автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Интенсификация процессов синтеза и кристаллизации патогама при химическом способе создания пересыщения

На правах рукописи Для служебного пользования Экземпляр №

РГБ ОД

& / 2ЯС

Шадрина Елена Михайловна

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ СИНТЕЗА И КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ПАНТОГАМА ПРИ ХИМИЧЕСКОМ СПОСОБЕ СОЗДАНИЯ ПЕРЕСЫЩЕНИЯ

Специальность 05.17.08 - Процессы и аппараты химической технологии

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иваново 1999

Работа выполнена в Ивановском государственном химико-технологическом университете

Научные руководители:

доктор технических наук, профессор

I Кисслышкоп В.Н.

доктор технических наук, профессор Лебедев В. Я.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки Российской Федерации

Смирнов Н.Н.

кандидат химических наук, доцент Попкова И.Л. -

Ведущая орг анизация

Институт химии растворов АН РФ

Защита состоится "15" ноября 1999 года в 10 часов на заседании диссертационного совета К 063.11.02 при Ивановском государственном химико-гехнологнческом университете по адресу: 153460, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 7 в аудитории Г-205.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке И ГХТУ.

Автореферат разослан

14 октября 1999г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, профессор Блщшчева И.Б.

А 66%.490

Аьаомргя о

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В настоящее время химико-фармацевтические препараты получают синтезированием с последующим их выделением из пересыщенного раствора кристаллизацией.

Пантогам (кальциевая соль Д-гомонантотеновой кислоты) является лекарственным препаратом, сочетающим стимулирующую активность в отношении различных проявлений церебральной недостаточности с противосудорожпыми свойствами. Применяется при задержке умственного и речевого развития у детей.

Существующая технология получения пантогама обладает рядом недостатков: низкий выход заключительной стадии синтеза, длительность процессов синтеза и кристаллизации, образование мелкого и неоднородного продукта.

Актуальность работа. Диссертация посвящена интенсификации процессов синтеза и кристаллизации пантогама. Исследования носят межотраслевой характер, выполнялись по планам НИР ИГХТУ (ИХТИ), в соответствии с Координа-

........................ 11---------^------о теоретическим основам химической тех-

м планом развития науки и техники Всесо-нения по производству витаминов ■ тематике научно-исследовательских работ 1Ко-технолопгческого университета, вклю-1учного Совета по теоретическим основам 5^-2000 г.г. - раздел "Разработка теории и ^интенсивных процессов в производствах

дисперсных материалов".

Цель работа. Целью работы является интенсификация процессов синтеза и кристаллизации пантогама при химическом способе создания пересыщения, а также снижение себестоимости продукта и улучшение его гранулометрии. Для достижения этой цели были решены следующие задачи:

• математическое описание процессов синтеза и кристаллизации пантогама;

• экспериментальное изучение синтеза и кристаллизации пантогама и его физико-химических свойств;

• разработка аппаратурно-технологической схемы сшгтеза;

• оптимизация режимов работы кристаллизационной аппаратуры и разработка аппаратурно-технологической схемы для кристаллизации технического пантогама.

Научная новизна. Разработано математическое описание процессов синтеза и выделения пантогама, найдены оптимальные условия ведения процессов, определены константы химических реакций и кинетические параметры, характеризующие процесс синтеза и выделения продукта. Разработана новая технологическая схема синтеза и выделения пантогама, позволяющая увеличить выход и со-кратнть время каждой стадии, интенсифицировать процесс кристаллизации, снизить себестоимость и улучшить гранулометрические характеристики целевого продукта.

Реализация основных положении диссертации. Результаты исследований внедрены на Уфимском витаминном заводе.

Достоверность полученных результатов. Достоверность полученных результатов по определению концентрации реагентов в растворе, длины и ширины кристаллов, температуры, вязкости, плотности раствора обеспечивалось применением апробированных методик количественного анализа содержания вещества в

растворе, использованием аттестованных отделом стандартизации измерительных средств, а также повторяемостью результатов.

Автор защищает.

