專利名稱：一種負壓式連續紫外光化反應器的制作方法
技術領域：
本發明屬于光化學反應技術領域，特別是一種負壓式連續紫外光化反應器及應用。
背景技術：
光化學反應器作為光化學生產的關鍵設備，種類繁多，用途各異，其性能的優劣對 于光化學反應過程的應用有著十分重要的意義。光化學反應器已廣泛應用于實際生產，其 中比較成功的例子就是光化學合成維生素D系列產品。 許多光化目標產物在紫外光作用下會進一步發生光化學反應生成其它副產物，因 此反應終產物非常復雜。以維生素03為例，7-脫氫膽固醇分子吸收特定波長范圍的紫外 光子后異構到維生素D3前體，而維生素D3前體分子又能吸收能量與紫外光子進一步異構 到另外二個重要的光異構體_光甾醇L和速甾醇T。在這一過程中，維生素D3前體的生成 量是多個光異構反應競爭的結果，與光照波長、反應物濃度、溶劑以及溫度等因素有關，且 隨光照時間而變化。進一步研究表明，7-脫氫膽固醇轉化成維生素D3前體的最適波長在 280-300nm之間。對于實際生產應用的紫外光源一_高壓汞燈，因含有較多其他波段的紫 外光，直接用于照射轉化，會產生大量的光甾醇L和速甾醇T等副產物而不利于目標產物的 積累，轉化率偏低。有人曾經試用高壓汞燈配合特殊的濾光液，濾掉不需要的紫外光，從而 將紫外光譜限定在較窄的范圍內去解決轉化率偏低的方案。但由于濾光液在強紫外光源照 射下，很容易破壞、變質、失效，無法長期穩定使用而失去實際應用價值。也有采用自制的特 殊低壓汞燈，其發射光譜可以滿足要求，但由于單燈功率在30 80瓦，功率偏低，如實際應 用，需要光源的數量很多，反應器體積龐大，結構復雜、造價昂貴，運行和維護困難，企業無 法承受。另外，在實際生產中，有時反應器還需要通入大量氮氣，驅除氧氣，避免光化反應物 被氧化破壞。因此還常常需要額外配置價格較高的高純氮氣制造設備，增加了運行維護費 用，提高了生產成本。

發明內容
本發明的目的是為了減少光化學過程中副產物的生成以及光源的過照射，需要選 擇合適波長的光源、合適的溶劑體系及合適的流速來不斷更新料液，本發明所提供的負壓 式連續紫外光化反應器能夠很好地解決上述問題。
本發明通過以下技術方案達到上述目的 —種負壓式連續紫外光化反應器，該反應器有數個垂直中空的圓管，該圓管為波 長280nm 300nm的濾光玻璃，其紫外光透過率30 60% ，在圓管的中心處裝有高壓汞燈， 濾光玻璃外層有料液分布裝置，反應器兩端接有抽真空設備，使整個光化反應可以在低壓 真空下進行，同時實現料液的負壓差輸送和連續化操作。
所述高壓汞燈的總功率為0. 5KW IOOKW。 所述抽真空設備由兩個真空泵組成，分別連接進樣罐和收集罐，罐體上方均裝有放氣閥和真空表，真空度范圍在-0. 04 -0. 1Mpa。 所述真空泵為滑閥式、旋片式、羅茨式、往復式、水環式以及噴射式真空泵其中的一種。 所述料液分布裝置將料液均勻的分散在濾光玻璃表面或管壁一側。
所述反應器直徑為100mm至800mm，高度為500mm至3500mm。 負壓式連續紫外光化反應器在制備維生素D2和D3過程中的應用，應用條件為在 制備維生素03時所用的擬光轉化反應液即7-脫氫膽固醇溶液的濃度為0. 01g/l 20g/l， 在制備維生素D2所用的擬光轉化反應液即麥角固醇溶液的濃度為0. 01g/l 20g/l。
為達到預期目的，我們將預處理后的擬進行光轉化反應的溶液泵入進樣罐，啟動 真空泵后，通過調節放氣閥可以使收集罐的真空度大于進樣罐的真空度，這樣擬光轉化反 應液通過料液分布裝置均勻地進入反應器。控制一定的流速，溶液經一定時間光照轉化后 進入樣品收集罐，另外，進樣罐的擬進行光轉化反應的溶液可以連續泵入，收集罐的光轉化 產物連續泵出進行后處理，整個光化反應系統可以連續化操作。
