Способ выделения диметилсульфоксида из водных растворов

 

Изобретение касается сероорганических соединений ,в частности, способа выделения диметилсульфоксида из водных растворов, который находит применение в синтезе биологически активных соединений. Цель - повышение производительности процесса. Последний ведут ректификацией водных растворов диметилсульфоксида с отбором фракции воды при 125-186°С и давлении 0,35-1 ата и с последующим отбором головной фракции и фракции целевого продукта. Способ позволяет повысить производительность процесса в 2,18 раза. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ц 4 С 07 С 147/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

)(21) 43 15059/23-04 (22) 17.07.87 (46) 07.08.89. Бюл. ¹ 29 .(71) Марийский филиал Всесоюзного. научно-исследовательского института бумаги (72) А.И.Хвастунов, Н.С.Черньппов и А.А.Тямакова (53) 547.279.05(088.8) (56) Кроль Э. Руководство по лабораторной перегонке. М.: Химия, 1980, с. 235.

Технологический регламент производства диметилсульфоксида Купавинской базы "Союзреактив", 1981.

Изобретение относится к усовершенствованному способу выделения диметипсульфоксида (ДМСО), который находит применение в синтезе биологически активных веществ.

Цель изобретения — повышение производительности процесса, что достигается отбором фракции воды при выделении ДМСО из водных растворов при давлении 0,35-1 ата и температуре

125-186 С.

Пример ы 1-4. Проводят серию опытов для определения степени разложения диметилсульфоксида в зависимости от температуры в кубе периодической ректификационной установки по предлагаемому,и известному способам.

2 кг 50% †но водного диметилсульфоксида подвергают ректификации на

„„SU„„1498758 А1

2 (54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ДИМЕТИЛСУЛЬФОКСИДА ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ (57) Изобретение касается сероорганических соединений, в частности способа выделения диметилсульфоксида из водных растворов, который находит применение в синтезе биологически активных соединений. Цель — повыше- ние производительности процесса. Последний ведут ректификацией водных растворов диметилсульфоксида с отбором фракции воды при 125-186 С и давлении 0,35-1 ата и с последующим от= бором головной фракции и фракции целевого продукта. Способ позволяет повысить производительность процесса Pg в 2,18 раза, 2 табл. установке, состоящей из куба (стеклянная колба емкостью 3 л) и насаlack дочной ректификационной колонки (диаметр 30 мм, высота 500 мм, насадка: CO стеклянные кольца Рашига 6хбх1,5). QO

Фракцию воды отбирают до температуры в кубе установки 125-186 С при ат- Ql мосферном давлении, т.е. в наиболее Я) жестких условиях предлагаемого способа. Для сравнения проводят процесс при давлении 0,2 — 0,3 ата. В этом случае отбор фракции воды ведут до температуры в кубе 120 С. Для получения достоверных данных о влиянии температуры на разложение диметилсульфоксида скорость отбора фракции воды во всех опытах примерно одинакова и составляет 184-200 г/ч. Полученные остатки (кубовую жидкость) анализиру1498758 ют на содержание в них примесей гаэожидкостной хроматографией, а затем выделяют из них целевой продукт ректификацией на той же колонке при остаточном давлении 15-60 мм рт.ст.

Целевой продукт (товарный. ДМСО) отбирают при достижении показателя преломления фракции 1,477. Полученный целевой продукт во всех примерах име-10 ет показатель преломления и > = 1,4771,478,. температуру кристаллизации

18,3-18,5 С и выдерживает испытание на чистоту по временной фармакопейной статье (ВФС) (при нагревании 15

5 мл продукта с 0,4 r твердого гидроксида калия в течение 10 мин на кипящей водяной бане окраска продукта не изменяется). Таким образом, целевой продукт отвечает требованиям 20 на лекарственный препарат димексид, представляющий собой специально очищенный диметилсульфоксид. Результаты опытов приведены в табл. 1;

Как видно из табл. 1 проведение отбора фракции воды при выделении диметилсульфоксида из водного раствора при атмосферном давлении до температуры в кубе 125-186 С, т.е. в наиболее жестких условиях, не приводит к увеличению содержания примесей в кубовой жидкости и позволяет получать целевой продукт, отвечающий требованиям на медицинский препарат димексид. 35

Таким образом, использование предлагаемого способа выделения диметилсульфоксида из водных растворов позволяет без ухудшения качества целевого продукта значительно увеличить 40 производительность процесса (см. сравнительный расчет), а следовательно, уменьшить его продолжительность.

Снижаются требования к хладоагенту, подаваемому в конденсатор паров воды, 45 и повышается эффективность его использования за счет повышения разности температур конденсирующегося пара и хладоагента. Снижается расход электроэнергии за счет уменьшения общего времени работы вакуум-насоса.

Способ может быть осуществлен как обычный периодический процесс, либо как полунепрерывный, а также как непрерывный. 55

В табл. 2 приведены примеры, иллюстрирующие предлагаемый способ при различных параметрах процесса.

Для подтверждения увеличения производительности процесса при использовании предлагаемого способа проводят сравнительный расчет производительности ректификационной установки при проведении отбора фракции воды при атмосферном давлении и давлении

0,3 ата.

