2-ピロリドンとしても知られるα-ピロリドンは、重要な化学原料です。主にポリビニルピロリドン（PVP）モノマーN-ビニルピロリドン（NVP）の原料として使用されます。医薬品や樹脂などに使用される高級溶剤でもあります。床用ワックス、アセチレン回収、特殊インクなどの製造に使用されます。NVPはα-ピロリドンとアセチレンの反応により生成し、これを重合させるとPVPが得られます。 PVP は、優れた溶解性、低毒性、皮膜形成特性、および表面錯化特性を備えています。その活性と化学的安定性により、医薬品、食品、日用化学品、コーティング、ポリマー重合などの分野で広く使用されています。また、繊維、印刷と染色、製紙、感光材料、農業および畜産業などでも多くの用途があります。
Shandong Jiuheng Pharmaceutical Technology Co., Ltd. は、新しい医薬品添加剤の研究開発、生産、販売を統合する現代の新興企業です。同社の年間生産量14,000トンのPVP新規医薬品賦形剤プロジェクトでは、原料として1,4-ブタンジオールを使用し、独自に開発しました。
効率的な合成反応器と高度な重合プロセスにより、反応圧力と温度が低下し、反応時間が短縮され、生産制御におけるより高い精度とより安定した制御要件も求められます。このプロジェクトでは、杭州 UW500 システムを使用して全体を制御します。
生産プロセスは管理されています。 UW500 分散制御システムはオートメーションの分野で広く使用されています。 UW500 分散制御システムを使用して生産プロセス全体を監視すると、製品の歩留まりが効果的に向上し、製品の安定性が向上します。
私の国では、α-ピロリドンを製造するには主に 3 つの方法があります。 1) Raper 法: 原料のアセチレンとホルムアルデヒドを最初に反応させて 1,4-ブチンジオールを形成し、次にこれを水素化して 1,4-ブタンジオールに変換します。 γ-ブタンジオールになります。ラクトンとアンモニアを反応させてα-ピロリドンを生成します。 ２）ブタンを無水マレイン酸に酸化する方法。 3）シアン化水素法：青酸とアクリロニトリルの付加反応により1,4-スクシノニトリルが得られ、これを部分水素添加によりアミノブチロニトリルに還元し、さらに加水分解環化してα-ピロリドンを生成する。本プロジェクトでは前者の方法を採用しており、次のような利点があります。 (1) プロセスが簡単で、原料が入手しやすい。 （２）工程中に発生する副生成物を容易に副産物に加工できるため、環境汚染が少ない。 (3) 製品含有率が高い。 1,4-ブタンジオールの脱水素反応は、γ-ブチロラクトン製品の製造に使用されます。気相接触脱水素プロセスを使用し、
すなわち、原料の１，４－ブタンジオールをガス化した後、脱水素触媒を用いて脱水素反応を行う。原料の大部分はγ-ブチロラクトンに変換され、少量はテトラヒドロフラン、ブタノール軽質成分などに変換され、少量は変換されずに、それぞれの化学反応は次のようになります。軽質除去塔、製品塔を経てブチロラクトンが得られます。パイプラインミキサーを通して無水液体アンモニアと混合された後、α-P反応器に入り、高温高圧で加熱されます。この条件下で反応させることにより、α-ピロリドンが製造される。反応後は、脱アミノ化、分解、脱水などの複数の工程を経て、精製されたα-ピロリドンが得られます。
Raper法によるα-ピロリドンの合成工程は、大きく分けて水素添加工程とアンモニア反応工程の2工程となります。
1) 水素化プロセスの品質は、γ-ブチロラクトンの収率と品質に直接影響し、それによってα-ピロリドンの収率に影響を与えます。これは、α-ピロリドンの製造プロセスにおいて非常に重要なリンクです。主に3つのステップで構成されます。反応段階: 蒸発、合成、分離。合成反応は同じ合成釜で行われ、反応原料は段階的に添加されます。まず、原料の1,4-ブタンジオールと副原料を同時に合成釜に投入し、解重合反応を開始します。反応終了後、水素を段階的に加えて付加反応を開始する。一定の時間が経過し、反応温度が規定温度に達したら、高濃度の水素を添加します。これは強い発熱反応です。反応が続くにつれて、ケトル内の温度は上昇し続け、正のフィードバックが形成されます。対応する反応熱を時間内に除去できない場合、「温度フライ」現象が発生し、副反応の急増につながります。 、γ-ブチロラクトンの回収率が大幅に低下します。反応が徐々に完了するにつれて。反応速度が遅くなり、発熱が大幅に減少します。このとき、反応熱を奪いすぎると反応が不完全となるため、縮合反応温度を厳密に管理する必要がある。
2) アンモニア付加反応は、α-ピロリドンの製造プロセスにおけるもう 1 つの非常に重要なリンクです。主に前処理、合成、分離などの工程を経ます。アンモニア添加工程は、α-ピロリドン製造工程の第2工程です。合成工程で得られた合成原料液が前処理反応器に入った後、先の水素化反応は高温高圧で行われるため、必然的に多くの水素化反応が生成します。これは副生成物であるため、アンモニアを添加する前に、この反応に影響を与える可能性のある不純物を事前に除去する必要があります。これは、合成生成物からγ-ブチロラクトンを分離するための抽出剤として有機溶媒を添加するものである。その後、合成プロセスに入ります。アンモニア液にγ-ブチロラクトンを添加すると、反応開始時に多量の熱が発生します。この反応熱は適時に処理されなければなりません。熱慣性が大きいため、温度のオーバーシュートを避ける必要があります。アンモニア添加工程が完了すると次の工程に入る。 α-ピロリドンは医薬品であるため、非常に高い純度が必要です。この後、いくつかの蒸留と精製のプロセスを経る必要があり、そのすべてに非常に正確な制御が必要です。反応過程を見ると、アンモニアの添加全体に加熱、冷却、保温の工程が含まれており、アンモニアの添加工程には長時間を要することが分かる。アンモニア添加工程では釜内の温度に対する要求も高くなるため、このパートではアンモニア水の定量制御、アンモニア添加工程中の温度制御、アンモニア添加時間の最適化が主な課題となります。
図：水素化反応部
図：合成反応部
図: 温度制御アルゴリズムの一部
このプロジェクトには中央制御室があります。システム上位装置、エンジニアリングステーション、オペレーションステーションは中央制御室に設置されています。生産管理と管理の要件に従って、エンジニアリングステーション、オペレーティングステーション、オンサイトコントロールステーションが設置されます。一般に、合成現場管理局、α-ブチロラクトン現場管理局、α-p回収現場管理局、土木現場管理局に分けられます。
Since this project was put into operation with the UW500 distributed control system, it has been running smoothly with remarkable results. The operation stability rate and product quality have been greatly improved. The labor intensity of workers and raw material consumption have been greatly reduced, while also ensuring the stability of the device. safe operation. It directly improves the market competitiveness of the enterprise and brings very obvious economic benefits to the enterprise. The successful commissioning of this project shows that the UW500 distributed control system has high-quality stability and reliability.
