专利名称：连续催化乙酰化的方法
技术领域：
本发明涉及多糖连续乙酰化的方法。
背景技术：
很早前就已知多糖乙酰化的过程。传统上是将待反应的多糖与醋酸酐和无水醋酸 以及其他添加剂投入进一个搅拌容器。这样，醋酸酐与多糖反应生成多糖醋酸和醋酸。醋酸很快变成反应产物和反应产 物的溶剂。多糖通常完全乙酰化，而根据本发明同样也可能部分乙酰化。为了稳定且快速 地进行乙酰化反应，借助催化剂注入多糖。通常催化剂一般是强酸。加入的添加剂通常起 到增塑多糖的作用，它们大多也一起转化，产物是多糖醋酸的增塑剂。催化剂的活性随温度的升高而提高。除了乙酰化的催化作用，催化剂还改变多糖， 并生产较小的分子。因为该反应是强烈的放热反应，因此可以通过精确的催化剂用量和温 度控制来表征该过程。在不连续的操作方式中，可以通过逐渐配给过冷的液态反应物和逐渐在多糖成分 上配给催化剂来进行温度控制。同样地，部分热量可以通过搅拌容器的冷却水套排出。因 为搅拌容器的混合性能不佳，使得这一过程进行得非常缓慢，并且为了能够在开始时容纳 非常轻的(低容重)多糖，该容器必须具备很大的体积。以传统的连续方式操作同样的过程，必须通过连续反应器的冷却面移除制冷效 果。反应器每单位体积所需的冷却面非常大，这样恰好庞大的反应器难以实现。已知很多乙酰化的方法。例如专利GB 969 711示出一种直链淀粉连续乙酰化的 方法。该方法在确定的温度和确定的压力下进行。
发明内容
本发明的任务是获得一种连续的方法和相应的设备，从而在反应空间内以较高的 转化率用尽可能短的停留时间完成乙酰化反应，同时使反应器保持较低的制造成本，并保 持较短的与催化剂反应的时间，从而避免不希望出现的副反应。为了完成该任务，反应器中的压力设置要使得反应混合物的沸点与所希望的反应 温度相符，并且通过蒸发冷却来控制反应的放热。最好将多糖和一部分液态反应物在上游设备里预先混合，并且将其以悬浮液的形 式在连续反应器(例如混合器)中借助合适的输送元件输送进反应器的反应空间，反应器 中压力的设定要符合醋酸在希望的反应温度下的沸点相符。其余的液态反应物借助常规的 计量泵输送到反应当中。醋酸和醋酸酐部分蒸发，把由放热反应放出的多余能量从反应器 中带走，并通过一个或多个反应器上的蒸汽拱顶排出，再凝结，并与液态反应物和催化剂一 起全部或者部分地注入回反应当中。通过反应过程的进行，混合物在回流区或进入区形成局部稀释，这会促进多糖的 悬浮液进到进入区，因为醋酸酐更容易进入多糖，这会使反应加速。当进入反应器的多糖混合物呈纤维或粉末状时，根据本发明的反应空间的进入记录元件是阀门。当多糖以纤维或粉末状进入真空下的反应空间时，必须把大部分渗入空气作为粉 末部分输送到反应空间。当多糖不是以粉末或纤维形式注入到反应空间，而是将多糖在充 足的无水醋酸中制备成悬浮液，那么这种不希望见到的渗入空气进入反应空间的情况是能 够避免的。然后将其泵压入连续滤网离心分离机或者制粒机中，这里在与反应器相同的压 力条件下继续加工，或者将多余的醋酸继续分离。固体-醋酸-悬浮液将直接输送或泵压 或通过重力流进反应器中。通过反应产物的预混合可以克服连续注射固体多糖的难点，并由此得到可泵压的 并明显更易于操作的悬浮液。本发明的另一优点在于凝结物的冷却。通过回暖冷却水来实现冷却，从而平衡放 热反应的能量，在常规过程中必须使液体过冷或以固态形式输入。通过对部分醋酸有针对性的回收或者通过下游的闪回，根据本发明的方法允许将 残余的醋酸放入多糖醋酸中。因为醋酸既是溶剂又是反应物，并且作为无水凝结物，那些不再输送回反应器中 的部分流体将直接应用在预混合中。根据本发明的方法还允许多糖醋酸的残余以期望值来调节醋酸量。当已有很多醋 酸时，回流的凝结物流体部分或者全部被回收或分开排走。因为这部分流体是无水的，直接 或者在转化之后可以继续将其应用在醋酸酐中。
本发明其他的优点、特征和细节将在随后的优选实施例的描述中参照附图加以阐 述；该单页附图是根据本发明的方法的设备的框图。根据本发明的多糖连续乙酰化的方法，由预混合器1开始，随后进入离心机2。之 后产物进入反应器3，从反应器3出来后经过闪回器7传递进真空蒸发器8，然后得到最终产物。
