一种肌醇的提纯方法

技术领域

本发明涉及有机化学品提纯技术领域，具体涉及一种肌醇的提纯方法。

背景技术

肌醇，又叫环己六醇，分子式C

现有比较成熟的肌醇生产工艺一般包括菲汀(肌醇六磷酸与金属钙、镁等离子形成的复盐)水解、浓缩、粗品结晶、离心分离、溶解重结晶、再次离心分离、干燥包装等工序，整个过程中则有着如下的缺点：1、多次溶解结晶能耗高；2、所得产品即使经过两次结晶，纯度虽然合格，但仍不能制备高纯的产品，经济效益低，而继续溶解结晶，则会增加成本，得不偿失；3、产生了大量的结晶母液，处理掉则会造成肌醇产品最终得率低，而循环到体系中则会导致溶液中盐含量越来越高，最终影响产品质量，难以处理。

因此，本发明针对现有技术中的缺陷，提出了一种能够有效降低能耗的同时，得到高纯、高收率的肌醇产品，提高企业经济效益并降低废液量，有益于环境保护的肌醇提纯方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种肌醇的提纯方法，以解决现有的提纯工艺能耗高、产品收率、纯度低以及结晶母液量大且难以处理的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种肌醇的提纯方法，基于菲汀水解液，其特征在于，包括以下步骤：

S1、向菲汀水解液中添加碱液并调节pH至碱性，所得溶液过滤后得到肌醇液；

S2、将S1得到的肌醇液通向脱盐工段进行脱盐，得到脱盐后的净化液；

S3、将S2得到的净化液进行浓缩，得到浓缩液；

S4、将S3得到的浓缩液通过喷雾的方式通入到盛放有低温乙醇的结晶釜中，浓缩液在结晶釜中结晶，离心分离后得到肌醇晶体；

S5、将S4得到的肌醇晶体干燥后包装，即可得到肌醇产品。

进一步地，所述的S1中，碱液为氢氧化钙乳液，调节菲汀水解液的pH至9～11，采用板框过滤机对所得溶液进行过滤。

进一步地，所述的S2中，脱盐工段包括相互串联的多级脱盐单元与一个再生单元，在循环过程中，初级脱盐单元最先停止工作并进入再生阶段，得到新的再生单元，次级脱盐单元作为新的初级脱盐单元，原有的再生单元作为新的末级脱盐单元开始工作，新的再生单元再生完毕后等待再次进入循环。

进一步地，所述的S2中，净化液中的金属盐去除率大于99.9％。

进一步地，所述的S2中，脱盐单元的数量不小于二级，脱盐单元以及再生单元均包括相互串联的一个阳离子交换器与一个阴离子交换器，分别装填H

进一步地，所述的S2中，阳离子交换器采用盐酸溶液进行冲洗再生，而后水洗至中性；阴离子交换器采用氢氧化钠溶液冲洗再生，而后水洗至中性。

进一步地，所述的S3中，浓缩采用真空蒸发器进行蒸发浓缩，浓缩后得到的浓缩液的温度在70～80℃，浓缩液中肌醇的质量分数为25～30％。

进一步地，所述的S4中，浓缩液的量与乙醇的量的比例控制在1:5～10，结晶釜中温度控制在10～15℃，并在结晶釜中加入肌醇晶种。

进一步地，所述的S4中，单次结晶的时间为5～8h，单次结晶肌醇的收率大于95％。

进一步地，所述的S4中，离心得到肌醇晶体的纯度大于99％，离心分离后还得到乙醇母液，得到的乙醇母液通过蒸馏塔进行蒸馏，得到的乙醇返回到S4的结晶釜中循环使用，得到的蒸余液返回到S2中脱盐工段的前端，实现循环。

本发明的有益效果：

1、本发明工艺流程简单，相较于现有的工艺能耗有所降低，同时所得产品的纯度大大提升，并大大降低了生产废液的产生，有助于企业经济效益的提升以及环境的保护；

2、通过连续的脱盐工艺对肌醇液进行脱盐，过程中脱盐单元为阳离子交换器与阴离子交换器串联，并设置有多个脱盐单元以及再生单元相互串联循环的方式，脱盐效果达到99％以上，实现了连续脱盐的同时，也使得脱盐系统运行稳定，有益于工艺的精简以及保证产品的质量，运行过程中再生废液少，有助于成本的降低以及环境的保护；

3、对脱盐净化液进行蒸发浓缩，一方面提高肌醇的浓度，另一方面提高温度，从而提高肌醇的溶解度，最终进一步的提高肌醇的浓度，从而使得单批次能够得到更多的肌醇结晶，有益于生产设备成本的降低以及生产效率的提高；

4、采用浓缩液喷雾到低温乙醇中的方式，并加入晶种，使得浓缩液中的肌醇能够快速的析出，相对于现有的工艺，效率近提高了一倍，大大的提高了生产效率，同时单次收率在95％以上，纯度在99％以上，效果显著；

