转贴:制药工业中的某些分离技术

论坛秘书

制药工业中的分离技术
1.加盐萃取精馏制取无水乙醇

无水乙醇是广泛使用的一种化学试剂和有机溶剂，也是许多重要化工产品及中间体的原料。它在化工、医药、电子工业、军工生产和其他工业生产中都有广泛的应用。
利用盐效应的原理，吸取溶盐精馏中盐分离效果好的优点，提高了萃取精馏中溶剂的分离效果，减少了溶剂比。同时又利用萃取精馏中溶剂是液体，易于循环操作，工业上应用方便的优点，克服溶盐精馏固体盐循环回收输送困难的缺点，形成加盐萃取精馏的新技术。
本研究发明的加盐萃取精馏制取无水乙醇的工艺，克服了传统工艺的不足，是工业上制取无水乙醇的理想工艺（ 三塔流程，酒厂可用两塔流程）。它具有下述特点：
提高了溶剂效果，与通常萃取精馏相比，溶剂循环量仅为其11/5，所需理论板数减少1/3，从而降低了能耗，减小了设备投资。
可连续化生产，生产效率高，溶剂损耗低，乙醇回收率高，生产成本低。
没有污染，产品质量好。
此项新工艺已在国内许多厂家得到应用，不少厂家替换了原有其他生产
方法。经多年实践表明此项技术非常成熟。

2.加盐萃取精馏制取试剂盐酸
工业背景
氯化氢HCl与水的混合物有最高恒沸点存在，其共沸点为110° C，HCl的质量含量为20%。目前，生产试剂盐酸采用的方法均为将含HCl30％（质量百分数）的原料酸用普通蒸馏法提纯至HCl为37％的试剂盐酸，同时在塔釜必然会产生大量含HCl<20％的废酸，处理困难，排放又污染环境，所以只能低价卖出，用途十分有限。因此普通精馏法不能充分利用资源，又造成污染，急需改革。
改造方案
我们采用加盐萃取精馏的方法，以HCl质量含量<20％的废酸作为原料来生产HCl质量含量为37％的试剂盐酸，其原理是利用溶解的盐来改变HCl－水体系的相对挥发度，消除恒沸点。用复合盐溶液作为萃取剂，采用连续萃取精馏的方法，塔顶出37％的试剂盐酸，塔釜出来的稀盐溶液用蒸发器提浓后循环使用。
技术特点
(1) 加盐萃取精馏法破坏了HCl－水体系的恒沸点，塔釜液循环利用，减少了对环境的污染；
(2) 得到的盐酸质量超过一般试剂盐酸，适宜于生产应用；
(3)加盐萃取精馏生产试剂盐酸的新工艺不仅提高了盐酸的质量，又解决了环境污染问题，是一种先进、经济的新工艺，有广泛的应用前景。

3.反应萃取精馏制取高纯丙酮、丁酮
反应萃取精馏是在萃取精馏和加盐萃取精馏的基础上发展起来的一种新型萃取精馏方法。它把反应过程和分离过程结合起来，并吸取了最新分离技术中利用载体进行促进转移的思想，巧妙地设计了一个可逆反应，应用于精馏过程。这个方法是在溶剂之中加入一种化合物。它能与某一被分离组分发生可逆的化学反应，从而极大地提高了被分离组分间的相对挥发度，使分离容易实现。这种分离技术，在技术指标，经济效果，操作简便等方面都优于原来的旧工艺。反应萃取精馏的研究为分离沸点相近，或有恒沸物的混合物以及高纯物质的制备提供了一种有效的方法。

我们以丙酮－水，丁酮－水体系为对象进行了反应萃取精馏的研究，设计可逆反应为
乙二醇+NaOH乙醇钠+水
首先利用精馏的方法，不断除法沸点较低的水分，因而使可逆反应向生成乙二醇钠的方向进行。在乙二醇过量的情况下，可以得到无水乙二醇钠溶液。然后再用乙二醇钠溶液作为萃取剂来去除有机水溶液中的水分。乙二醇钠遇水发生水解反应，又生成乙二醇和NaOH，因而使水很容易被除掉。加入乙二醇钠可以显著地提高丙酮一水的相对挥发度，在高浓区，丙酮－水的相对挥发度提高将近8倍。在溶剂比很小，理论板为6-7块时即可得到99.93%的丙酮。
实践证明，这种分离方法对除去有机试剂所含的少量水份是十分有效的。对其他难分物质，我们可以设计某种可逆反应，用反应萃取精馏的方法来实现分离，这将具有重大意义。