• способ получения пантогама при химическом способе создания пересыщения;

• математическую модель синтеза и кристаллизации пантогама, позволяющую определить оптимальные условия синтеза продукта и его кристаллизации;

• метод инженерного расчета процессов получения и выделения пантогама, позволяющий при заданной производительности определить время иечерпывашш пересыщения;

• результаты экспериментальных исследований физико-химических свойств системы, реакций синтеза и процесса выделения пантогама.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на: научно-технических конференциях ИГХТУ (ИХТИ. ИГХТА), г. Иваново. 1980-Н999 г.г.; Всесоюзной научно-технической конференции "Химрсактор-8", г. Чимкент, 1983г.; 1IJ Всесоюзной конференции но массовой кристаллизации и кристаллизационным методам разделения смесей, г. Черкассы, 1985 г. ; Всесоюзной научно-технической конференции "Повышение эффективности, совершенствование процессов и аппаратов химической промышленности", г. Харьков, 1985 г; Всесоюзной конференции "Хпмтехника-88", г. Чимкент, 1988 г.; 12th Symposium on Industrial Crystallization 49ist Event of the European Federation of Chemical Engineering, Warsaw, Poland, 1993 v.; IV Всесоюзной научно-технической конференции "Динамика процессов и аппаратов химической технологии", г. Ярославль, 1994 г.; IX Международной конференции молодых ученых по химии и химической технологии МКХТ-95, г. Москва, 1995 г. ; 1 Региональной межвузовской конференции "Химия-96", г. Иваново, 1996 г.; I Международной научно-технической конференции "Экология, человек и природа", Г. Иваново, 1997 г.; I Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы в химии и химической технологии", г. Иваново, 1997 г., IV Всесоюзной конференции "Массовая кристаллизация". Иваново 1990г.; Всесоюзной конференции "Хнмия-99", Иваново 19999г.; Международной конференции "Методы кибернетика хнмнко-технологических процессов-У-99", Уфа. 1999г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 24 работы.

Структура и объем работы. Содержание диссертации изложено на 170 страницах машинописного текста, содержит 50 таблиц, 50 рисунков. Диссертация состоит го введения, четырех глав, заключения, выводов, приложения и списка использованной литературы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во ваедепви обосновывается актуальность выбранной темы, формулируются цели и задачи исследования, его научная новизна и практическая значимость.

В главе 1 дается описание существующей технологии процесса синтеза и кристаллизации. Раскрыты недостатки данной технологии: низкий выход реакций, длительность процесса кристаллизации и неудовлетворительный гранулометрический состав готовог о продукта.

Приводится лнтературньш обзор по теме диссертации, в котором отмечено, что увеличить реакционную способность химических веществ возможно несколькими путями: варьированием температуры реакции и давления в системе, наложением магнитного, электрического шш ультразвукового ноля. На скорость кри-

сталлизации и гранулометрию осадка оказывают шпшше: степень пересыщения раствора, растворимость вещества, наличие растворимых и нерастворимых примесей, гидродинамическая обстановка в аппарате, физико-химические свойства кристаллизуемой системы, наличие готовой поверхности (затравки), а также воздействие физических полей.

Как было выявлено в результате исследований, существенное влияние на ход реакций синтеза пантогама оказывают температура и ультразвуковое воздействие, а на процесс кристаллизации - вязкость раствора, пересыщение, наличие готовой твердой поверхности (затравки) и наложение ультразвукового воздействия на систему.

В главе 2 приведены результаты экспериментальных исследований физико-химических свойств системы (растворимость пантогама в среде вода-этанол, вязкость и плотность насыщенных водно-этанольных растворов пантогама, растворимость пантогама в маточном растворе, вязкость и плотность раствора после сигне т в зависимости от количества вводимого этанола).

Проведено исследование процесса получения пантогама по существующей технологии:

[ОНСН2С(СНз)2С.'11(ОИ)СОЫИ(СН:)зСОО]2Са

Первая стадия - взаимодействие металлического кальция с этиловым спиртом, в результате которого образуется этилат кальция. Загружается абсолютированный этиловый спирт, нагревается до 60°С, вносится металлический кальций, температура суспензии увеличивалась до 80°С. Реакция ведется в течение 2<4 часов. Исследовалось влияние температуры и ультразвукового воздействия на систему. Температура реакции варьировалась от 60 до 80°С, частота ультразвукового излучения составляла 22 и 44кГц. Для наложения ультразвукового воздействия использовался ультразвуковой диснергатор УЗДН-2Т. Оптимальные условия ведения процесса: время 2,5 часа, температура 70°С, наложение ультразвукового воздействия частотой 22кГц.