5、结晶釜分离出来的乙醇母液经蒸发塔后，得到的乙醇用于循环，实现了乙醇的循环利用，而得到的蒸余液则返回至脱盐工艺前端，重新进入系统，一方面脱盐保证系统的稳定运转，另一方面液使得产生的肌醇无流失，理论上肌醇的收率能够达到100％。

附图说明

图1是本发明工艺流程示意图；

图2是本发明脱盐工艺示意图。

图中各标记对应的名称：

1、肌醇液管道；11、进液支管；111、一级进液控制阀；2、脱盐单元；21、柱间管道；211、一级柱间控制阀；212、二级柱间控制阀；22、出液支管；221、三级出液控制阀；222、在线电导率测量仪；3、净化液管道；4、再生管道；41、再生控制阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，菲汀(肌醇六磷酸与金属钙、镁等离子形成的复盐)经加压水解后得到菲汀水解液，菲汀水解液加入氢氧化钙乳液中和而后过滤，过程中将磷酸根以磷酸钙的形式去除，从而得到肌醇液，肌醇液中还有一定量的阴阳离子，如Ca

如图2所示，在本发明脱盐工艺，采用的是连续脱盐的模式，其中为多个脱盐单元2相互串联的循环模式，其中每个脱盐单元2包含相互串联的一个阳离子交换器与阴离子交换器，并分别装填H

本发明原理为：

现有比较成熟的肌醇生产工艺为加压水解法，一般流程为：菲汀(水解)-水解液(中和、过滤)-肌醇液(除杂浓缩、结晶离心)-粗肌醇(溶解除杂、结晶离心)-精品，整个工艺过程中，由于肌醇液中含有金属盐，需要进行多次的溶解与结晶，才能够得到合格的产品，但过程中存在很多缺陷：1、多次溶解结晶能耗高；2、所得产品即使经过两次结晶，纯度虽然合格，但仍不能制备高纯的产品，经济效益低，而继续溶解结晶，则会增加成本，得不偿失；3、产生了大量的结晶母液，处理掉则会造成肌醇产品最终得率低，而循环到体系中则会导致溶液中盐含量越来越高，最终影响产品质量，难以处理。

因此本发明对现有的工艺进行探究与优化，从而解决上述的这些弊端。

首先本发明向菲汀水解液中加入碱进行中和，目的在于调节pH并使得磷酸根得以沉淀，过程中碱液一般选用氢氧化钙乳液为最佳，过程中不仅能够将磷酸根去除，同时氢氧化钙本身溶解度低，调节溶液pH至弱碱性，9～11左右，此时过滤，最终得到的肌醇液中引入的阴阳离子也较少，能够减轻后需脱盐工段的处理负担。

将得到的肌醇液通过脱盐工艺进行脱盐，本发明脱盐工艺中采用连续的脱盐工艺，通过三级脱盐单元与一级再生单元的配合，实现再生与脱盐的连续进行，在本发明脱盐工艺中，对连续脱盐系统进行了独特的设计，肌醇液经三级脱盐后得到了净化液，当净化液出口的在线电导率测量仪222检测到脱盐效果下降时，此时一级脱盐单元从体系中分离出来，在先的二级脱盐单元作为新的一级脱盐单元，而在先的再生单元则作为新的三级脱盐单元并入体系，而脱离体系的在先一级脱盐单元则进入再生，等待下一次进行循环，而这样的好处在于，一方面实现了脱盐工艺的循环，有益于生产的连续稳定以及生产效率的提高，另一方面将再生单元作为新的三级脱盐单元，过程中相当于逆流的脱盐方式(第一级为最先与料液接触，功能下降最快，而并入新的第三级则相当于进一步的精制)，使得整个体系的脱盐效果更佳，在实际生产运行中，可以采用自动化控制，当在线电导率测量仪222检测到出液的电导率大于20μS/cm时，则认为脱盐效果开始下降，此时则可以开始自动的循环切换，过程中涉及到的自动控制为现有成熟的PLC控制，控制原理比较成熟也较为简单，对于本领域技术人员不难理解，就不再赘述，最终，得到的净化液中对金属盐的脱除率在99.9％以上。

阴阳离子树脂在使用一段时间后需要再生，再生通过再生液进行冲洗，阳离子树脂采用5％左右的盐酸进行冲洗再生，再生后水洗至中性，阴离子采用5％左右的氢氧化钠溶液进行再生，再生后水洗至中性即可，在实际生产中一般半个月左右切换再生一次，产生的废液少，有助于资源的节约与环境的保护。

经过脱盐后的净化液中肌醇的浓度较低，此时为了后需的处理需要进行浓缩，浓缩的目的有两个，一个是提高肌醇的浓度，另一个则是为了提高温度，从而提高肌醇的溶解度，最终进一步的提高肌醇的浓度；浓缩过程可以采用真空蒸发器等，提高蒸发效率，蒸发温度可以在较高的温度下进行，最终得到的肌醇溶液温度控制在70～80℃，而溶液的质量分数则控制在25～30％即可。

