成反应液流；b.持续对反应液流冷却反应形成粗产物流；c.从粗产物流中分离维生素K3；所述b步骤中的部分粗产物流作为循环流重新用于a步骤；a步骤中氧化物水溶液流包括重铬酸钠以及硫酸，CrO3含量为200～350g/L，硫酸含量为400～550g/L，氧化物水溶液流与β?甲基萘流的流量比为7～11:1，β?甲基萘与反应液流的流量比为1:900～1300；所述b步骤的反应液流温度控制在55～65℃。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周中平，钱卫新，
申请(专利权)人：兄弟科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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