Это позволило увеличить выход этилата кальция с 97 до 99%, сократить время реакции до 2,5 часов.

Вторая стадия - взаимодействие этилата кальция с у-аминомасляной кислотой (ГАМК) в среде абсолютированного этанола, в результате которого образуется кальциевая соль у-аминомасляной кислоты (Са-соль ГАМК). Температура варьировалась от 20 до 80°С. Опшмальиые условия реакции:

• время 1,5 часа;

• температура 70°С;

• наложение ультразвукового воздействия частотой 22 кГц.

Выход реакции увеличен с 72 до 80%, время реакции сокращено на 0,5 часа.

Третья стадия - взаимодействие Са-солн ГАМК с Д(-)-паитолактоном (реакция конденсации), я результате которого получается нантогам. Процесс ведется при температуре 80°С в течение 2 часов. Эта реакция является узким местом в процессе синтеза, т.к. наряду с прямой реакцией идет процесс разложения

1. Са + 2 С2Н5ОН -» ( С2Н5О ): Са + Н2

2. (С2Н5О )2 Са + 2 1Ш2(СН2)зСООИ -> [ЫН2(СН2)зСОО]2Са

3. [N112(01 Ь)зСОО]2Са + 2 СН2С(С1Ь)2СНОНСО -»

" О

24S

20 "с 18° 16 14 12 10 6 6 4

готового продукта. Снижение температуры и сокращение времени реакции вследствие воздействия ультразвукового воздействия позволило снизить э<|)фект разложения н увелпчнгь выход пантогама. Исследование процесса разложения нантогама показало, что скорость обратной реакции возрастает с увеличением тем пера l'y ры (рис. 1).

Снижение температуры с 80 до 70°С и сокращение времмш реакции с 2 до 1,5 часов за счет наложения ультразвукового воздействия позволило увеличить выход пантогама с 42 до 54% и стоить себестоимость продукта за счет экономии затрат на сырье и энергозатраты (электроэнергию, расход греющего пара и т.д.).

Проведено исследование процесса кристаллизации пантогама из пересыщенного спиртового раствора, полученного в результате синтеза. Использовался лабораторный аппарат, снабженный рубашкой и мешалкой, работающий в режиме идеального перемешивания. Полученный после синтеза нересыщеиный раствор пантогама разбавлялся этанолом, фильтровался и подавался в кристаллизатор. Охлаждение раствора велось но следующим законам:

Рис. 1 Кинетика образования и разложения пантогама. Реакция разложения пантогама: 1 - 60 °С; 2 - 70 "С; 3 - 80 °С. Реакция конденсации: 4 - 70°С.

1. Линейный: t = tu - (tu - tic) ( т / тк );

2. Параболический: t = аг т2 + ai t + ао;

3. Экспоненциальный: t = tue'

.kx

824222,-J2Û: ^.18 016 14 1210 8 6 4 2 0

Рис.2. Пересыщение раствора при разбавлении этанолом при 70 °С

(1) (2) (3)

Разбавление производилось с целью снижения вязкости раствора

(рис.2). Несмотря на то, что пересыщение раствора высокое (до 24 масс.%), он обладает длительным индукционным периодом (по базовой технологии Тинц.=20 час.), поэтому представляется рациональным исследование факторов, влияющих на время индукционного периода,

ra 140 т

■ей 20-

X

"^100 во-6040 200

20 25

лС, % масс.

Рис.3. Время индукционного периода

1 - кристаллизация без введения затравки;

2 - кристаллизация с введением затравки;

3 - кристаллизация с введением затравки н наложением на систему ультразвукового воздействия частотой V = 22 кГц.

В качестве варьируемых параметров рассматривались: начальное пересыщение (ДС), доля вводимой затравки (<1=тз/тн), разведение ланолом (Р=тлЛщ>), вязкость раствора (ц), начальная температура (íh) и влияние ультразвукового излучения. На рис.3 представлена зависимость времени индукционного периода, который определялся аналитически по изменению концентрации панто-гама в растворе. Наличие экстремума объясняется следующим: снижение пересыщения приводит к увеличению длительности индукционного периода, увеличение абсолютного пересыщения сопровождается резким возрастанием вязкости раствора. Что в свою очередь затрудняет массообмепные процессы. Проведенные исследования показали. что минимальное время индукционного периода соответствует: разбавлению этанолом Р=0,5+0,55, введению затравки в количестве 0,1+0,2% от теоретической массы выпадающего в осадок продукта и наложение ультразвукового воздействия на раствор. Это позволило сократить время шщукциошюго периода до 2 часов.

