一种制备含有吡啶的医药中间体的反应釜及其控制方法与流程

本发明属于吡啶医药中间体生产，具体涉及一种制备含有吡啶的医药中间体的反应釜及其控制方法。

背景技术：

1、吡啶c5h5n是含有一个氮杂原子的六元杂环化合物，无色或微黄色液体，有恶臭。吡啶及其衍生物统称吡啶碱类，包括吡啶、2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、2-氯吡啶、氰基吡啶、2-甲基-5-乙基吡啶、氨基吡啶、2-乙烯基吡啶、羟基吡啶等。目前，我国已开发并已投入批量生产的喹诺酮类抗菌药主要有诺氟沙星、环丙沙星、氧氟沙星、依诺沙星、洛美沙星、氟罗沙星等。其中诺氟沙星、环丙沙星、氧氟沙星生产量最大，约占国内氟喹诺酮类抗菌药总产量的98%。

2、2-氯-5-三氟甲基吡啶是一个非常有应用价值的有机中间体，广泛应用于农药、医药和精细化工等领域。中国专利申请号为cn202111337487.9公开了一种一锅法制备吡啶类医药中间体的方法，包括以下步骤：将2-氯-5-三氯甲基吡啶投入真空反应釜中,加入催化剂，设定真空度为0.01-0.1mpa,一起加热至250-400℃后，通入过量含氟气体充分反应，降温至15-25℃以下，得到2-氯-5-三氟甲基吡啶粗品晶体；随后通过多步的水洗，降温，蒸馏结晶，获得纯度大于得到纯度大于99.8%的2-氯-5-三氟甲基吡啶。

3、由上可得，制备吡啶类医药中间体的过程中，要想获得高质量成品，需要对真空反应釜各种温度、真空度进行精确、稳定的控制，而温度、真空度均存在存在非线性、大时滞等特性，因此，本发明的目的是提供一种制备含有吡啶的医药中间体的反应釜及其控制方法，设计温度系统、真空度系统，确保反应釜运行稳定、可靠准确，满足吡啶的医药中间体产品指标要求。

技术实现思路

1、发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种制备含有吡啶的医药中间体的反应釜及其控制方法，反应釜本体的温度、真空度是影响含有吡啶的医药中间体产品质量的主要因素，通过温度系统、真空系统独立完成反应釜本体的温度测定与控制、真空测定与控制，将反应釜本体的温度、真空度快速、稳定的控制在目标值，使得反应釜本体的操作更加简便、产品质量更高、制造成本更低，应用广泛。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、技术方案：一种制备含有吡啶的医药中间体的反应釜，包括：

4、包括：

5、真空反应釜本体；

6、温度系统，所述温度系统包括温度采集装置、a/d 转换器一、温度控制器、 d/a转换器一、温度加热功率调节器、温度加热装置；在所述真空反应釜本体内设置有温度采集装置，所述温度采集装置的导线引至真空反应釜本体外经a/d 转换器一与温度控制器相连；由温度采集装置测量的真空反应釜本体实际温度经a/d 转换器一转换后输入至温度控制器，经温度控制器计算输出一个控制量，由 d/a转换器一转换后输入至温度加热功率调节器，温度加热功率调节器控制环绕着真空反应釜本体设置的温度加热装置的加热功率；

7、真空系统，所述真空系统包括皮拉尼真空计、潘宁真空计、a/d 转换器二、a/d 转换器三、真空控制器、前级泵组、次级泵组；所述真空反应釜本体内设置有皮拉尼真空计、潘宁真空计，所述皮拉尼真空计、潘宁真空计的导线引至真空反应釜本体外经a/d 转换器二与真空控制器连接；在真空控制器设定反应许可真空压力值，真空控制器控制前级泵组启动对真空反应釜本体进行粗排气，在此期间，由皮拉尼真空计测量的真空反应釜本体内的实际真空度经a/d 转换器二转换后输入至真空控制器，经真空控制器计算输出一个控制量，所述前级泵组集成有转速控制器一，真空控制器输入至转速控制器一，转速控制器一控制前级泵组的转速；待真空反应釜本体内真空环境达到 200pa 时，真空控制器控制次级泵组启动对真空反应釜本体进行高排气，在此期间，由潘宁真空计测量的真空反应釜本体内的实际真空度经a/d 转换器三转换后输入至真空控制器，经真空控制器计算输出一个控制量，所述次级泵组集成有转速控制器二，真空控制器输入至转速控制器二，转速控制器二控制次级泵组的转速，直至真空反应釜本体内真空度达到反应许可真空压力值。

