УСТАНОВКА ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ПОЛУЧЕНИЯ ОЧИЩЕННОГО ПАРАЦЕТАМОЛА, СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ПОЛУЧЕНИЯ ОЧИЩЕННОГО ПАРАЦЕТАМОЛА Российский патент 2023 года по МПК C07C231/24 B01D9/02 C07C233/25 

Настоящее изобретение относится к органической химии, в частности, к способу очистки технического парацетамола и установке для очистки технического парацетамола.

Уровень техники

В процессе синтеза парацетамола получают продукт технической чистоты с содержанием целевого вещества менее 95%. Данный продукт не пригоден для медицинских целей, поскольку он содержит примеси окрашенных продуктов окислительной поликонденсации, исходный пара-аминофенол, остаточную уксусную кислоту и т.п.

Для получения продукта, пригодного для медицинских целей требуется очистка парацетамола от примесей. Для этого широко применяют перекристаллизацию с использованием различных растворителей таких, как вода, спирт, двухкомпонентные смеси. Для эффективного удаления высокомолекулярных примесей в процессе перекристаллизации используются сорбенты, например, активированный уголь различных марок.

Известно два принципиально различных способа проведения перекристаллизации -перекристаллизация в периодическом режиме (batch process) и перекристаллизация в непрерывном режиме (continuous process).

Из патента США US 5981799 известно, что при проведении перекристаллизации в периодическом режиме исходное сырье, сорбенты и осветляющие добавки загружают в аппарат единой порцией, осуществляют нагрев массы, растворение компонентов, фильтрацию горячего раствора, охлаждение раствора и кристаллизацию продукта. То есть получение очищенного парацетамола осуществляют в несколько отдельных этапов.

В случае непрерывного процесса загрузка загрязненного исходного сырья и удаление очищенного проходит без каких-либо остановок.

Из уровня техники известно, что перекристаллизацию парацетамола осуществляют непрерывным способом, однако, подобные процессы нацелены исключительно на получение особой кристаллической формы продукта, в них не используют сорбенты для поглощения примесей, фильтры для удаления нерастворимых примесей.

Ближайшим аналогом изобретения является способ получения парацетамола, раскрытый в патенте RU 2668500, в котором в реактор загружается вода и технический парацетамол с различным цветом кристаллов, реакционная смесь нагревается до температуры 85±5°С, выдерживается в течение 10-20 мин, фильтруется через друк-фильтр в кристаллизатор, затем реакционная масса самоохлаждается в течение 2,5 ч, после чего дополнительно охлаждается до температуры 15±5°С и выдерживается в течение 1,5-3,0 ч, далее реакционная смесь фильтруется, промывается очищенной водой, затем проводится ее сушка при температуре 90±5°С до содержания влаги не более 0,5%.

Также известно, что для очистки парацетамола используют установку, которая включает реактор для приготовления водного раствора парацетамола, фильтр и кристаллизатор.

Недостатком способа является необходимость утилизации жидких отходов - сточных воды, а также неполная очистка парацетамола от примесей.

Краткое раскрытие изобретения

Целью создания изобретения является разработка способа и установки для непрерывного получения парацетамола, не содержащего примесей.

Техническими результатами заявленной группы изобретений является, получение кристаллов парацетамола определенного размера, обеспечение непрерывного процесса получения парацетамола с чистотой более 99%, отсутствие сточных вод (жидких отходов) и необходимости их утилизации, уменьшение времени и энергозатратности процесса.

Заявленный способ включает отчистку технического парацетамола от примесей путем перекристаллизации раствора.

В контексте данной заявки под техническим парацетамолом понимается парацетамол, требующий очистки.

Способ непрерывной очистки технического парацетамола, включает следующие этапы:

а) получение раствора парацетамола путем растворения технического парацетамола в воде в количестве из расчета 92-105 г парацетамола на 1 литр воды при температуре 75-80°С и перемешивании до получения насыщенного раствора;

б) получение маточного раствора путем добавления в полученный насыщенный раствор раствора антиоксиданта в обедненном маточном растворе, из расчета 0,1-1 мас. % от количества очищаемого технического парацетамола;

в) фильтрация полученного маточного раствора;

г) кристаллизация маточного раствора, полученного на этапе (в), в кристаллизаторе путем его охлаждения до температуры 5-25°С с получением кристаллов очищенного парацетамола и обедненного маточного раствора, при этом, перед подачей горячего маточного раствора, полученного на этапе (в) в кристаллизатор вносят затравку в виде кристаллов чистого парацетамола;

д) направление обедненного маточного раствора, полученного на стадии (г), на этапы (б) и(е);

е) промывку кристаллов очищенного парацетамола в пульсационной колонне потоком обедненного маточного раствора и сепарацию кристаллов по размеру.

