专利名称：维生素c生产中将古龙酸钠转化成古龙酸的方法
技术领域：
本发明涉及一种维生素C的生产方法，特别与维生素C生产中将古龙酸钠转化成古龙酸的离子交换技术有关。
背景技术：
维生素C(Vc)，即L-抗坏血酸，是细胞氧化-还原反应中的催化剂，具有强烈生理活性，参与人体多种代谢，可降低毛细管的脆性，增加机体抵抗能力的同时防止坏血病，也用于多种急、慢性传染病及紫癜等的辅助治疗，但人体自身不能合成，必须从食物中摄取。Vc还广泛用于食品、饮料、养殖、饲料添加剂及化妆品营养剂等各个领域。
传统的维生素C生产中，将古龙酸钠转化成古龙酸是采用吸附和离子交换固定床的分离技术。吸附和离子交换固定床是化工、生化行业生产中广泛应用的一种分离技术。它虽然柱体设计制造比较简单，但存在间歇性处理、周期性运行、树脂利用率低、水和化学试剂用量大、废水排放量大等缺点，影响了工业分离的效率与效益，成为传统工艺的薄弱环节。
发明内容
本发明的目的在于提供一种维生素C生产中将古龙酸钠转化成古龙酸的方法，以具有连续性分离处理、提高树脂利用率、减少水和化学试剂用量、废水排放量小等优点，提高工业分离的效率与效益。
为达成上述目的，本发明的解决方案是用连续离子交换设备，采用圆盘传送式连续逆流吸附系统，使用强酸型阳离子交换树脂进行离子交换和吸附连续操作，将古龙酸钠转化成古龙酸。
具体的连续离子交换系统包括20或30个单元，每个单元即为一根柱子，根据古龙酸钠本身的特性，分为以下几个分段区交换区包括8-12个单元，采用一组并联的4-6个单元再与另一组并联的4-6个单元串联的方式，料液为正进或反进方式；交换后水洗区包括3-4个单元，采用单串正进料方式，其出口并入次交换区入口；逆流再生区包括1-2个单元，在转动后的前期，用稀碱液清洗树脂，主要是将残留在树脂间隙内或粘附在树脂表面的杂质清洗干净，随后用反洗水将污物冲洗出树脂罐，以便增强后续酸再生的效果；用浓度为4％的氢氧化钠进行洗涤；再生区包括4-6个单元，采用1-2个单元串联反进料方式，递级再生；采用4-8％盐酸进行再生；再生水洗区包括3-4个单元，采用单串先正再反的进料方式，将残留在树脂罐的酸洗出并回用，同时将树脂罐内的离子清洗干净，以免将离子带入交换区；ER区即夹带区包括1-2个单元，采用反进料方式，用产品作为该区域的进料，将留在树脂罐内的水顶出，增加交换后产品的浓度，同时该部分可以回用；以上各区的具体参数如柱的直径、高度、树脂填充量、进液流速大小及柱的转动速度等根据实际生产量而确定。
这样，本发明的连续离子交换技术将离子交换、洗脱、再生集中在一个系统中的不同部分而同时进行的分离，取代了传统的固定床技术，通过此先进的连续离子交换设备，采用圆盘传送式连续逆流吸附系统，突破了离子交换和吸附连续操作的技术难题，使得工艺流程全面优化，从而使吸附树脂、冲洗水、洗脱剂和化学药品的消耗都大大减少。连续离子交换可以大大降低树脂的一次投入量(树脂投入量约为固定床的10％)，使得树脂更换成本下降，同时“工艺柱”(仅仅有一进一出两个工艺管道的连接口，随着系统的运行各“工艺柱”依次经过树脂工艺的各个工段)的引入将提取工艺更加精细化，收率更好。树脂解吸液浓度平稳，流量稳定，为后续浓缩工艺创造有利条件。系统占地面积小，以利于在旧厂房中进行改造。由于树脂大量减少，节约了再生费用，降低了污染物的排放。