本發明的有益效果是 能夠在低壓真空不需要氮氣保護下，通過濾光玻璃獲得較窄波長范圍的紫外光， 轉化生產維生素D2和D3。所述濾光玻璃使得光轉化的得率提高了 15 20%，減少副產物 的生成。 本發明簡單易行，經濟實用，適用于工業化規模生產維生素D2和D3。


圖1為本發明所述負壓式連續紫外光化反應器的結構示意圖。
具體實施例方式
下面通過附圖和實施例對本發明的技術方案作進一步描述。 對照圖1 ，本發明所述負壓式連續紫外光化反應器，由收集罐1 、反應器2、進樣罐 3、放氣閥4、真空泵5、真空表6、料液分布裝置7以及高壓汞燈8連接構成，圖中反應器內 箭頭所指方向為擬進行光轉化反應溶液的流向。負壓式連續紫外光化反應器的工作過程如 下將預處理好擬光轉化反應液通過泵泵入進樣罐3后，開啟高壓汞燈8和真空泵5，調節 放氣閥4，使進樣罐3和收集罐1之間形成負壓差，促使反應液連續不斷地通過料液分布裝 置7均勻地進入反應器2，光轉化反應完成后，通過泵將擬光轉化反應液泵入進樣罐3，通過
吸液泵將反應液抽出收集罐1 ，從而實現光化反應系統連續化操作。
實施例1 本實施例作為生產維生素D2對照，即在不使用所述濾光玻璃的情況下，目標產物 的得率狀況。 將10L預處理好的0. 01g/l的麥角固醇乙醇擬光轉化反應液泵入進樣罐3后，開 啟功率為0. 5kw的高壓汞燈8和真空泵5，調節放氣閥4，控制進樣罐3和收集罐1真空度 在-0. 04 -0. 09Mpa間并形成負壓差，促使反應液連續不斷地通過料液分布裝置7均勻地 進入反應器2(已拆掉濾光玻璃)。檢測光轉化產物的變化，并通過調節負壓差，控制反應液 流速，從而調整光轉化反應時間，滿足轉化工藝條件的需要，使得擬光轉化反應液重量轉化率達到50%。光轉化反應完成后，通過蒸發、過濾等步驟除去未轉化的麥角固醇，濾液經濃 縮得到粗品即維生素D2前體，通過HPLC-ELSD法測定維生素D2和光轉化異構體，以外標兩 點法對數方程計算定量，得到目標產物即維生素02前體(P2)和02的選擇性得率約為50%。 負壓式連續紫外光化反應器高500mm，直徑100mm，所采用的紫外光源為進口高壓汞燈。
實施例2 將10L預處理好的0. Olg/1的麥角固醇乙醇擬光轉化反應液泵入進樣罐3后，開 啟功率為0. 5kw的高壓汞燈8和真空泵5，調節放氣閥4，控制進樣罐3和收集罐1真空度 在-0. 04 -0. 09Mpa間并形成負壓差，促使反應液連續不斷地通過料液分布裝置7均勻地 進入反應器2。檢測光轉化產物的變化，并通過調節負壓差，控制反應液流速，從而調整光轉 化反應時間，滿足轉化工藝條件的需要，使得擬光轉化反應液重量轉化率達到50%。光轉 化反應完成后，通過蒸發、過濾等步驟除去未轉化的麥角固醇，濾液經濃縮得到粗品即維生 素D2前體，通過HPLC-ELSD法測定維生素D2和光轉化異構體，以外標兩點法對數方程計算 定量，得到目標產物即維生素^前體(P2)和02的選擇性得率約為70%。負壓式連續紫外 光化反應器高500mm，直徑100mm，由1根垂直中空圓管組成。所采用的紫外光源為進口高 壓汞燈。 實施例3 將100L預處理好的10g/l的麥角固醇己烷_乙醇(2 : 1， v/v)擬光轉化反應液 泵入進樣罐3后，開啟功率為9kw的高壓汞燈8和真空泵5，調節放氣閥4，控制進樣罐3和 收集罐1真空度在-0. 06 -0. 095Mpa間并形成負壓差，促使反應液連續不斷地通過料液 分布裝置7均勻地進入反應器2。檢測光轉化產物的變化，并通過調節負壓差，控制反應液 流速，從而調整光轉化反應時間，滿足轉化工藝條件的需要，使得擬光轉化反應液重量轉化 率達到50%。光轉化反應完成后，通過蒸發、過濾等步驟除去未轉化的麥角固醇，濾液經濃 縮得到粗品即維生素D2前體。通過HPLC-ELSD法測定維生素D2和光轉化異構體，以外標兩 點法對數方程計算定量，得到目標產物即維生素02前體(P2)和02的選擇性得率約為65%。 負壓式連續紫外光化反應器高1500mm，直徑300mm，由9根垂直中空圓管組成。所采用的紫 外光源為進口高壓汞燈。