В качестве антиоксиданта могут быть использованы сульфиты, в частности, сульфитные пищевые добавки такие, как метабисульфит натрия (Е223), бисульфит натрия (Е222), метабисульфит калия (Е224), диоксид серы (Е220), сульфит натрия (Е221), сульфит калия (Е225), сульфит кальция (Е226), бисульфит кальция (Е227), бисульфит калия (Е228), сульфит кальция (Е226), бисульфит кальция (Е227), бисульфит калия (Е228).

Добавление антиоксиданта в насыщенный маточный раствор технического парацетамола препятствует образованию окрашенных олигомерных соединений в процессе перекристаллизации раствора технического парацетамола. Образующиеся окрашенные олигомерные соединения даже в малых концентрациях могут придавать кристаллическому парацетамолу цветность. Использование антиоксиданта обеспечивает как получение более чистых кристаллов парацетамола (кристаллов парацетамола высокой чистоты), так и позволяет сократить общее время и энергозатратность процесса получения очищенного парацетамола в связи с исключением необходимости дополнительной очистки кристаллов.

Обедненный маточный раствор, полученный на стадии (г), дополнительно направляют в кольцевой ороситель устройства для подачи технического парацетамола в реактор, которое оснащено охлаждающей рубашкой.

На этапе (г) затравку в виде кристаллов чистого парацетамола добавляют в кристаллизатор в количестве из расчета 5-20 г на 1 литр маточного раствора.

На этапе (в) фильтрации маточного раствора используют фильтры механической очистки и фильтры с сорбентами, в частности, с активированным углем в количестве 10-20% от общего объема реактора для получения маточного раствора.

Обеденный маточный раствор после отделения кристаллов чистого парацетамола перед подачей на этап (а) очищают в системе очистки, включающей колонну с битым мрамором для понижения кислотности раствора и угольный фильтр.

Устройство для непрерывной очистки парацетамола, включающее:

а) бункер со шнеком для технического парацетамола;

б) реактор для получения маточного раствора парацетамола, оснащенный подогревом, механической мешалкой и устройством, выполненным с возможностью подавать технический парацетамол из бункера в реактор, оснащенным охлаждающей рубашкой и кольцевым оросителем;

в) систему фильтрации маточного раствора, включающую фильтр механической очистки, отсекающее устройство и вынесенный обогреваемый фильтр с активным сорбентом;

г) перелив для удаления из реактора избытка маточного раствора парацетамола, оснащенный обогревом;

д) кристаллизатор, оснащенный механической мешалкой, охлаждающим змеевиком и контролером температуры;

е) пульсационную колонну, оснащенную турбинами, выполненными с возможностью изменять направление потока поочередно по и против часовой стрелки, гидро-пульсатором, выполненным с возможностью создавать пульсации жидкости внутри колонны и герметично присоединенным к пульсационной колонне снизу.

Контроль за температурой в реакторе осуществляется термопарой.

Обогреваемый фильтр оснащен системой промывки сорбента горячим раствором, в частности, раствором воды.

Перелив оснащен фильтром тонкой очистки, а глубина погружения перелива определяется таким образом, чтобы горячий маточный раствор попадал по существу в середину взвешенного слоя затравки в виде кристаллов парацетамола.

Гидропульсатор пульсационной колонны оснащен механизмом для удаления воздуха.

Раствор для промывки пульсационной колонны подается через фильтр с угольным сорбентом.

Кольцевой ороситель выполнен с возможностью регулирования скорости потока для орошения.

Подробное раскрытие изобретения

Технический парацетамол загружают в бункер (1) для обеспечения непрерывной подачи парацетамола в устройство для его очистки. Рабочий объем бункера вмещает по меньшей мере 2 кг технического парацетамола, и выполнен с возможностью дозагрузки технического парацетамола в бункер в процессе работы установки без необходимости остановки процесса.

Подачу твердого технического парацетамола из бункера (1) в реактор (3) осуществляют с постоянной скоростью с помощью шнека (2) посредством устройства для подачи технического парацетамола (4).

Для исключения взаимодействия технического парацетамола и горячих паров растворителя из горячего реактора, чтобы технический парацетамол при подаче в реактор не подмокал и не комковался, подачу парацетамола в реактор осуществляют посредством устройства (4). Устройство для подачи технического парацетамола (4) выполнено в виде полой трубы, включает канал загрузки (59), оснащено охлаждающей рубашкой (58) и работает по принципу «обратного холодильника».

В нижней части устройства (4) предусмотрен плоский монтажный фланец (60), предназначенный для прикрепления устройства (4) вертикально к крышке реактора (3). Охлаждение канала загрузки (59) работает по принципу обратного холодильника, и не дает горячим парам растворителя подниматься из реактора (3).