Одним из показателей, .характеризующих интенсивность процесса кристаллизации является скорость изменения концентрации пантогама, которая определяется скоростью зародьшгеоб-разования (а) и роста кристал-

т, сутки

у 0____1______I_________t________i_____! лов (Р). Поэтому факторами,

S lS J—■ -. j влияющими на кинетические

составляющие процесса кристаллизации (а и (5) и на скорость распада пересыщенною раствора являются: пересыщение, наличие твердой фазы, темп и закон охлаждения. На рис.4 представлены кинетические зависимости при кристаллизации пантогама.

Концентрация пантогама • определялась по содержанию иона Са2+ в растворе. Кинетика кристаллизации снималась в режиме идеального перемешивания (Re > 5500) при следующих значениях варьируемых

\А \ х

\

\

¡'.3

0 20 40 60 80 100

Г 10 -3. с

Рис.4. Кинетика кристаллизации пантогама, Закон -кт

охлаждения: 1 = 1ц'с

1 - Р=0.5; Сц=12 %масс.; (1=0,2; (базовая технология):

2 - Р=0,5; Он=15,73 %масс.; (1=0,2; наложение ультразвукового излучения на систему, \-27. кГц;

3 - Р=0,6; См=14,9 %маес.; (1=0,2; наложение ультразвукового излучения на систему, \'=22 кГц;

параметров:

• абсолютное пересыщение раствора 24+0,03 масс.%;

• начальная температура 53+42°С;

• конечная температура 1+10°С;

• разведение этанолом 0,5+2,0;

• частота ультразвуковою воздействия 22 кГц;

• теми охлаждения 2+5,5 град/чае; •время кристаллизации 8+16 час;

• доля вводимой затравки 0+0,7% от теоретический массы панюгама.

Экспериментальные исследования свидетельствуют о том, что основным приемом, позволяющим сократить время кристаллизации с 3+5 суток до 12 часов, является ультразвуковое излучение.

Однако анализ гранулометрии осадка показал, что воздействие ультразвукового воздействия целесообразно только до конца индукционного периода, т.к. ультразвуковые волны разрушают образующиеся кристаллы. Это приводит к получению мелкокристаллического продукта (рис.5), что отрицательно сказывается на процессах фильтрации, промывки, сушки, таблетнрования и т.д.

Рис. 5.Кристаллы пантогама: а - при воздействии ультразвукового излучения до коица индукционного периода;

в - при воздействии ультразвукового излучения в течение всего времени кристаллизации.

Согласно требованиям Госфармакопен, важнейшими показателями готового продукта являются чистота, размер и однородность кристаллов, которые определяются условиями формирования гранулометрического состава н в свою очередь характеризуются соотношением скоростей зародышеобразовання (а) и роста (Р) кристаллов. Параметрами, влияющими на кинетические составляющие процесса кристаллизации нантотама являются абсолкшюе пересыщение и размер кристаллов:

с^Ка-ДС01, (4)

р = кР-дси-х1\ <5>

Скорость зародышеобразовання определялась подсчетом общего числа частиц в единице объема суспензии при условии, что число частиц в выборке тропорцнонально полному числу частиц в аппарате.

Размер кристаллов определялся иод микроскопом. По результатам аналн-¡ов строились зависимости изменения максимального размера кристаллов во

а

времени. Скорости зародышеобразования и роста определялись численным дифференцированием полученных зависимостей.

Гранулометрический состав продукта оценивался двумя характеристиками: средний размер кристаллов (X) н коэффициент вариации (г|к), получаемый путем обработки функции распределения кристаллов но размерам.

Результаты исследований показали, что увеличение объема этанола нрн разведении раствора иантогама (т.е. снижение абсолютного пересыщения) приводит к увеличению среднего размера кристаллов от 40 мкм (базовая технология) до 65 мкм.

Кинетические составляющие процесса кристаллизации определялись при следующих условиях: закон охлаждения: 11пе ; темп охлаждения: 0=3,41-рад/час; начальная концентрация Сц=15,0 %масс.; конечная температура 1к—Ю °С (рие.6,7).