實施例4 將500L預處理好的20g/l的麥角固醇石油醚_甲醇(7 : 1， v/v)擬光轉化反應 液泵入進樣罐3后，開啟功率為50kw的高壓汞燈8和真空泵5，調節放氣閥4，控制進樣罐3 和收集罐1真空度在-0. 07 -0. 1Mpa間并形成負壓差，促使反應液連續不斷地通過料液 分布裝置7均勻地進入反應器2。檢測光轉化產物的變化，并通過調節負壓差，控制反應液 流速，從而調整光轉化反應時間，滿足轉化工藝條件的需要，使得擬光轉化反應液重量轉化 率達到50%。光轉化反應完成后，通過蒸發、過濾等步驟除去未轉化的麥角固醇，濾液經濃 縮得到粗品即維生素D2前體。通過HPLC-ELSD法測定維生素D2和光轉化異構體，以外標兩 點法對數方程計算定量，得到目標產物即維生素02前體(P2)和02的選擇性得率約為67%。 負壓式連續紫外光化反應器高3500mm，直徑800mm，由30根垂直中空圓管組成。所采用的 紫外光源為進口高壓汞燈。
實施例5 本實施例作為生產維生素D3對照，即在不使用所述濾光玻璃的情況下，目標產物的的率狀況。 將10L預處理好的0. 01g/l的7-脫氫膽固醇乙醇擬光轉化反應液泵入進樣罐3 后，開啟功率為0. 5kw的高壓汞燈8和真空泵5，調節放氣閥4，控制進樣罐3和收集罐1真 空度在-0. 04 -0. 09Mpa間并形成負壓差，促使反應液連續不斷地通過料液分布裝置7均 勻地進入反應器2(已拆掉濾光玻璃)。檢測光轉化產物的變化，并通過調節負壓差，控制 反應液流速，從而調整光轉化反應時間，滿足轉化工藝條件的需要，使得擬光轉化反應液重 量轉化率達到50%。光轉化反應完成后，通過蒸發、過濾等步驟除去未轉化的7-脫氫膽固 醇，濾液經濃縮得到粗品即維生素D3前體。通過HPLC-ELSD法測定維生素D3和光轉化異構 體，以外標兩點法對數方程計算定量，得到目標產物即維生素D3前體(P3)和D3的選擇性得 率約為45%。負壓式連續紫外光化反應器高500mm，直徑100mm，所采用的紫外光源為進口
高壓汞燈。 實施例6 將10L預處理好的0. Olg/1的7-脫氫膽固醇乙醇擬光轉化反應液泵入進樣罐3 后，開啟功率為0. 5kw的高壓汞燈8和真空泵5，調節放氣閥4，控制進樣罐3和收集罐1真 空度在-0. 04 -0. 09Mpa間并形成負壓差，促使反應液連續不斷地通過料液分布裝置7均 勻地進入反應器2。檢測光轉化產物的變化，并通過調節負壓差，控制反應液流速，從而調 整光轉化反應時間，滿足轉化工藝條件的需要，使得擬光轉化反應液重量轉化率達到50% 。 光轉化反應完成后，通過蒸發、過濾等步驟除去未轉化的7-脫氫膽固醇，濾液經濃縮得到 粗品即維生素D3前體。通過HPLC-ELSD法測定維生素D3和光轉化異構體，以外標兩點法對 數方程計算定量，得到目標產物即維生素D3前體(P3)和D3的選擇性得率約為60%。負壓 式連續紫外光化反應器高500mm，直徑100mm，由1根垂直中空圓管組成。所采用的紫外光 源為進口高壓汞燈。