与传统固定床相比，本发明连续离子交换技术具有以下创新性一、与传统的离子交换柱相比，其设备紧凑、系统简化、管道缩减和占地面积少；二、与固定床相比，树脂消耗量减少50-90％，再生剂、冲洗水消耗降低；三、由于非间断操作下的连续运转，产品的成分、浓度保持基本的稳定；四、具有良好的操作弹性，可根据生产负荷的变化自动调节旋转速度；五、减少化学药品、洗脱剂的用量约30-70％；减少废水排放量的40-80％；六、减少占地面积60-80％，系统紧凑，原固定床所有工序都集中在该系统中；
七、降低运行成本和设备投资；八、在生产过程中基本无三废排放；九、该系统易于其它设备匹配，操作和控制简便。
图1是本发明连续离子交换转化工艺流程图。
具体实施例方式
如图1所示，是本发明将古龙酸钠通过连续离子交换转化的工艺流程图。本发明采用圆盘传送式连续逆流吸附系统，采用732强酸型阳离子交换树脂，此连续离子交换工艺流程以包括20个单元系统为例，处理量为3-3.9L/H，根据古龙酸钠本身的特性，每根柱的树脂填充量为300ml，转速为18度，分为以下几个分段区交换区(包括第5～12单元)，采用第5～8单元的并联再与第9～12单元的并联串联的方式，料液为正进方式；料液进料流速为60ml/min；交换后水洗区(包括第2～4单元)，采用单串正进料方式，其出口并入次交换区入口；进水速度为15ml/min；逆流再生区(是第1单元)，在转动后的前期(时间约为2分钟)用稀碱液清洗树脂，主要是将残留在树脂间隙内或粘附在树脂表面的杂质清洗干净，随后用反洗水将污物冲洗出树脂罐，以便增强后续酸再生的效果；用浓度为4％的氢氧化钠进行洗涤，其流速为5ml/min；再生区(包括第18～20单元)，采用第1-2单元串联反进料方式，递级再生；采用7％酸进行再生，其流速为18ml/min，而废弃液的流出速度为48ml/min；再生水洗区(包括第14～17单元)，采用单串先正再反的进料方式，将残留在树脂罐的酸洗出并回用，同时将树脂罐内的离子清洗干净，以免将离子带入交换区；水流速度为30ml/min；ER区(是第13单元)，采用反进料方式，用产品作为该区域的进料，将留在树脂罐内的水顶出，增加交换后产品的浓度，同时该部分可以回用，其进料速度为10ml/min。
结果分析①收率实验总共进行了六批次，其具体数据如下
表1古龙酸钠连续离子交换实验结果
表1中的实验结果表明，连续离交系统在古龙酸钠的转化中收率可以达到99.5％左右。其中超过100％的批次(第2、第4批次)主要是由于在实验中体积计量与样品测试中偏差比较大的原因。
在系统中的ER区可以起到提高产品浓度的作用，实验时采用连续进料方式，浓度的测定采用平均的计量方式。表1的实验结果还表明，产品浓度与原料液的浓度的绝对差值一般在5mg/ml左右。产品中钠离子可以满足生产上的要求(实验中钠的含量在350ppm以下)。
②水的用量在连续离交工艺中，树脂交换后需要水洗，酸再生后需要用水洗酸，以及需要用冲洗水配酸等步骤，所以，如果在工艺设计上能将过程中的水加以循环利用，将会有效地降低能耗，减少废水排放造成的污染，实现清洁生产。
在ER区为提高产品的出料浓度，会产出一部分净水，这一部分出水指标如下表2连续离交系统树脂水洗后ER区出水指标
从表中实验数据反映，ER区出水可以完全回用，可用于树脂交换后的水洗步骤。