^ ГИ

40 " <5 t i0=, с:

° 1 O80j

60

"i

40-1

30^ 20j 10-j

0-'

1si

2-1 /

t.'

5 6 7 8 № интерзала

Рнс.6. Пересыщение ДС, скорость зародышеобразования а, скорость роста Рис.7. Средний размер кристаллов X и кристаллов ß коэффициент вариации rix

П главе 3 представлена математическая модель процесса синтеза и кристаллизации иантогама в емкостном аппарате идеального перемешивания.

Особенностью математического моделирования процессов синтеза и кристаллизации при химическом способе создания пересыщения является то, что текущая концентрация иантогама в растворе определяется скоростью его образования в процессе синтеза и скоростью его выделения из раствора в кристаллическом виде. С учетом этого скорость изменения концентрации иантогама определяется как сумма этих составляющих. Пересыщение раствора определяется полнотой реакции конденсации (взаимодействия Са-соли ГАМК с Д(-)-нашолактоном в среде абсолютированного панола), т.е. совокупностью значений всех реагирующих компонентов с учетом реакции разложения.

Математическое описание процесса кристаллизации при химическом способе создания пересыщения-включает в себя уравнение кинетики процесса, балансовое уравнение по растворенному веществу н уравнение баланса частиц твердой фазы, вспомогательные уравнения, позволяющие рассчитать текущее пересыщение раствора. В явном виде эти уравнения представлены следующим образом:

<Ь

dx'J.,

fdCn

"Ur

в

(«к! _«'» «Е

I

с!тг (к с!т '

^Са-сатиГЛМК _ 0 ! £?,014 . ^

а'о

= 3,405-И) " ■ Са££:сашГАМК•

=7.048-10^

3 Рс О Рс 1 '

х(Лт) = |хо+<1-Ь)/р0(т*)<к*

Г(Х,х) = -

1 де: Ь = -0,1 Граничные ус.чоиия:

С„(т)|х.<о=0.

г. / V ПЧ^-солиГАМК

ЧГа-сслвГЛМК^ т=то ~ т >

г М: -

(б)

~п-7П 1ГГ4 Гч1-38 Г0-06 <?)

^Т ' ' Са-сольГАМК ' Ч'К-) '

0,53 (8)

0,27 (9)

(10)

(11)

а = 1,447 • 108 • АС1,53 , (12)

р = 4,365- Ю-14 • ДС1'26 • Хь, (13)

I (14)

1-Ь

(15)

рс(,>0(г*(х(Л*)]~

ДС = Си - Ср, (16)

Ср = 2,26 • ИГ6 Г5 -1,06 • I О"412 + 6,4 • КГ31 - 5,7 ■ 10"3,

(17)

1 = а0 + а111+..,+апгп, (18)

(19)

(20) (21)

Их,!*)!* =0,

\ / |т =Т0

р(т*).г(х;г*)|1=то=а,

(24)

Уравнения 5+24 представляют полное математическое описание процессов синтеза и изогидрической кристаллизации при химическом способе создания пересыщения. Результаты расчетов позволили выявить оптимальное время синтеза, чтобы предотвратить интенсивное разложение продукта, рассчитать выход и гранулометрические характеристики твердой фазы и определить оптимальные условия кристаллизации.

Проверку адекватности математического описания проводили в периодическом режиме. На рис.8 и 9 приведены расчетные и экспериментальные зависимости но изменению рассматриваемых кинетических параметров.

Рис.8. Концентрация пантогама и рсагнруюпшх компонентов.

0.0 1.2 2.4 3 6 4.8 6.0 7.2 3.4 9.6

270-,б5 ■о'

г 4Н

№

10

1.0

090.80.7 0.6 0.5 0.40.3 0.2 0.1 «9-

о~Л 5 \Г

со' ^

О

а" \ / \ ч

/ \ ' ♦

\

\ЛС

15 20

30 35 40

Рис.9. Скорость роста кристаллов Р, пересыщение раствора ДС и средний размер кристаллов X

45 50 т 10-3, с

- - расчетные кривые.

® - эксперимеш альные точки.

Закон охлаждения: I = 1це"т; Темп охлаждения: ©=3,45 град/час; Начальная концентрация Он=15,() %масс.;

Конечная темпера! ура Не = 10 °С; ткр = 12 час.