Расчет производят по известной методике. Исходные данные дпя расчета:

Колонка диаметром 30 мм = 3 см, насадка: Кольца Рашига бхбх1,5.

Плотность воды (дистиллата) р<при 100 С JF = 958 кг/м при

68, 7 ОС f z = 980 кг/м .

Плотность паров воды — при 100 С

= 0,597 кг/м, при 68.,7 С >

= 0,188 кг/м .

Температура кипения воды при давлении 0,3 ата 68„7 С.

Для расчета необходимого диаметра колонны рассчитывают верхнюю предельную скорость паров в ней, Для быстрого расчета разработана номограмма Шумахера.

Определяют необходимые величины: константу скорости (паров) К принимают равной 0,01, так как используют

s качестве насадки кольца Рашига рассчитывают приведенную плотность паров р,,:

Тэ

Pa ) р для давления 0,3 ата

p = 0,19-10 .

По номограмме Шумахера находят предельную скорость паров в колонне.

Она равна 1,7 м/с. Рабочую скорость пара выбирают равной 707 предельной скорости: ()р, = О, 7.И„= 1 1 9 см/с

Находят величину D - расход паров в колонне, моль/ч:

17 3DT f ìÜ Р

f=0 785d = — — — отсюда D м P

173 Т

Э где f — поперечное сечение колонны, смзD - расход паров в колонне, моль/ч, Т вЂ” температура процесса, К, 58 6

Подставляя известные величины в уравнение для определения расхода паров в колонне, находят

14987

P — давление процесса перегонки, мм рт.ст. (0,3 ата = 228 мм рт.ст.).

Подставляя известные величины, находят расход паров в колонне, моль/ч, через колонну с диаметром 30 мм:

D = 70,7 моль/ч или 1273,1 r/÷ ..

Таким образом, расчет показывает! что при отборе фракции воды при давлении 1 ата производительность процесса увеличивается в 2, 18 раза по сравнению с ведением процесса при

0,3 ата.

D = 32, 4 моль/ч.

Так как г-моль воды равен 18 г, производительность колонны (или расходд паров) со ст авляет

D = 583 г/ч.

Дпя давления 1 ата находят

15 Формула изобретения

Способ выделения диметипсульфоксида из водных растворов путем ректификации с отбором фракции воды и последующим отбором головной фракции и фракции целевого продукта, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности процесса отбор фракции воды проводят при

0,35-1 ата и 125-186 С. .Таблица

= 0,62 .10 з .Ур

R y

Находят предельную скорость паров co = 0,85 м/с = 85 см/с, принимают (>1„ = (О > т.е. рабочая скорость рав.— на предельной скорости. 25

Выход ДИСО, Х от загрузки

Показатели качества товарного ДИСО

Состав кубовой жидкости, мас. Х

Условия при от боре фракции воды

Способ держа е

СО во

20 пр!

;,ОС

IEP

Проба с КОН

Товарный про дукт

ДИСО Примеси

Общий акции Вода ды

Конечная тем

Давление, ата пература в ку бе С

Предлагаемый 1

125 Следы 25,0 75,0 0,001 97>0

18, 4 Окра ска не изменяется !

8,3 То re

18,5

1,4776

95>!

160 -"- 40 960

186 -"- 1,4 98> 6

1>4779

1,4780

О, 001

0,001

97,2

97,3

95,0

95,5

1 .1

Известный 0,2-0,3

94,8 0,001

18,3

1,4775

120 -"- 5,2

97,2

95,2.Таблица 2

Давление,ата (мм рт. ст. ) Пример

Температура в кубе, С

Фракция воды

Концентрация

ДИСО в кубе, мас.X

Производительность колонки, г/ч

Удельная производительность> кг/(м ч) зо пр

ДИСО, мас. Х

Началь КонечФактичес- РасчетНачаль- Конечная ная

Факти- Расчетная ная кая ная ческая ная

1,3336

1,3360

1,3336

1,3340

1,3358

1, 3338

1,3340

1,3337

1,3340

1,3335

1,3345

6

8

i0 !!

l2

l3

14

0,3 (221) 73

0,3 (221) 73

0,35(257) 77

0,35 (257) 77

0,35 (257) 77

0,5 (368) 88

0,7 (515) 101

1, О (735) 108

1,0 (735) 108

1,0(735) 108

1,0(735) 108

114

146

92

127

152

171

186

50,0 92,3

50,0 98,6

50,0 75,0

50,0 96,0

50 0 98,6

50,0 96,0

50,0 98,0

50,0 75,0

50,0 96,0

50,0 98,0

50,0 98,6

0,20

1,88

0,20

0,50

1,74

0,35

0,50

0,30

0,50

0,14

0,83

496

452

607

714

1004

1002

682

989

565,7

565,7

651,6

651,6

651,6

840,5

1045,8

1273,0

1273>0

1273,0

1273,0

495,4 800, 7

702,0 800,7

721,& 922,2

640,0 922,2

771,4 922,2

859,2 .1189,7

1010,6 1480,3

1421,! 1801,8

1418,3 1801,8

965,3 1801,8

1400,0 1801,8