一種生產葡萄糖酸鈉的方法
【專利摘要】本發明涉及一種生產葡萄糖酸鈉的方法，該方法采用葡萄糖溶液或生產結晶葡萄糖的母液為原料，以活性炭為催化劑，在氣—液—固三相反應器中，經過臭氧氧化生產葡萄糖酸鈉。本發明的催化劑對比傳統貴金屬催化劑成本大幅降低并且不會失活；臭氧氧化反應速度快，效率高；由于不存在催化劑污染，可以利用葡萄糖結晶母液作原料生產葡萄糖酸鈉，產品質量高，節約資源提高效益。生產過程無廢物排放。
【專利說明】一種生產葡萄糖酸鈉的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種生產葡萄糖酸鈉的方法。
【背景技術】
[0002]葡萄糖酸鈉是一種多羥基有機弱酸鹽，白色或淡黃色結晶粉末，易溶于水，微溶于醇，不溶于醚，無毒。葡萄糖酸鈉與金屬離子有極強的螯合能力，能形成穩定的絡合物，且受溫度影響小，被廣泛應用于水質處理劑和穩定劑、電鍍液、緩蝕阻垢劑，此外，葡萄糖酸鈉被大量應用在建筑行業中，作為水泥的緩凝增強添加劑。
[0003]現有技術中，葡萄糖酸鈉的生產方法包括:發酵法、均相氧化法、電解氧化法和多相催化氧化法。多相催化氧化法是其中最先進的方法，產品質量好純度高，但是該技術的主要缺點是反應條件要求嚴格，貴金屬催化劑易受污染失活，容易流失等。
[0004]中國 專利CN87100011A公開一種改進的催化劑，用鉛替代部分貴金屬鉬或鈀，減少催化劑貴金屬含量，降低成本，但催化劑的污染失活以及懸浮態氣液固噴射反應方式對催化劑磨損嚴重，加劇催化劑流失。
[0005]中國專利CN1807399A公開一種改進的方法,可以減少貴金屬催化劑用量,但是工藝中增加了均相催化氧化，使生產過程復雜而催化劑的根本問題沒有得到解決。
[0006]CN102701952A也公開了一種催化劑改進方案，在鈀催化劑中引入鉍作為助催化劑提高了催化劑性能，但仍無法擺脫失活和流失的弊端。臭氧是一種強氧化性物質，其氧化作用可以體現在臭氧分子的直接氧化和在水中分解產生羥基自由基這一強氧化性中間體，此外，臭氧在氧化有機物時，也可以產生羥基自由基，形成所謂鏈式反應。
[0007]樂治平等在《南昌大學學報》工科版，2011，33 (3):217~221發表的文章介紹了微波輻照下臭氧氧化葡萄糖制備葡萄糖酸的研究。利用微波加速化學反應目前在工業上應用會受到設備和安全方面的限制，工業化生產操作控制難度大。且報導產率不高。
【發明內容】
[0008]本發明所要解決的技術問題是提供一種高效、低耗、綠色無污染的生產葡萄糖酸鈉的方法。本發明將活性炭用于臭氧氧化葡萄糖的反應催化劑，同時利用堿性反應條件對臭氧反應的催化促進作用生產葡萄糖酸鈉。
[0009]本發明解決上述技術問題的技術方案如下:一種生產葡萄糖酸鈉的方法，采用葡萄糖溶液或生產結晶葡萄糖的母液為原料，以活性炭為催化劑，在氣一液一固三相反應器中，經過臭氧氧化生產葡萄糖酸鈉，具體步驟如下:
[0010]在氣一液一固三相反應器的頂部加入葡萄糖溶液或生產結晶葡萄糖的母液，在其底部通入臭氧，所述葡萄糖溶液或生產結晶葡萄糖的母液與所述臭氧在填料床層接觸，在以活性炭為催化劑的作用下進行反應，反應后得到葡萄糖酸鈉，所述葡萄糖酸鈉從所述反應器的底部進入中間槽，然后再經循環至所述反應器的頂部。
[0011]本發明的有益效果是:本發明的催化劑對比傳統貴金屬催化劑成本大幅降低并且不會失活；臭氧氧化反應速度快，效率高；由于不存在催化劑污染，可以利用葡萄糖結晶母液作原料生產葡萄糖酸鈉，產品質量高，節約資源提高效益。生產過程無廢物排放。
[0012]在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。
[0013]進一步，所述葡萄糖溶液或生產結晶葡萄糖的母液的質量濃度為1%~40%，優選為 10% ~30%O
[0014]采用上述進一步方案的有益效果是，保證合適的粘度以利于非均相反應。
[0015]進一步，所述臭氧是通過電暈放電或紫外光照射空氣或氧氣制得。
[0016]臭氧的質量濃度是根據反應葡萄糖溶液的質量濃度調節臭氧濃度，以保證反應過程溫度穩定。
[0017]進一步，所述活性炭為顆粒狀活性炭。
[0018]采用上述進一步方案的有益效果是，在反應中起到催化劑和提高氣液接觸效果的填料雙重作用。
[0019]進一步，所述進行反應的工藝條件如下:控制PH值在8~10之間，優選為9~9.5之間，所述PH值是通過NaOH溶液進行調節；
[0020]控制反應溫度在10~60攝氏度之間，優選為35~45攝氏度之間。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明生產葡萄糖酸鈉的方法的工藝流程圖；
[0022]圖2為催化劑用量對反應轉化率的影響圖；
[0023]圖3為反應PH值對轉化率的影響圖；