Сопоставление расчетных и экспериментальных данных показывает, что среднее отклонение составляет 2,3% при описании синтеза и 20% при описании процесса кристаллизации.

з

2

В 4 главе проведена оптимизация синтеза и кристаллизации иантогама для действующего производства. Высокоэффективная работа оборудования досыпается при определенных значениях регулируемых параметров проводимою процесса.

Применительно к рассматриваемой системс задача оптимизации формулируется следующим образом: обеспечить минимальную себестоимость пашчмама фармакопейного качества при заданной производительности но готовому продукту. В качестве основных технологических параметров для синтеза являются температура и наложение ультразвукового поля на систему, для процесса кри-сталлшацин - начальная концентрация раствора (или абсолютное пересыщение), конечная температура раствора, темп и закон охлаждения и время кристаллизации.

Дан расчет себестоимости паптогама но базовой и предлагаемой (новой) технологии:

(25)

а? + + <&+<&+С>?р+зб + <&„,

СбН = Б" + 0)11" + 0оои + 0п>'> + <ЗдОПК + 35,

(26)

С учетом увеличения выхода продукта расходы на сырье по новой технологии рассчитываются следующим образом:

В6 г (27)

<Д1Ш >

= Б6+ (}<:"

Результаты расчетов представлены в таблице.

Влияние условий кристаллизации на выход, себестоимость и гранулометрию паптогама

Таблица

№ и 1 р — — Шр Сн, %маСо. в,% Б, руб/кг X I 0б, М Г]Х, %

1 0,5 16,0 48,98 91,27 47 32

2 0,6 15,1 55,84 81,53 65 14,7

3 0,8 13,3 55,82 83,03 64 14,5

4 1,0 12,0 55,80 84,34 63 14,77

5 1,2 10,у г г 85,80 62 14,81

J

На основании проведенных исследовании представлена апнаратурно-технологнческая схема и оптимальные условия синтеза и кристаллизации паптогама.

В реактор загружается абсолютированный этанол, металлический кальций, температура реакции 70°С, время - 2,5чаеа, воздействие ультразвуковым излучением в течение всего времени реакции. Выход данной реакции 99,3%. Затем вводится ГАМК, время реакции 1,5 часа, температура и условия наложения ультразвука прежние. Выход данной реакции 80%. Далее в реактор подается Д(-)-пантолактон, время реакции 1,5 часа, температура и ультразвуковое воздействие в прежнем режиме. Выход реакции 54,3%. По окончании реакции загружается этиловый спирт для снижения вязкости раствора, при этом кратность разбавления Р= 0,5+0,55, раствор фильтруется. После разведения раствор обладает следующими свойствами: (л 1=14,4+15 масс.%; 1н-50+55°С; р.=0,75 Па с.

В раствор вносится затравка в количестве 0,15% от массы иантогама, включается двигатель мешалки, в рубашку подается охлаждающая вода, теми охлаж-

депия 3,5 град/час, охлаждение суспензии проводилось по экспоненциальному закону. До появления кристаллов, т.е. во время индукционного периода, которое составляет 2 часа, на раствор накладывается ультразвуковое излучение частотой 22 кГц в режиме кавитации. Дальнейшая кристаллизация неде!ся в течение 12 часов, конечная температура суспензии 10°С, конечная концентрация жидкой фазы 0,1 масс.%. По окончании процесса кристаллизации суспензия фильтруется, осадок промывается спиртом. Кристаллы технического пантогама сушат, а затем перекристалл изовывают.

Выводы по работе

1.Разработан способ, позволяющий существенно интенсифицировать технологический процесс получеши пантогама, сократить время его синтеза, повысить выход целевого продукта на 12%, улучшить его гранулометрию, т.е. увеличить средний размер кристаллов с 40 мкм до 65 мкм и получить более однородный продукт, значительно снизить энергозатраты на производство препарата. Способ получения и выделения пантогама защищен авторским свидетельством СССР.

2.Создано обобщенное математическое описание процессов синтеза и кристаллизации в емкостном аппарате, снабженном рубашкой и якорной мешалкой.

3.На основе анализа обобщенного математического описания создан инженерный метод распета процесса получения пантогама, позволяющий определить оптимальные технологические параметры ведения процесса.