8、本发明所述的反应釜，用于制备含有吡啶的医药中间体，反应釜本体的温度、真空度是影响产品质量的主要因素，通过温度系统、真空系统独立完成反应釜本体的温度测定与控制、真空测定与控制，将反应釜本体的温度、真空度快速、稳定的控制在目标值，使得反应釜本体的操作更加简便、产品质量更高、制造成本更低。

9、其中，所述真空系统，采用前级泵组与次级泵组组成二级真空泵组，粗排气与高排气结合，解决了单真空泵组成的真空系统难以精准调节到设计所要求的真空环境的问题。除了真空度的检测、前级泵组与次级泵组的控制，还采用用真空控制器对前级泵组与次级泵组的转速进行控制，调节前级泵组与次级泵组的转速将反应釜本体内压力维持在压力许可值。在保证医药中间体工艺正常进行的前提下， 防止前级泵组与次级泵组持续高速运转，造成的能源浪费并且产生噪声。

10、进一步的，上述的制备含有吡啶的医药中间体的反应釜，所述温度采集装置由若干个 k 型热电偶组成，所述k 型热电偶均布在真空反应釜本体内壁上并且导线引到真空反应釜本体外与温度控制器相连；所述温度加热功率调节器采用盘式镍铬丝电阻加热器并且环绕着真空反应釜本体设置。

11、k 型热电偶的量程范围为-150～+1370℃ ，满足本发明温度控制范围的要求。

12、进一步的，上述的制备含有吡啶的医药中间体的反应釜，所述温度系统1还包括：

13、分布式 io 设备，所述分布式 io 设备采用 devicenet 协议方式对温度控制器的输入输出进行分布式扩展。

14、为了获得更精准的温度数据，需要多个k 型热电偶测量真空反应釜本体内部的温度，因此，温度控制器输入输出量较多，通过分布式 io 设备对温度控制器的输入输出进行分布式扩展，可以提高其运行速度、效率。

15、进一步的，上述的制备含有吡啶的医药中间体的反应釜，所述前级泵组由单级旋片泵与罗茨泵组成用于粗排气，完成大气状态至 200pa真空阶段的的排气操作；所述次级泵组由若干台涡轮分子泵组成用于高排气，完成 200pa 至 10-5pa 以上真空阶段的排气操作。

16、进一步的，上述的制备含有吡啶的医药中间体的反应釜，所述真空控制器25通过devicenet 协议与泵转速控制器一261、转速控制器二271分别进行通信，分别控制前级泵组26、次级泵组27的转速。

17、本发明还涉及到所述制备含有吡啶的医药中间体的反应釜的控制方法，所述控制方法，包括：

18、温度系统的控制方法，其采用模糊控制与 pid 控制相结合，所述温度控制器包括模糊控制器、pid 控制器一，具体包括如下步骤：

19、s1：由温度采集装置测量的真空反应釜本体实际温度经a/d 转换器一转换后输入模糊控制器，模糊控制器对输入的数字信号进行模糊化处理得到输入信号的模糊量；

20、s2：模糊控制器对得到的模糊量进行量化处理；

21、s3：模糊控制器进行隶属度函数的选择；

22、s4：模糊控制器根据模糊规则表进行模糊推理得出结论；

23、s5：模糊控制器通过反模糊化得出清晰的输出，最终得到 pid 控制器一的比例、积分、微分三个控制参数的变化量，pid 控制器一132输出控制量，由 d/a转换器一转换后输入至温度加热功率调节器15，温度加热功率调节器控制环绕着真空反应釜本体设置的温度加热装置的加热功率。