[0024]圖4為反應溫度對轉化率的影響圖；
[0025]附圖中，各標號所代表的部件列表如下:
[0026]1、反應器，2、填料床層，3、臭氧機，4、中間槽，5、循環泵。
【具體實施方式】
[0027]以下結合附圖對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。
[0028]一種生產葡萄糖酸鈉的方法，包括以下步驟:
[0029]在氣一液一固三相反應器I的頂部加入葡萄糖溶液或生產結晶葡萄糖的母液，在其底部通入臭氧，來自臭氧機3，所述葡萄糖溶液或生產結晶葡萄糖的母液與所述臭氧在填料床層2接觸，在以活性炭為催化劑的作用下進行反應，反應后生成葡萄糖酸鈉，含葡萄糖酸鈉反應液從所述反應器I的底部進入中間槽4，然后再經循環泵5至所述反應器I的頂部進入反應器I循環反應，直至反應完成。
[0030]所述葡萄糖溶液或生產結晶葡萄糖的母液的質量濃度為1%~40%，優選為10%~30%。
[0031]所述臭氧是通過電暈放電或紫外光照射空氣或氧氣制得。
[0032]所述活性炭為顆粒狀活性炭，活性炭催化劑對葡萄糖轉化率的影響關系如附圖2所示，在反應溫度20°C，PH值為9.5的條件下，反應5小時后，葡萄糖轉化率隨著催化劑用量的增加而增大。當活性炭與原料葡萄糖重量比為1.5時，轉化率達到89%，再增大催化劑用量，轉化率提高不顯著。
[0033]所述進行反應的工藝條件如下:控制PH值在8~10之間，優選為9~9.5之間，所述PH值是通過NaOH溶液進行調節，反應體系PH值的影響如附圖3所示，在圖示反應條件下，PH值在9.5時的轉化率最高，過高的PH值會使臭氧快速分解，影響氧化反應效果。
[0034]控制反應溫度在10~60攝氏度之間，優選為35~45攝氏度之間，反應溫度對轉化率的影響關系如附圖4所示，升高溫度有利于提高反應速率，但達到50°C后，葡萄糖會出現脫水碳化，溶液顏色變深。轉化率增大但目的產物葡萄糖酸鈉質量下降。
[0035]以下通過幾個具體的實施例對本發明進行具體的說明。
[0036]實施例1
[0037]采用附圖1所示流程。固定床反應器I內徑40厘米，高300厘米，顆粒活性炭選用柱狀2.5厘米X 4厘米，裝填在反應器I內的孔板上，裝填高度250厘米。在中間槽4中加入50千克葡萄糖和200千克的水，溶解并加熱至40攝氏度，加入NaOH溶液調節PH值9~10，開啟循環泵5和臭氧機3，調節循環泵5流量3立方米/小時，臭氧濃度15克/立方米，流量100立方米/小時，反應3小時，葡萄糖轉化率97%，溶液無色透明。
[0038]實施例2
[0039]采用與實施例1相同裝置流程，原`料選用300公斤葡萄糖生產的結晶母液，含糖>40%。首先進行過濾，去除機械雜質，加水100公斤稀釋至含糖量〈30%，減低糖液粘度。隨后進行氧化反應--溫度45攝氏度，液相循環量位方米/小時，臭氧濃度10克/立方米，流量150立方米/小時。反應5小時，葡萄糖轉化率95%，產物為微黃色透明溶液。
[0040]以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種生產葡萄糖酸鈉的方法，其特征在于，包括以下步驟: 在氣一液一固三相反應器的頂部加入葡萄糖溶液或生產結晶葡萄糖的母液，在其底部通入臭氧，所述葡萄糖溶液或生產結晶葡萄糖的母液與所述臭氧在填料床層接觸，在以活性炭為催化劑的作用下進行反應，反應后得到葡萄糖酸鈉，所述葡萄糖酸鈉從所述反應器的底部進入中間槽，然后再經循環至所述反應器的頂部。
2.根據權利要求1所述的生產葡萄糖酸鈉的方法，其特征在于，所述葡萄糖溶液或生產結晶葡萄糖的母液的質量濃度為1%~40%。
3.根據權利要求2所述的生產葡萄糖酸鈉的方法，其特征在于，所述葡萄糖溶液或生產結晶葡萄糖的母液的質量濃度為10%~30%。
4.根據權利要求1所述的生產葡萄糖酸鈉的方法，其特征在于，所述臭氧是通過電暈放電或紫外光照射空氣或氧氣制得。
5.根據權利要求1所述的生產葡萄糖酸鈉的方法，其特征在于，所述活性炭為顆粒狀活性炭。
6.根據權利要求1至5任一項所述的生產葡萄糖酸鈉的方法，其特征在于，所述進行反應的工藝條件如下:控制PH值在8~10之間，所述PH值是通過NaOH溶液進行調節；控制反應溫度在10~60攝氏度之間。
7.根據權利要求6述的生產葡萄糖酸鈉的方法，其特征在于:控制PH值在9~9.5之間；控制反應溫度在35~45攝氏度之`間。
【文檔編號】C07C51/41GK103739478SQ201310661638
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月9日 優先權日:2013年12月9日
【發明者】姚瑞清, 黎四霞, 周博 申請人:西北大學