将上述得到的浓缩液通过喷雾的方式喷入到结晶釜中，结晶釜是现有常见的设备，在此就不在赘述，在喷入之前，在结晶釜中储存有乙醇，该乙醇纯度较高，达到98％以上，温度为10℃左右，同时在其中投加有晶种，于是在浓缩液喷雾投加到结晶釜中后，在乙醇水溶液中快速的析出结晶，从而得到肌醇的晶体，在实际生产过程中浓缩液的量与乙醇的量的比例控制在1:5～10，能够将肌醇晶体快速高效的析出，单次结晶过程在5～8h，相对于现有的结晶方式，效率提高近一倍，而过程中单次肌醇的收率在95％以上，而仅通过单次结晶的纯度都在99％以上，效果十分的明显。

经过结晶分离后得到的乙醇母液为乙醇和水的混合液，过程中仍含有少量的肌醇，该乙醇母液中的乙醇通过蒸馏进行回收，而后返回到结晶釜进行循环利用，实现乙醇的循环，而过程中的蒸余液主要为水并含有少量的肌醇，同时还含有少量的阴阳离子，此时该蒸余液返回到脱盐工序前端在体系内实现循环，整个工艺过程中无废液产生，理论上无肌醇流失，肌醇的收率能够达到100％，同时整个工艺只进行了一次结晶与一次蒸馏，没有过多的冷却过程，相较于现有工艺能耗有所降低，但带来的效果却十分的明显，一方面没有过多的废液，另一方面工艺得到了优化，产品纯度大幅度提升，经济效益提升显著，对提高企业生产效益以及环境保护都有着重要的意义。

实施例1

某有机化学品合成企业，以往一直采用菲汀加压水解、浓缩、粗品结晶、离心分离、溶解重结晶、再次离心分离、干燥包装的工艺制备肌醇，最终所得到的肌醇的纯度在95～98％左右，实际生产中往往需要进行额外一次或两次的溶解重结晶过程，从而使得产品的纯度能够达到99％左右，进而满足客户的需求，整个过程能耗高，经济效益低，同时产生了大量的结晶母液，由于母液结晶母液中含有金属盐，该企业往往将其作为废水通往废水处理工段进行处理，最终整个肌醇生产工艺，肌醇的收率仅有70～80％左右，不仅造成了大量的浪费，同时还增加了废水处理的成本。

该公司通过本发明工艺方法对生产车间进行技术改造，改造过程中增加了新增了脱盐工艺(三级脱盐+一级再生)，并新增了蒸馏塔，同时以及新的工艺的管道的布置，整个改造耗时约3个月，整个改造项目的设备，人工以及电控成本在100万元左右，改造完成后，经开车调试，系统稳定运行后正式投入生产。

工艺系统稳定运行后，实验室工作人员对生产过程中的工艺参数进行了测量与记录，包括肌醇液脱盐前后溶液中的金属含量，用以评估脱盐系统的性能，以及得到的肌醇产品的纯度，用以评估整个工艺运行过程中的性能与稳定性，具体如下：

表1肌醇液中金属盐含量脱除效果表

在表1中，为了准确监测脱除效果，每隔一个星期进行一次取样，而后采用盐含量测定仪对脱盐前后的盐含量进行测量，所得结果以NaCl计，可以看出脱盐前后，金属盐脱除效果明显，过程中3#样品的脱除率较低，是因为在取样期间脱盐单元即将进行切换再生，该样品为脱盐工段脱盐能力最弱时取样，因此较低，而在下次取样时，脱盐单元已经进行了循环切换，脱盐效果进一步回升，总体上来看，金属盐脱除率能够达到99.9％以上，说明脱盐工艺运行稳定，有益于生产的稳定进行。

表2肌醇产品纯度表

将化验室工艺改造前留样随机抽取5批与改造后的进行对比，采用气相色谱对样品中肌醇的含量进行测定，由表2可以看出，改造前产品的纯度一般在95～98％之间进行波动，而4#样品纯度达到99.1％，则为三次结晶所得，因此纯度较高，但相应的能耗也更高，而改造后，各批次产品的纯度较为稳定，均稳定在99％以上，其中最高达到了99.24％，达到了药用标准，医药级肌醇的价格在40000～50000元/吨，而普通规格的价格在5000～15000元/吨，价格差异明显，对企业来说经济效益更高。

可以看出，该企业在使用本发明工艺方法进行改造后，工艺运行稳定，同时所得的产品纯度高，品质稳定，带来了很好的经济效益，同时在生产运行过程中，原有的结晶母液废水已经不再产生，降低了企业废水处理的成本，新产生的蒸余液在系统中实现了循环，不仅没有造成污染，还实现了肌醇收率的提升，提升了企业的经济效益的同时还有助于环境的保护。

在改造后工艺运行过程中，也产生了部分的废水，即树脂的再生废水，但该废水在中和后调节pH基本可以实现排放，处理成本低，同时生产过程中树脂在使用周期结束后需要进行更换，离子交换树脂的使用周期较长，为2～3年，更换频率低，价格相对也不高，生产成本低，总体上来看，本发明的工艺方法要由于现有的工艺，在能耗、成本、产品收率、产品质量等方面都有很大的提升，对企业的发展具有重要的促进作用。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其它各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。