實施例7 將100L預處理好的10g/l的7-脫氫膽固醇己烷_乙醇(2 : 1， v/v)擬光轉化反 應液泵入進樣罐3后，開啟功率為9kw的高壓汞燈8和真空泵5，調節放氣閥4，控制進樣罐 3和收集罐1真空度在-0. 06 -0. 095Mpa間并形成負壓差，促使反應液連續不斷地通過料 液分布裝置7均勻地進入反應器2。檢測光轉化產物的變化，并通過調節負壓差，控制反應 液流速，從而調整光轉化反應時間，滿足轉化工藝條件的需要，使得擬光轉化反應液重量轉 化率達到50%。光轉化反應完成后，通過蒸發、過濾等步驟除去未轉化的7-脫氫膽固醇， 濾液經濃縮得到粗品即維生素D3前體。通過HPLC-ELSD法測定維生素D3和光轉化異構體， 以外標兩點法對數方程計算定量，得到目標產物即維生素D3前體(P3)和D3的選擇性得率 約為68%。負壓式連續紫外光化反應器高1500mm，直徑300mm，由9根垂直中空圓管組成。
所采用的紫外光源為進口高壓汞燈。
實施例8 將500L預處理好的20g/l的7_脫氫膽固醇石油醚_甲醇(7 : 1， v/v)擬光轉化 反應液泵入進樣罐3后，開啟功率為50kw的高壓汞燈8和真空泵5，調節放氣閥4，控制進 樣罐3和收集罐1真空度在-0. 07 -0. 1Mpa間并形成負壓差，促使反應液連續不斷地通 過料液分布裝置7均勻地進入反應器2。檢測光轉化產物的變化，并通過調節負壓差，控制 反應液流速，從而調整光轉化反應時間，滿足轉化工藝條件的需要，使得擬光轉化反應液重量轉化率達到50%。光轉化反應完成后，通過蒸發、過濾等步驟除去未轉化的7-脫氫膽固 醇，濾液經濃縮得到粗品即維生素D3前體。通過HPLC-ELSD法測定維生素D3和光轉化異構 體，以外標兩點法對數方程計算定量，得到目標產物即維生素D3前體(P3)和D3的選擇性得 率約為72%。負壓式連續紫外光化反應器高3500mm，直徑800mm，由30根垂直中空圓管組 成。所采用的紫外光源為進口高壓汞燈。
權利要求
一種負壓式連續紫外光化反應器，其特征在于該反應器有數個垂直中空的圓管，所述圓管為波長280nm～300nm的濾光玻璃，其紫外光透過率30～60％，在圓管的中心處裝有高壓汞燈，濾光玻璃外層有料液分布裝置，反應器兩端接有抽真空設備。
2. 如權利要求1所述的負壓式連續紫外光化反應器，其特征在于所述高壓汞燈的總 功率為0. 5KW IOOKW。
3. 如權利要求1所述的負壓式連續紫外光化反應器，其特征在于所述抽真空設備由 兩個真空泵組成，分別連接進樣罐和收集罐，罐體上方均裝有放氣閥和真空表，真空度范圍 在-0. 04 -0. lMpa。
4. 如權利要求3所述的負壓式連續紫外光化反應器，其特征在于所述真空泵為滑閥 式、旋片式、羅茨式、往復式、水環式以及噴射式真空泵其中的一種。
5. 如權利要求1所述的負壓式連續紫外光化反應器，其特征在于所述料液分布裝置 將料液均勻的分散在濾光玻璃表面或管壁一側。
6. 如權利要求1所述的負壓式連續紫外光化反應器，其特征在于所述反應器直徑為 100mm至800mm，高度為500mm至3500mm。
7. 負壓式連續紫外光化反應器在制備維生素02和03過程中的應用，應用條件為在制 備維生素D2所用的擬光轉化反應液即麥角固醇溶液的濃度為0. 01g/l 20g/l，在制備維 生素D3時所用的擬光轉化反應液即7-脫氫膽固醇溶液的濃度為0. 01g/l 20g/l。
全文摘要
一種負壓式連續紫外光化反應器，該反應器有數根垂直中空的圓管，該圓管為波長280nm～300nm的濾光玻璃，其紫外光透過率30～60％，在圓管的中心處裝有高壓汞燈。整個反應系統為密封結構，外部設有兩個真空泵，使系統維持一定的真空度及壓力差，促使料液更新，并在無氮氣保護的條件下，提高連續化操作的光化學轉化效率。
文檔編號B01J19/12GK101695648SQ20091011452
公開日2010年4月21日 申請日期2009年11月4日 優先權日2009年11月4日
發明者何鑫平, 吳孔陽, 夏小斌, 康超, 曹喜秀, 曹普美, 李湘萍, 李燦明, 梁智群, 汪晟, 陳桂光, 黃時海 申請人:廣西大學;