Во избежание накопления осадка на стенках устройства подачи технического парацетамола (4) в верхней его части выполнен кольцевой ороситель (5). К кольцевому оросителю (5) осуществлен подвод обедненного очищенного маточного раствора, посредством форсунок (57) который смывает технический парацетамол со стенок устройства подачи технического парацетамола (4) в реактор (3). Скорость потока обедненного маточного раствора для орошения регулируют исходя из с расчета максимальной растворимости подаваемого технического парацетамола при рабочей температуре в реакторе так, чтобы не создавался избыток или недостаток любого из компонентов, а концентрация парацетамола в реакторе оставалась постоянной. В середину кольцевого оросителя (5) вставлена воронка-вкладыш (56) таким образом, чтобы нижний срез воронки (56) располагался ниже форсунок (57), чтобы исключить преждевременное подмокание твердого продукта, которое может привести к комкованию технического парацетамола и забивке канала (59). Твердый технический парацетамол подается в воронку-вкладыш с помощью шнека (2) из бункера (1).

Реактор (3) снабжен нагревательным элементом (6) и механической лопастной мешалкой (7). Измерение и контроль температуры в реакторе (3) осуществляют с помощью термопары (8). В качестве нагревательного элемента (6) реактора может быть использован любой нагревательный элемент, например, змеевик с теплоносителем, рубашка или сочетание змеевика и рубашки.

Перед началом работы реактор заполняют насыщенным раствором парацетамола. Для получения насыщенного раствора реактор заполняют чистой водой до перелива, через люк (9) загружают расчетное количество технического парацетамола для получения насыщенного раствора при заданной рабочей температуре, подключают нагрев реактора. Избытка твердой фазы в растворе парацетамола перед началом работы быть не должно.

Люк (9) позволяет быстро вносить технический парацетамол в количестве необходимом для получения насыщенного раствора парацетамола, т.е. сократить общее время процесса, а также проводить регламентные работы по обслуживанию и очистке реактора.

Бункер (1) также может быть использован для внесения технического парацетамола для получения насыщенного раствора парацетамола, но в целях сокращения общего времени процесса бункер, преимущественно, используют для дозирования парацетамола в процессе штатной работы устройства, т.е. для дозагрузки технического парацетамола в непрерывном процессе очистки.

Уровень раствора в реакторе регулируется естественным образом, с помощью свободного перелива (10). Во входной части перелива располагается сетка-сепаратор (11), которая препятствует попаданию крупного нерастворенного осадка в переливную линию, исключая таким образом его забивку, что также обеспечивает получение парацетамола высокой чистоты и позволяет исключить необходимость переработки и/или утилизации отходов.

В реактор (3) предусмотрена подача раствора антиоксиданта из отдельной емкости (12) из расчета 0,1-1% от объема входного потока обедненного оборотного маточного раствора. Подачу антиоксиданта из емкости (12) в реактор (3) осуществляют насосом (63).

Для поддержания материального баланса процесса очистки технического парацетамола, чтобы не вносить в оборотный маточный раствор дополнительное количество растворителя, в частности - воды, раствор антиоксиданта готовят в обедненном очищенном оборотном маточном растворе.

Под «оборотным маточным раствором» подразумевают всю совокупность жидкой фазы, которая непрерывно циркулирует в установке.

Под «обедненным маточным раствором» (раствор из емкости (29) подразумевают раствор чистого парацетамола с низкой концентрацией парацетамола.

В качестве антиоксиданта могут быть использованы сульфиты, в частности, сульфитные пищевые добавки такие, как метабисульфит натрия (Е223), бисульфит натрия (Е222), метабисульфит калия (Е224), диоксид серы (Е220), сульфит натрия (Е221), сульфит калия (Е225), сульфит кальция (Е226), бисульфит кальция (Е227), бисульфит калия (Е228), сульфит кальция (Е226), бисульфит кальция (Е227), бисульфит калия (Е228).

Полученный горячий насыщенный раствор технического парацетамола фильтруют в системе фильтрации, которая включает фильтр грубой механической очистки (13) и вынесенный обогреваемый фильтр (14) с активным сорбентом. В качестве сорбента используют активированный уголь в количестве 10-20% от общего объема реактора (3).

Корпус фильтра грубой механической очистки (13) изготовлен из нержавеющей стали. В качестве фильтрующих элементов (53) в фильтре (13) используют мешочные фильтры из полипропилена с порами различной микронности. Фильтр (13) оснащен наружным обогревом, в частности, электрической рубашкой (54).