4.加盐分相精馏提纯乙腈、DMF
对乙酸乙酯生产，丁、丙溶剂的生产、乙腈提纯的生产，采用加盐分相分离技术，可以十分简单地得到高浓度产品。
有机相中，有机物浓度达97%以上水相中,有机物浓度<1%以下.
5.萃取与恒沸精馏联合过程提纯异丙醇
该工艺为清华大学化工系分离教研室的专利技术之一，异丙醇的稀水溶液在回流比较小的情况下，塔顶得到约80%的异丙醇。该醇水混合物在分离剂的“盐析”作用下，以恒沸剂作为萃取剂，经三相萃取过程中将异丙醇萃入有机相，使异丙醇浓度提高至95%左右（脱萃取剂计）。以此有机相为进料在脱水塔中对异丙醇进行精制，使异丙醇含量达99.5%以上，水含量降至0.15%以下。分离剂经浓缩器回收后循环使用。
该技术的特点如下：
降低提浓塔的回流比，提高提浓塔塔顶出口水含量，大幅降低提浓塔的能耗；
用无热分离方法-萃取与恒沸精馏耦合，即以恒沸精馏过程塔顶共沸组成作为萃取过程的萃取剂，减小溶剂用量；
萃取过程利用分离剂的“盐析”效应强化萃取剂对异丙醇的萃取效果，提高醇水分离系数，同时减少萃取剂用量，降低能耗。

6.萃取与恒沸精馏联合过程回收醋酸
醋酸－水分离, 用共沸精馏能耗大。
例如: 北京有机化工厂, 醋酸回收占全厂能耗三分之一。
      共沸剂带水能力低，大量溶剂蒸发。
萃取－共沸精馏联合过程

特点：一个溶剂，二种用途，既是萃取剂又是共沸剂，减轻共沸精馏的负担。

矛盾：萃取剂选择性¾ 共沸剂带水能力。

分配系数¾ 极限浓度。

加盐萃取－共沸精馏联合过程

盐对液－液平衡的影响：

提高醋酸的分配系数K
扩大二相区，提高极限浓度，减少溶剂损失。
采用加盐萃取－共沸精馏联合过程，比一般共沸精馏法节能30%以上
7.萃取结晶技术


问题的提出：

目前脱色及小量杂质的去除，普遍采用活性碳吸附和多次结晶的办法，是一种典型的后处理工艺。活性碳吸附再生困难，物料有损耗，只好多次洗涤回收，杂质又返回系统，分离效果差。

结晶操作：

把杂质赶到母液中，同时产品也溶于母液，因此物料损耗大。只好一母、二母、三母多次结晶循环，操作繁琐，物耗与能耗都很大，急需改进。

萃取结晶新技术：

结合萃取和结晶二种分离技术的优缺点，研究了一种萃取结晶的新技术。它既有萃取去除杂质的优点，又有结晶分离因子高的优点，提高了分离效果，大大简化了工艺过程，是制药后处理的重大改进，具有广阔的应用前景。

安乃近后处理新工艺：
优点： １．简化流程 ２．提高收率 ３．改善质量

8.精馏结晶耦合技术


蒸馏--结晶耦合法是分离易结晶物质的新方法。该方法根据易结晶物质熔点高、易结晶析出的特点，将蒸馏过程与结晶过程有机地结合在一个装置中完成。针对从生产乙烯的裂解渣油中提取工业萘的体系，研究了蒸馏--结晶耦合法。实验结果表明蒸馏--结晶耦合法不仅能够有效地解决易结晶物质在分离过程中结晶析出而堵塞装置系统的问题，而且可以提高产品的纯度，强化蒸馏过程。



我们提出了用蒸馏--结晶耦合法来分离易结晶物质，利用蒸馏--结晶耦合分离的装置，用于从生产乙烯的裂解渣油中提取工业萘的分离过程。实验验证了蒸馏-结晶过程可以在一个装置中完成，并且能够提高产品的纯度。用蒸馏-结晶耦合法可以在相同填料，相同塔高的情况下，提高产品的纯度。

1、蒸馏--结晶耦合法可以较好地解决易结晶物质的堵塞问题；

2、蒸馏--结晶耦合法能够提高产品的纯度；

3、蒸馏--结晶耦合法提出了一种新的分离思路。
9.吸收精馏节能技术

有机水溶液的分离往往需要大量的能耗，因此节能技术显得非常重要。我们正在研究一种新的精馏过程----吸收精馏过程。这种技术通过在体系中加入一种吸收剂来吸收低位热能，然后转化为高位热能，提高能量的利用率。同时这种吸收剂还能提高组份之间的相对挥发度，从而降低回流比，进一步降低分离过程的能耗。该技术准备在酒精厂进行工业实验。