24、温度控制具有大惯性、大滞后、非线性、不确定性等多种特点，使用传统控制方式难以达到与需要的控制目的，本发明采用采用模糊控制与 pid 控制相结合的方法，使其兼具设定值跟随特性和干扰抑制特性，提高了控制精度与稳定性。

25、进一步的，上述的制备含有吡啶的医药中间体的反应釜，还包括：还包括：

26、真空系统的的控制方法，所述真空控制器包括上位机、pid控制器二，具体包括如下步骤：

27、s1：通过上位机设置真空度初始参数；

28、s2：pid控制器二接受到上位机发起的排气指令后，pid控制器二先开启前级泵组的最慢粗排气阀门并且启动前级泵组对真空反应釜本体进行最慢粗排气；待真空反应釜本体内真空度到达一定程度时，再依次开启前级泵组的缓慢粗抽阀与粗抽阀，对真空反应釜本体进行进行进一步粗排气；在此期间，由皮拉尼真空计测量的真空反应釜本体内的实际真空度经a/d 转换器二转换后输入至真空控制器，经真空控制器计算输出一个控制量，所述前级泵组集成有转速控制器一，真空控制器输入至转速控制器一，转速控制器一控制前级泵组26的转速；

29、s3：待真空反应釜本体内真空环境达到 200pa 时，pid控制器二发送指令 tmpon启动次级泵组，待次级泵组工作开启 1 min后，打开次级泵组的fv 辅助阀门，次级泵组进行抽气；待真空反应釜本体内真空度到达7pa时，关闭最慢粗排气阀门、缓慢粗抽阀与粗抽阀，开启冷阱装置吸附水分子，在此期间，由潘宁真空计测量的真空反应釜本体内的实际真空度经a/d 转换器三转换后输入至真空控制器，经真空控制器计算输出一个控制量，所述次级泵组集成有转速控制器二，真空控制器输入至转速控制器二，转速控制器二控制次级泵组的转速，直至真空反应釜本体内真空度达到反应许可真空压力值。

30、 设置冷阱装置，解决了前级泵组与次级泵组将真空反应釜本体抽至一定真空度时大气中的水分子对与高真空所产生的影响，冷阱装置可以利用低温表面和低温吸附剂，将气体中的水分子捕获，从而得到更纯净的高真空环境。

31、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

32、（1） 本发明所述的制备含有吡啶的医药中间体的反应釜，通过温度系统、真空系统独立完成反应釜本体的温度测定与控制、真空测定与控制，将反应釜本体的温度、真空度快速、稳定的控制在目标值，使得反应釜本体的操作更加简便、产品质量更高、制造成本更低；

33、（2） 本发明所述的制备含有吡啶的医药中间体的反应釜，所述温度系统采用模糊控制与 pid 控制相结合的方法，使其兼具设定值跟随特性和干扰抑制特性，提高了控制精度与稳定性；

34、（3） 本发明所述的制备含有吡啶的医药中间体的反应釜，采用的制热制冷机组，一机多用，可以替代代替制热设备和制冷设备两套装置，节能效果明显，并且由于恒温水箱的热量来自于馏分ⅰ、馏分ⅱ的能量及余热， 制热制冷机组热交换所要消耗的电能也随之减少；

35、（4） 本发明所述的制备含有吡啶的医药中间体的反应釜，真空系统采用前级泵组与次级泵组组成二级真空泵组，粗排气与高排气结合，解决了单真空泵组成的真空系统难以精准调节到设计所要求的真空环境的问题；采用真空控制器对前级泵组与次级泵组的转速进行控制，调节前级泵组与次级泵组的转速将反应釜本体内压力维持在压力许可值。在保证医药中间体工艺正常进行的前提下， 防止前级泵组与次级泵组持续高速运转，造成的能源浪费并且产生噪声；设置冷阱装置解决了前级泵组与次级泵组将真空反应釜本体抽至一定真空度时大气中的水分子对与高真空所产生的影响。