Корпус обогреваемого фильтра (14) представляет собой полую трубу с обогревающей рубашкой (51). В нижней и верхней части корпуса фильтра (14) находятся фланцевые соединения (48) и (49) для герметичного монтажа соответственно верхней (46) и нижней (47) предохранительных крышек. Каждая из крышек (46) и (47) включает соединение для подключения линий входного и выходного потоков раствора парацетамола и предохранительную решетку с размером отверстий, которое втрое меньше размера гранул сорбента.

Обогреваемый фильтр (14) заполнен сорбентом (52) (активированный уголь), поверх слоя сорбента расположено дополнительное фильтрующее устройство (17), которое представляет собой по меньшей мере 2 слоя фильтрующей ткани.

Фильтрующая ткань выполнена преимущественно из полипропилена, имеет размер пор 5-15 мкм. Ткань фиксируется фиксирующим кольцом (50), так, чтобы ее края были надежно прижаты к стенкам корпуса фильтра (14).

Подачу горячего маточного раствора в систему фильтрации осуществляют насосом (15). Скорость подачи раствора подбирают таким образом, чтобы система реактор-фильтр представляла собой единый рабочий объем, т.е. раствор в такой системе циркулирует непрерывно. Перед насосом (15) расположен фильтр грубой механической очистки (13), предотвращающий попадание нерастворенного осадка в насос (15) и обогреваемый фильтр (14), что также обеспечивает получение парацетамола высокой чистоты и позволяет исключить необходимость переработки и/или утилизации отходов, а также сократить общее время и энергозатратность процесса.

В нижней части реактора (3) предусмотрено отсекающее устройство (55), выполненное в виде мелкоячеистой металлической сетки с вырезами под монтаж вала мешалки (7) и корпус перелива (10). Отсекающее устройство (55) исключает попадание твердого технического парацетамола, который находится в реакторе (3) в процессе растворения, в систему фильтров (13) и (14). На выходе из обогреваемого фильтра (14) предусмотрено дополнительное фильтрующее устройство (17), предотвращающее унос в реактор (3) мелких частиц активированного угля, что также обеспечивает получение парацетамола высокой чистоты, позволяет исключить необходимость переработки и/или утилизации отходов, а также сократить общее время и энергозатратность процесса.

Для промывки, дополнительного прогрева сорбента или заполнения фильтра (14) горячим растворителем, в частности, горячей водой, предусмотрена система промывки сорбента, с забором промывной жидкости из обогреваемой емкости (18). Для обогрева емкости (18) используют емкость (62), заполненную горячей водой (водяная электрическая баня).

На выходе из фильтра (14) температуру потока маточного раствора технического парацетамола контролируют датчиком температуры (16). В целях исключения выпадения осадка внутри цикла системы фильтрации, температура в очистительном фильтре должна быть на 0,5-1°С выше рабочей температуры реактора (3).

Система фильтрации обеспечивает несколько значительных преимуществ:

- рабочий объем реактора (3) не засоряется дополнительной твердой фракцией сорбента;

- не требуется дополнительное фильтровальное оборудование для отделения маточного раствора технического парацетамола от сорбента после того, как сорбент утратил свои рабочие (сорбционные) свойства;

- возможность замены очистительного фильтра без прекращения работы устройства достигается использованием двух параллельных систем фильтрации (на представленных чертежах не показано).

Наличие в устройстве системы фильтрации и соблюдение указанной совокупности условий фильтрации позволяет получить парацетамол высокой чистоты, а также сократить общее время и энергозатратность процесса.

В реакторе (3) в нижней его части предусмотрена емкость (44) для аварийного слива маточного раствора парацетамола.

Таким образом, в реактор (3) с горячим маточным раствором непрерывно поступает оборотный обедненный маточный раствор и твердый технический парацетамол. Горячий маточный раствор в реакторе (3) всегда насыщен по парацетамолу. В процессе очистки происходит непрерывное растворение технического твердого парацетамола в воде и осуществляется его очистка от примесей пропусканием через фильтры механической очистки и фильтры с сорбентом. Избыток насыщенного горячего маточного раствора парацетамола непрерывно удаляется через перелив.

Горячий насыщенный раствор парацетамола, очищенный от примесей, через перелив (19) с обогревом (20) подают в кристаллизатор (21). Обогрев перелива осуществляют с помощью масляной рубашки.

Контроль температуры в переливе осуществляют с помощью датчика температуры (22). Температура в переливе должна быть на 4-7°С выше, чем температура в реакторе (3), чтобы исключить возможность кристаллизации парацетамола и забивки перелива. Внутри перелива предусмотрен фильтр тонкой очистки (23) для удаления мелких примесей.

Соблюдение указанных условий подачи горячего раствора парацетамола в кристаллизатор позволяет получить парацетамол высокой чистоты.

В кристаллизаторе (21) осуществляют кристаллизацию очищенного парацетамола.