在树脂交换后，必须用酸对树脂进行再生处理。经酸再生后的树脂必须进行水洗涤处理，目的是将树脂罐中的Cl-完全冲洗干净，以满足进料的要求。工业上用盐酸进行树脂再生，本研究对洗酸过程的水洗液每隔两分钟取一次样，并其测电导率，以判断Cl-去除的程度，其结果列于表3表3酸再生后树脂水洗涤的实验结果
实验结果表明酸再生后的树脂经水洗约12.5分钟以后，水洗液电导率趋于稳定，表明Cl-已冲洗干净，此时树脂性能已恢复，符合生产要求，可再投入利用。
酸再生后的洗酸水质量也是实验重点考察的对象之一，前期的洗酸水中钠离子含量高，达到450ug/ml，同时酸含量高，其pH在1以下(用pH试纸测)，而后期的洗酸水中钠含量低于100ug/ml，酸含量仍高，可用于稀酸的初级再生过程，提高酸的利用率。
整个转化工艺需要的水量37m3/吨古龙酸。
③酸的用量本研究是用盐酸进行再生的，实验中30％盐酸的用量为古龙酸产量的1.02。
古龙酸钠连续离子交换与传统固定床工艺数据比较将该工艺的古龙酸钠连续离子交换的工艺数据与传统的古龙酸钠固定床离子交换的工艺数据列于表4。数据表明，在日处理古龙酸钠量相同的情况下，连续离交法的树脂装填量以及消耗水和盐酸量，分别比固定床法节省了87.3％、47.5％、28.1％。所以采用连续离子交换法可以极大地降低转化的生产成本。
表4古龙酸钠连续离子交换与传统固定床工艺数据对照
权利要求
1.维生素C生产中将古龙酸钠转化成古龙酸的方法，其特征在于用连续离子交换设备，采用圆盘传送式连续逆流吸附系统，使用强酸型阳离子交换树脂进行离子交换和吸附连续操作，将古龙酸钠转化成古龙酸。
2.如权利要求1所述的一种维生素C生产中将古龙酸钠转化成古龙酸的方法，其特征在于具体的连续离子交换系统包括20或30个单元，每个单元即为一根柱子，根据古龙酸钠本身的特性，分为以下几个分段区交换区包括8-12个单元，采用一组并联的4-6个单元再与另一组并联的4-6个单元串联的方式，料液为正进或反进方式；交换后水洗区包括3-4个单元，采用单串正进料方式，其出口并入次交换区入口；逆流再生区包括1-2个单元，在转动后的前期，用稀碱液清洗树脂，主要是将残留在树脂间隙内或粘附在树脂表面的杂质清洗干净，随后用反洗水将污物冲洗出树脂罐，以便增强后续酸再生的效果；用浓度为4％的氢氧化钠进行洗涤；再生区包括4-6个单元，采用1-2个单元串联反进料方式，递级再生；采用4-8％盐酸进行再生；再生水洗区包括3-4个单元，采用单串先正再反的进料方式，将残留在树脂罐的酸洗出并回用，同时将树脂罐内的离子清洗干净，以免将离子带入交换区；夹带区包括1-2个单元，采用反进料方式，用产品作为该区域的进料，将留在树脂罐内的水顶出，增加交换后产品的浓度，同时该部分可以回用。
全文摘要
本发明公开了维生素C生产中将古龙酸钠转化成古龙酸的方法，是用连续离子交换设备，采用圆盘传送式连续逆流吸附系统，使用强酸型阳离子交换树脂进行离子交换和吸附连续操作，将古龙酸钠转化成古龙酸。本发明具有连续性分离处理、提高树脂利用率、减少水和化学试剂用量、废水排放量小等优点，提高了工业分离的效率与效益。
文档编号C07C51/347GK1754868SQ20041005175
公开日2006年4月5日 申请日期2004年9月28日 优先权日2004年9月28日
发明者蓝伟光, 黄松青 申请人:三达膜科技(厦门)有限公司