4.Проведены обширные экспериментальные исследования физико-химических свойств системы. Определено время индукционного периода и выявлены параметры, определяющие его продолжительность. Экспериментальные исследования подтвердили адекватность разработанного математического описания процесса.

5.Изучена кинетика процесса кристаллизации шиггогама. Показано, что экспоненциальный закон охлаждения является оптимальным для данной кристаллизуемой системы.

6.Установлено, что ультразвуковое излучение позволяет существенно сократить время синтеза и кристаллизации пантогама и свести до минимума эффект разложения.

7.Разработана аппаратурно-техпологическая схема процессов синтеза и выделения пантогама с наложением ультразвукового воздействия.

8.Результаты исследований внедрены на Уфимском витаминном заводе с экономическим эффектом 71,35 тыс. руб./год в ценах 1991г.

Основные обозначения, принятые в работе:

В - выход продукта реакции, % ; р - скорость роста кристаллов, м/с ; <1 - доля вводимой затравки, % ; кр - константа в уравнении скорости роста кристаллов ; кг/ - константа в уравнении скорости зародьнпеобразования ; а - скорость заро-дьпнеобразования, шт/(с-м3); ш - масса вещества, кг ; ц - вязкость раствора. Па с ; % - коэффициент вариации распределения кристаллов по размерам ; V - частота ультразвукового излучения, кГц ; Р - кратность разбавления, кг этанола / кг раствора ; р - плотность, кг/м3 ; АС - абсолютное пересыщение, масс. % ; С - текущая концентрация, масс. % ; Спр - концентрация пантогама в ходе реакции разложения, масс. температура, °С ; т - время, с ; тши. - время индукционного перио-

да, с; 0 - темп охлаждения, град./час ; X - средний размер кристалла, м ; S - стоимость, руб/кг; Q - расходы, руб/кг.

Основное содержание диссертации изложено в работах:

1. Сливченко Е.С., Евсеева (Шадрина) Е.М., Гунар И.В., Козлова Г.М. Растворимость наш отеши а кальции в системе вода-этиловый снир| при различных температурах // Изв.ВУЗов. Химия н химическая тсхнологая. - 1983.-T.XXVI, вып.З. -С.282.

2. Гунар И.В., Евсеева (Шадрина) Е.М., Слнвченко Е.С., Кнсельников В.Н. Растворимость паптогама в системе вода-этиловый спирт при различных температурах// Хим.-фарм.журн. -19ol.-T.15, вып.10. -С.83.

3. Сливченко ЕС., Евсеева(Шадрина) Е.М., Романов B.C., Кнсельников В.II. Структурная и режимная оптимизация промышленного сатуратора //"Химтехника-88", Чимкент, ч.Ш. -С. 121-122.

4. Шадрина Е.М., Сливченко Е.С., Кнсельников В.Н., Исаев В.Н. Звукохнмнчс-ское ииицинрованне реакции синтеза паптогама //IV ВНК "Динамика процессов и аппаратов химической технологии", Ярославль, 1994,- Т.1. - С.31.

5. Шадрина Е.М., Исаев В.Н., Кисслышков В.Н., Стивченко Е.С.. Особенности химической реакции паптогама // НТК ИГХТА, Иваново, 1995. - С. 130.

6. Сливченко Е.С., Шадрина Е.М., Исаев В.Н., Лебедев В.Я. Синтез и выделение паптогама в ультразвуковом ноле // IX Международная конференция молодых ученых по химии и химической технологии, МКХТ-95, ч.1. - С.88.

7. Сливченко Е.С., Шадрина Е.М., Исаев В.Н. Кинетика образования и разложения паптогама // 1 региональная межвузовская конференция Химия-96, Иваново. - С. 122.

8. Мельников A.A., Евсеева(Шадриыа) Е.М. Способ нолучешш производных Д(-)-иантолактона. Авторское свидетельство СССР № 1202236.

9. Шадрина Е.М., Слнвченко Е.С., Исаев В.Н. Кинетические закономерности синтеза нантогама // Межвузовский сборник трудов "Процессы в дисперсных средах", Иваново, 1998. Т.2. - С.205-206.

10. Исаев В.Н., Сливченко Е.С., Шадрина Е.М., Лебедев В.Я. Моделирование и кристаллизация химической кристаллизации паптогама // V МК "Методы кибернетики химико-технологических процессов",г. Уфа, 1999. -С.105.