Кристаллизатор снабжен загрузочным люком (24) для внесения твердой затравки в виде кристаллов чистого парацетамола, которая обеспечивает более устойчивую и плавную кристаллизацию парацетамола, а также способствует исключению зарастания твердой кристаллической коркой рабочих элементов внутри кристаллизатора - стенок, охлаждающего змеевика (26), сепаратора (30).

Кристаллизатор снабжен механической мешалкой (25) с плоскими лопастями. Скорость вращения мешалки (25) подбирают таким образом, чтобы создать устойчивый взвешенный слой кристаллов в нижней части кристаллизатора и исключить возникновение неподвижного осадка на дне аппарата.

Кристаллизатор снабжен охлаждающим змеевиком (26) и датчиком температуры (27).

Избыток маточного раствора из кристаллизатора самотеком удаляется через перелив (28), и попадает в емкость для хранения обедненного оборотного маточного раствора (29). Благодаря наличию системы переливов из реактора (3) в кристаллизатор (21) и из кристаллизатора в емкость для хранения обедненного оборотного маточного раствора (29) в случае полного их заполнения количество жидкости, поступившей в реактор или кристаллизатор эквивалентно количеству жидкости, поступившей в емкость для хранения обедненного оборотного маточного раствора (29).

Таким образом, вся система реактор (3) и кристаллизатор (21) находится в состоянии саморегулирования.

На входе в перелив (28) кристаллизатора (21) располагается трубчатый сепаратор с вложенными наклонными перегородками (30), который препятствует уносу кристаллов парацетамола из кристаллизатора.

Ввод горячего очищенного насыщенного раствора в кристаллизатор осуществляется через перелив (19) с обогревом (20), глубину погружения перелива подбирают таким образом, чтобы горячий раствор технического парацетамола попадал в середину взвешенного слоя затравки в виде кристаллов чистого парацетамола. Температуру обогреваемой погружной секции перелива (19) подбирают таким образом, чтобы не возникал эффект «газового лифта» - локального вскипания, где пузырьки воздуха будут препятствовать протеканию жидкости по трубопроводу и попаданию в рабочий объем кристаллизатора.

Таким образом осуществляют непрерывную подачу насыщенного раствора технического парацетамола, очищенного от примесей в кристаллизатор (21), образование и рост кристаллов чистого парацетамола, отделение крупных кристаллов и удаление избытка обедненного маточного раствора, что позволяет получить парацетамол высокой чистоты, исключить необходимость переработки и/или утилизации отходов, а также сократить общее время и энергозатратность процесса.

В нижней части кристаллизатор (21) соединен с пульсационной колонной (31), которая обеспечивает непрерывный отбор, промывку и селекцию кристаллов очищенного парацетамола по размеру. Промывная пульсационная колонна (31) включает турбинные элементы, которые своими наклонными лопастями обеспечивают разное направление потоков жидкости. Пульсации жидкости в пульсационной колонне (31) обеспечиваются с помощью гидропульсатора (32), который присоединен к нижней части пульсационной колонны (31).

Гидропульсатор (32) полностью заполнен жидкостью для более эффективного создания возвратно-поступательных колебаний в потоке жидкости. В конструкции гидропульсатора (32) предусмотрен механизм удаления воздуха (45).

Амплитуда колебаний в жидкости в пульсационной колонне (31) не должна превышать расстояние между турбинными элементами в колонне. Промывку кристаллов в пульсационной колонне осуществляют восходящим потоком обедненного очищенного маточного раствора, который подают в нижнюю часть пульсационной колонны (31). Обедненный очищенный маточный раствор для промывки подают из емкости для хранения оборотного маточного раствора (29) насосом (33).

Перед подачей обедненного маточного раствора в пульсационную колонну (31) раствор очищают в фильтре дополнительной очистки с угольным сорбентом (34). Давление на данном участке системы контролируется манометром (42).

В процессе очистки кристаллы очищенного парацетамола из взвешенного слоя в нижней части кристаллизатора (21) естественным образом оседают вниз и попадают в пульсационную колонну (31). В пульсационной колонне (31) под воздействием пульсаций, создаваемых гидропульсатором (32), кристаллы начинают активно двигаться по кругу на каждом из уровней между турбинными элементами пульсационной колонный (31) и под действием пульсаций меняют свое направление движения. В процессе промывки кристаллов, возможные агломераты и сростки механически разрушаются, микропримеси удаляются с поверхности кристаллов. Постепенно кристаллы движутся вниз по пульсационной колонне (31), при этом восходящий поток промывной жидкости вымывает все примеси и мелкие кристаллы вверх по пульсационной колонне (31) обратно в кристаллизатор (21). Таким образом, происходит и промывка, и одновременная сепарация по размеру кристаллов очищенного парацетамола.