具体实施例方式将反应物或者部分反应物，尤其是多糖和附加料，连续注入进预混合器1，并在此 均勻混合。使用离心机或者其他机械方式将多余的醋酸分离。还有可能将从预混合器1中 得到的悬浮液直接泵压进反应器3或者使其通过真空阀门进入反应器3中。分开注入的情况下，将分开注入的反应物的其他部分直接连续输送进反应器3 中。其可以是催化剂、醋酸酐或其他附加料。由于是放热反应的原因，醋酸和一部分醋酸酐蒸发，它们在冷凝器4中凝结，并且 部分5或者全部的输送回反应器，或者被6提取。为了控制反应器中的产物温度(蒸发温 度)，可能将废气气流连入一个真空设备。还有可能将多糖醋酸通过闪回器7输送进真空蒸发器8，在这里移除多余的醋酸 和醋酸酐。得到多糖醋酸。
权利要求
1.一种多糖连续乙酰化的方法，其特征在于，反应器空间内压力的设定，要使得反应混 合物的沸点与所需的反应温度相符，并且通过蒸发冷却来控制反应的放热。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将多糖直接连续注入到反应器(3)中，或 者将其注入预混合器(1)特别是碾磨机或离心机O)中，与醋酸酐和/或醋酸或者附加料 预混合，然后以悬浮液的形式被泵压或流入到反应器(3)中。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，只有部分的醋酸和醋酸酐与多糖预混合， 其余被直接输送进反应器(3)。
4.根据权利要求2或者3所述的方法，其特征在于，附加料是催化剂和/或增塑剂或者 填充剂，其在预混合(1)阶段被直接加入进反应器(3)中，或者两处都加入。
5.根据至少一个权利要求1至4所述的方法，其特征在于，蒸发的气体冷凝，并且为了 蒸发冷却和/或稀释的目的，将液态的凝结物的全部或部分( 输送回到反应混合物中。
6.根据至少一个权利要求1至5所述的方法，其特征在于，冷却介质是冷却水，并且凝 结物以与在反应器(3)中相同的压力呈液态积累。
7.根据至少一个权利要求1至6所述的方法，其特征在于，借助真空或耐压阀门将多糖 或者混合物输送进反应器(3)的反应空间内。
8.根据至少一个权利要求2至7所述的方法，其特征在于，由多糖、醋酸酐和/或醋酸 或者附加料组成的悬浮液输送进连续滤网离心分离机O)，该离心分离机是真空的，并且在 固体物质继续传送到反应器(3)之前把多余的醋酸分离出来。
9.根据至少一个权利要求1至8所述的方法，其特征在于，乙酰化反应全部或者部分的 完成。
10.根据至少一个权利要求2至9所述的方法，其特征在于，在乙酰化反应中，附加料没 有化学一物理性质上的改变，或者同样进行了化学转化。
11.根据至少一个权利要求2至10所述的方法，其特征在于，通过下游的闪回器(7)从 未转化的醋酸和/或醋酸酐中释放部分或全部的多醋酸量。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，从反应器(3)中得到螺旋几何形的多糖 醋酸量。
13.根据权利要求11或者12所述的方法，其特征在于，通过下游的真空蒸发器(8)从 残余醋酸和/或醋酸酐中释放多糖醋酸。
14.根据至少一个权利要求2至13所述的方法，其特征在于，按反应计量式的比例混合 多糖、醋酸和醋酸酐，或者投入过量的醋酸酐和/或醋酸。
15.根据至少一个权利要求2至14所述的方法，其特征在于，附加料(例如乙二醇)直 接起到多糖增塑剂的作用，并且在乙酰化反应之后，例如乙二醇醋酸酯起到多糖醋酸增塑 剂的作用。
16.一种用于多糖连续乙酰化的设备，其特征在于，为容纳多糖，预设有反应器(3)，将 该反应器与一个装置相连来调节内部压力，与一个装置相连来输入热量。
17.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，在反应器(3)上附加冷凝循环(4、5、6)。
18.根据权利要求16或17所述的设备，其特征在于，反应器(3)的上游设有预混合器⑴。
19.根据至少一个权利要求16至18所述的设备，其特征在于，反应器(3)的上游设有 离心机O)。
20.根据至少一个权利要求16至19所述的设备，其特征在于，反应器(3)的下游设有 真空蒸发器(8)。
全文摘要
在多糖连续乙酰化的反应中，要在反应器空间内设定压力，使得反应混合物的沸点与所需的反应温度相符，并且通过蒸发冷却来控制反应的放热。
文档编号C08B31/04GK102124033SQ200980131902
公开日2011年7月13日 申请日期2009年7月27日 优先权日2008年7月29日
发明者丹尼尔·淮特, 安迪瑞斯·迪内尔 申请人:利斯特股份公司