11. Сливченко Е.С., Евсеева (Шадрина) Е.М., Гунар B.II., Киселышков В.Н. Исследование процесса кристаллизации в производства Д(+)-нантотената кальция // ВИТК "Химреактор - 8", Чимкент, 1983. -С.87-92.

12. Сливченко Е.С., Евсеева(Шадрина) Е.М., Бородин E.H. Фазовые превращения нрп создании пересыщения химическим взаимодействием //ВНТК "Повышение эффективности, совершенствование процессов и аппаратов химической промышленности", Харьков, 1985. -С.43-44.

13. Стивченко Е.С., Евсеева(Шадрина) Е.М., Хисамиев А.Я. Методы расчета кинетических параметров процесса массовой кристаллизащт // Межвуз. сборник научных трудов "Процессы в дисперсных средах", Иваново, 1986. -С.99-103.

14. Сливчеико Е.С., Шадрина Е.М., Исаев В.Н., Лебедев В.Я. Скорость образования и роста кристаллов паптогама // 1 региональная межвуз. конференция "Химия-96", Иваново. -С. 122.

15. Шадрина Е.М., Исаев В.Н., Сливченко Е.С., Кнсельников В.Н. Математическая модель процесса кристаллизации паптогама при химическом способе

создания пересыщения // ВК "Массовая кристаллизация и кристаллизационные методы разделения смесей". -1990. - С. 128.

16. Сливченко Е.С., Шадрина Е.М., Исаев В.Н., Кисельников В.Н. Моделирования процесса кристаллизации в кристаллизаторе-сатураторе // Изв. ВУЗов. Химии и хим. технол. - 1993. - Т.36, нъш.1. - С. 105-108.

17. Федосов С.В., Шадрина Е.М., Сливченко Е.С., Исаев В.Н. Теплоперенос в шогидрическом кристаллизаторе периодического действия с механическим перемешиванием // ВК "Массовая кристаллизация и кристаллизационные методы разделения смесей". - J 990 - С. 19.

18. Fedosov S.V., Slivtchenko E.S., Shadrina Е.М., Isaev V.N. Heat Transfer in Cooling Jacket with Mechanic-Agitation // 12й1 Symposium on Industrial Crystallization 49ist Event of the European Federation of Chemical Engineering. - 1993.

19. Шадрина E.M., Сливченко E.C., Исаев B.H., Киселышков В.Н., Лебедев В.51. Кинетика гранулометрии оса;"— в процессе кристаллизации //1 Международная НТК "Экология 'ирода". - 1997. - С. 170.

20. Шадрина Е.М., С 4саев В.Н., Лебедев В.Я. Оптимизация процесса кристаллил при химическом способе создания пересыщения II I Междуг - Актуальные проблемы в химии и химической технологии", Г"'

21. Шадрина Е.М., Кис "Сливченко Е.С., Исаев В.Н. Синтез панто-гама (Са-соли Д-го\ кислоты) в среде этанола. // II Международная НТК "Акту* ^олемы в химии и химической технологии", "Химпя-99", г. Иваноно. 1999. - С. 122.

22. Шадрина Е.М., Сливченко Е.С., Исаев В.Н., Мельников A.A. Эффект применения ультразвука при синтезе и выделении пантогама. II П Международная НТК "Актуальные проблемы в химии и химической технологии", "Химия-99", г. Иваново, 1999. - С. 122.

23. Мельников A.A., Сливченко Е.С., Исаев В.Н., Шадрина Е.М. Использование ресурсосберегающих технологий в производстве химико-фармацевтических препаратов. II V МК "Методы кибернетики химико-технологических процессов", г. Уфа, 1999. -С. 106.

24. Исаев В.Н., Сливченко Е.С., Шадрина Е.М.. Лебедев В.Я. Теплообмен в процессе химической кристаллизации веществ в реактрое идеального перемешив-вапия. // II Международная НТК "Актуальные проблемы в химии и химической технологии", "Химия-99", г. Иваново, 1999. - С. 57.

Автор выражает глубокую благодарность научному консулкгаггу к.т.н.,

доценту Е.С. Сливченко за оказанную помощь в работе.

Соискатель /¿/О ¿//^ > Е.М. Шадрина •f