После пульсационной колонны (31) кристаллы очищенного парацетамола попадают в устройство для накопления готовой продукции (35), в качестве которого может быть использована вертикальная центрифуга, или накопительная сменная емкость. После заполнения кристаллами устройство (35) отсоединяют и кристаллы очищенного парацетамола выгружают в дополнительный нутч-фильтр (на представленных чертежах не показан).

Обедненный маточный раствор из емкости хранения (29) насосом (36) подают в начало технологического цикла в ороситель (5). Перед подачей в ороситель (5) обедненный маточный раствор очищают путем его пропускания через фильтры дополнительной очистки - колонну с битым мрамором (37) для снижения кислотности раствора, и угольный фильтр (38) для дополнительной очистки раствора от примесей. Состояние фильтров (37) и (38) контролируют с помощью манометра (43), в случае засорения фильтров давление на данном участке повышается.

Емкости для хранения жидкостей (18) и (29) снабжены входными фильтрующими устройствами на заборных линиях (39), (40), (41), чтобы избежать засорения трубопроводов и попадания возможных механических примесей в реактор или кристаллизатор.

Таким образом заявленные устройство и способ проведения очистки технического парацетамола обеспечивают очистку технического парацетамола полностью в непрерывном режиме. В технологическом плане реализован замкнутый цикл, при этом не требуется введения дополнительных количеств растворителя, не образуется жидких отходов и соответственно не требуется их утилизация. Заявленные устройство и способ позволяют получить парацетамол высокой чистоты, а также сократить общее время и энергозатратность процесса.

Более подробно устройство для непрерывной очистки технического парацетамола показано на фиг. 1, где элементы устройства имеют следующие обозначения:

1 - бункер;

2 - шнек;

3 - реактор;

4 - устройство для подачи твердого парацетамола;

5 - кольцевой ороситель;

6 - нагревательный элемент;

7 - механическая лопастная мешалка реактора;

8 - датчик температуры в реакторе;

9 - люк реактора;

10 - перелив реактора;

11 - сетка-сепаратор;

12 - емкость для антиоксиданта;

13 - фильтр грубой механической очистки;

14 - обогреваемый фильтр;

15 - насос;

16 - датчик температуры на выходе из фильтра;

17 - фильтрующее устройство;

18 - емкость для промывной жидкости;

19 - перелив;

20 - обогрев перелива;

21 - кристаллизатор;

22 - датчик температуры в переливе;

23 - фильтр тонкой очистки;

24 - люк кристаллизатора;

25 - механическая мешалка кристаллизатора;

26 - охлаждающий змеевик кристаллизатора;

27 - датчик температуры в кристаллизаторе;

28 - перелив кристаллизатора;

29 - емкость для хранения обедненного оборотного маточного раствора;

30 - трубчатый сепаратор;

31 - пульсационная колонна;

32 - гидропульсатор;

33 - насос;

34 - фильтр дополнительной очистки с угольным сорбентом;

35 - устройство для накопления готовой продукции;

36 - насос;

37 - колонна с битым мрамором (фильтр дополнительной очистки);

38 - угольный фильтр (фильтр дополнительной очистки);

39, 40, 41 - фильтрующие устройства на заборных линиях;

42, 43 - манометры;

44 - емкость для аварийного слива маточного раствора парацетамола;

45 - механизм удаления воздуха;

55 - отсекающее устройство;

62 - емкость с горячей водой для подогрева емкости (18);

63 - насос.

На фиг. 2 показана конструкция обогреваемого фильтра (14):

46, 47 - верхняя и нижняя крышки с предохранительной решеткой;

48, 49 - фланцевые соединения;

50 - фиксирующее кольцо с решеткой;

17 - фильтрующее устройство;

51 - обогревающая рубашка;

52 - слой сорбента.

На фиг. 3 показа конструкция фильтра грубой механической очистки (13):

53 - фильтрующий элемент;

54 - электрическая рубашка;

На фиг. 4 показана схема устройства для подачи технического парацетамола (4) в реактор (3) с кольцевым оросителем (5) и охлаждающей рубашкой: 5 - кольцевой ороситель;

56 - воронка-вкладыш;

57 - форсунки;

58 - охлаждающая рубашка;

59 - канал загрузки;

60 - фланец.

Осуществление изобретения

Пример 1

Для получения маточного раствора в реактор (3) с рабочим объемом 16,5 л, заполненный водой до перелива (10), посредством люка (9) загружают технический парацетамол чистотой 95% в количестве 1600 г. Температура воды 75°С. С помощью насоса (15) осуществляют прокачку полученного раствора через обогреваемую систему фильтров (13) и (14) со скоростью 4 л/мин. Прокачку проводят в течение 20 мин до заметного осветления раствора. После этого через устройство для подачи твердого парацетамола (4) с помощью шнека (2) из бункера (1) подают технический парацетамол чистотой 95% со скоростью 13,7 г/мин, а через ороситель (5) подают обедненный маточный раствор со скоростью 140 мл/мин.

После начала процесса из реактора (3) маточный раствор начинает поступать в кристаллизатор (21) со скоростью 140 мл/мин, где раствор охлаждают до температуры 5°С. В процессе охлаждения выпадают кристаллы парацетамола, которые по мере роста под действием силы тяжести, попадают в отмывочную пульсационную колонну (31).

Отмывку кристаллов в пульсационной колонне (31) осуществляют обедненным маточным раствором со скоростью 10-40 мл/мин. Скорость промывки может варьироваться, и зависит от фракции отбираемого кристалла, чем выше скорость восходящего промывочного раствора, тем крупнее будут кристаллы продукта.

После отмывки в пульсационной колонне (31) полученные очищенные кристаллы парацетамола подают в устройство для накопления готового продукта (35).

Избыточный маточный раствор, оставшийся после кристаллизации в кристаллизаторе (21) через перелив (28), поступает в емкость для хранения обедненного маточного раствора (29) со скоростью 150-180 мл/мин.

В результате получают кристаллы парацетамола чистотой 99,7%, при этом производительность процесса получения кристаллов очищенного парацетамола составляет 11.7 г/мин.

Пример 2

Для получения маточного раствора в реактор (3) с рабочим объемом 16,5 л, заполненный водой до перелива (10), посредством люка (9) загружают технический парацетамол чистотой 95% в количестве 1820 г. Температура воды 80°С.

С помощью насоса (15) осуществляют прокачку полученного раствора через обогреваемую систему фильтров (13) и (14) со скоростью 4 л/мин. Прокачку проводят в течение 20 мин до заметного осветления раствора. После этого через устройство для подачи твердого парацетамола (4) с помощью шнека (2) из бункера (1) подают технический парацетамол чистотой 85% со скоростью 17,2 г/мин, а через ороситель (5) подают обедненный маточный раствор со скоростью 140 мл/мин. Одновременно с этим в реактор (3) из емкости (12) начинают подавать 0.25М раствор метабисульфита натрия со скоростью 1,8 мл/мин.

После начала процесса из реактора (3) маточный раствор начинает поступать в кристаллизатор (21) со скоростью 141,8 мл/мин, где раствор охлаждают до температуры 25°С. В процессе охлаждения выпадают кристаллы парацетамола, которые по мере роста под действием силы тяжести, попадают в отмывочную пульсационную колонну (31).

Отмывку кристаллов в пульсационной колонне (31) осуществляют обедненным маточным раствором со скоростью 10-40 мл/мин. Скорость промывки может варьироваться, и зависит от фракции отбираемого кристалла, чем выше скорость восходящего промывочного раствора, тем крупнее будут кристаллы продукта.

После отмывки в пульсационной колонне (31) полученные очищенные кристаллы парацетамола подают в устройство для накопления готового продукта (35).

Избыточный маточный раствор, оставшийся после кристаллизации в кристаллизаторе (21) через перелив (28), поступает в емкость для хранения обедненного маточного раствора (29) со скоростью 151,8-181,8 мл/мин.

В результате получают кристаллы парацетамола чистотой 99,9%, при этом производительность процесса получения кристаллов очищенного парацетамола составляет 13.3 г/мин.

Из полученных данных следует, что способ и устройство, согласно заявленному изобретению позволяют получить парацетамол высокой чистоты, исключить необходимость переработки и/или утилизации отходов, получить парацетамол с кристаллами определенного размера, повысить производительность процесса получения кристаллов, а также уменьшить время и энергозатратность процесса очистки.

Изобретение относится к органической химии, конкретно к способу и установке для очистки технического парацетамола. Способ непрерывной очистки парацетамола включает: а) получение насыщенного раствора парацетамола с концентрацией 92-105 г/л путем растворения технического парацетамола в воде при температуре 75-80°С при перемешивании; б) получение маточного раствора путем добавления в полученный насыщенный раствор раствора антиоксиданта в обедненном маточном растворе, из расчёта 0,1-1 мас.% от количества очищаемого технического парацетамола; в) фильтрацию полученного маточного раствора; г) кристаллизацию маточного раствора, полученного на этапе (в), в кристаллизаторе путем его охлаждения до температуры 5-25°С с получением кристаллов очищенного парацетамола и обедненного маточного раствора, при этом перед подачей горячего маточного раствора, полученного на этапе (в), в кристаллизатор вносят затравку в виде кристаллов чистого парацетамола; д) направление обедненного маточного раствора, полученного на стадии (г), на этапы (б) и (е); е) промывку кристаллов очищенного парацетамола в пульсационной колонне потоком обедненного маточного раствора и сепарацию кристаллов по размеру. Устройство для непрерывной очистки парацетамола включает бункер для технического парацетамола; реактор для получения маточного раствора парацетамола; систему фильтрации маточного раствора; перелив; кристаллизатор; пульсационную колонну. Техническим результатом изобретений является получение кристаллов парацетамола необходимого размера, предоставление способа непрерывного получения продукта с чистотой более 99%, отсутствие сточных вод (жидких отходов) и необходимости их утилизации, уменьшение времени и энергозатратности процесса. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 пр.

1. Способ непрерывной очистки технического парацетамола, включающий следующие этапы:

а) получение раствора парацетамола путем растворения технического парацетамола в воде в количестве из расчета 92-105 г парацетамола на 1 литр воды при температуре 75-80°С и перемешивании до получения насыщенного раствора;

б) получение маточного раствора путем добавления в полученный насыщенный раствор раствора антиоксиданта в обедненном маточном растворе, из расчёта 0,1-1 мас.% от количества очищаемого технического парацетамола;

в) фильтрация полученного маточного раствора;

г) кристаллизация маточного раствора, полученного на этапе (в), в кристаллизаторе путем его охлаждения до температуры 5-25°С с получением кристаллов очищенного парацетамола и обедненного маточного раствора, при этом перед подачей горячего маточного раствора, полученного на этапе (в), в кристаллизатор вносят затравку в виде кристаллов чистого парацетамола;

д) направление обедненного маточного раствора, полученного на стадии (г), на этапы (б) и (е);

е) промывку кристаллов очищенного парацетамола в пульсационной колонне потоком обедненного маточного раствора и сепарацию кристаллов по размеру.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве антиоксиданта могут быть использованы сульфиты, в частности, сульфитные пищевые добавки, такие как метабисульфит натрия (Е223), бисульфит натрия (Е222), метабисульфит калия (Е224), диоксид серы (E220), сульфит натрия (E221), сульфит калия (Е225), сульфит кальция (Е226), бисульфит кальция (Е227), бисульфит калия (Е228), сульфит кальция (Е226), бисульфит кальция (Е227), бисульфит калия (Е228).

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обедненный маточный раствор, полученный на стадии (г), дополнительно направляют в кольцевой ороситель устройства для подачи технического парацетамола в реактор, оснащенного охлаждающей рубашкой.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на этапе (г) затравку в виде кристаллов чистого парацетамола добавляют в кристаллизатор в количестве из расчета 5-20 г на 1 литр маточного раствора.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на этапе (в) фильтрации маточного раствора используют фильтры механической очистки и фильтры с сорбентами, в частности, с активированным углем в количестве 10-20% от общего объема реактора для получения маточного раствора.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обеденный маточный раствор после отделения кристаллов чистого парацетамола перед подачей на этап (а) очищают в системе очистки, включающей колонну с битым мрамором и угольный фильтр.

7. Устройство для непрерывной очистки парацетамола, включающее:

а) бункер со шнеком для технического парацетамола;

б) реактор для получения маточного раствора парацетамола, оснащенный подогревом, механической мешалкой и устройством, выполненным с возможностью подавать твердый парацетамол из бункера в реактор, оснащенным охлаждающей рубашкой и кольцевым оросителем;

в) систему фильтрации маточного раствора, включающую фильтр механической очистки, отсекающее устройство и вынесенный обогреваемый фильтр с активным сорбентом;

г) перелив для удаления из реактора избытка маточного раствора парацетамола, оснащенный обогревом;

д) кристаллизатор, оснащенный механической мешалкой, охлаждающим змеевиком и контроллером температуры;

е) пульсационную колонну, оснащенную турбинами, выполненными с возможностью изменять направление потока поочередно по и против часовой стрелки, гидропульсатором, выполненным с возможностью создавать пульсации внутри колонны и герметично присоединенным к пульсационной колонне снизу.

8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что контроль за температурой в реакторе осуществляется термопарой.

9. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что обогреваемый фильтр оснащен системой промывки сорбента горячим раствором, в частности, раствором воды.

10. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что перелив оснащен фильтром тонкой очистки, а глубина погружения перелива определяется таким образом, чтобы горячий маточный раствор попадал по существу в середину взвешенного слоя затравки в виде кристаллов парацетамола.

11. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что гидропульсатор пульсационной колонны оснащен механизмом для удаления воздуха.

12. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что раствор для промывки пульсационной колонны подается через фильтр с угольным сорбентом.

13. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что кольцевой ороситель выполнен с возможностью регулирования скорости потока для орошения.