制药过程溶媒回收工艺技术与节能.ppt

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1、制药过程溶媒制药过程溶媒回收工艺技术与节能回收工艺技术与节能溶媒回收技术成功应用几乎所有制药过程：青霉素、阿莫西林、泰勒菌素、红霉素、林可霉素、青霉素、阿莫西林、泰勒菌素、红霉素、林可霉素、VC、7-ACA、7-ADCA、头孢类等、头孢类等涉及到的溶媒种类及回收系统：涉及到的溶媒种类及回收系统：甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇，甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇，乙酯、异丙酯、丁酯、碳酸二甲酯；乙酯、异丙酯、丁酯、碳酸二甲酯；丙酮、乙腈、硅醚、二氯甲烷；丙酮、乙腈、硅醚、二氯甲烷；三乙胺、三乙胺、N,N-二甲基甲酰胺二甲基甲酰胺DMF，N,N-二甲基乙酰胺二甲基乙酰胺DMA；MIBK 氨氮废水处理及氨水回收，氨

2、氮废水处理及氨水回收，废水溶媒回收及多效蒸馏；废水溶媒回收及多效蒸馏；尾气回收系统；尾气回收系统；应用企业：华北制药，石药集团，哈药集团，鲁抗，齐鲁安替，山东华北制药，石药集团，哈药集团，鲁抗，齐鲁安替，山东新时代，联邦制药，大同维奇达，阿拉宾度，明治，西安，东阳光，健新时代，联邦制药，大同维奇达，阿拉宾度，明治，西安，东阳光，健康园，宁夏启元，新昌，丽珠，立国等康园，宁夏启元，新昌，丽珠，立国等 立体传质塔板立体传质塔板立体传质塔板立体传质塔板立体传质塔板立体传质塔板CTSTCTSTCTSTCTSTCTSTCTST在全国百余家大中型在全国百余家大中型在全国百余家大中型在全国百余家大中型在全国

3、百余家大中型在全国百余家大中型化工、制药、石化等企业成功应用化工、制药、石化等企业成功应用化工、制药、石化等企业成功应用化工、制药、石化等企业成功应用化工、制药、石化等企业成功应用化工、制药、石化等企业成功应用300030003000300030003000余座塔余座塔余座塔余座塔余座塔余座塔河北工业大学河北工业大学 天津天津 印尼印尼 苏丹苏丹 印度印度 古巴古巴制药过程的特点：制药过程的特点：高消耗、高能耗、高排放？高消耗、高能耗、高排放？溶媒回收是制药企业的辅助溶媒回收是制药企业的辅助 工序，工序，也是关键过程之一也是关键过程之一 溶媒回收水平的提高能带来显著的效益溶媒回收水平的提高能带

4、来显著的效益 溶媒回收在制药厂虽然是辅助工段，溶媒回收在制药厂虽然是辅助工段，但在许多制药过程中是必不可少的环节，也是关键环节。但在许多制药过程中是必不可少的环节，也是关键环节。如在原料药厂，每天的溶媒循环用量在如在原料药厂，每天的溶媒循环用量在600600吨，吨，年循环用量年循环用量 2020万万 万吨万吨/年年按消耗按消耗 1%1%计，计，则年损耗则年损耗 2000 2000 吨吨/年年单价单价1000010000元元/吨，吨，年耗价值年耗价值 2000 2000 万元万元/年年 溶媒消耗溶媒消耗 5%5%，1 1亿元亿元 溶媒消耗溶媒消耗 10%10%，2 2亿元亿元这也是由于制药过程环

5、节多、复杂造成的，这也是由于制药过程环节多、复杂造成的，更是提高效益的重要方面。更是提高效益的重要方面。（为什么叫溶媒（为什么叫溶媒“回收回收”？像废品回收！）？像废品回收！）一、一、溶溶媒媒性性质质，常常用用溶溶媒媒序号序号溶媒名称溶媒名称英文名分子式分子式分子量分子量沸点沸点1甲醇甲醇MethanolCH4O32.0464.512乙醇乙醇EthanolC2H6O46.0778.253异丙醇异丙醇isopropanolC3H8O60.0982.404丁醇丁醇1-butanolC4H10O74.12117.75乙酸乙乙酸乙酯Ethyl acetateC4H8O288.0777.16乙酸丁乙酸丁

6、酯Butyl acetateC6H12O2116.16126.17碳酸二甲碳酸二甲酯Dimethyl carbonateC3H6O390.0890.28丙丙酮acetoneC3H6O58.0856.129甲基异丁基甲基异丁基酮Methyl isobutyl ketoneC6H12O100.16115.910二二氯甲甲烷dichloromethaneCH2Cl284.9339.7511氯仿仿cholroformCHCl3119.3861.1512乙乙腈acetonitrileC2H3N41.0581.6013三乙胺三乙胺triethylamineC6H15N101.1989.614四四氢呋喃喃t

7、etrahydrofuranC4H8O72.116615正己正己烷HexaneC6H1486.1768.716环己己烷CyclohexaneC6H1284.1680.71917苯苯benzeneC6H678.1180.118甲苯甲苯tolueneC7H892.13110.62519异丙异丙醚Isopropyl etherC6H14O102.1768.4720N,N-二甲基甲二甲基甲酰胺胺N,N-dimethylformamideDMFC3H7ON73.10153.021N,N-二甲基乙二甲基乙酰胺胺N,N-dimethylacetamideDMACC4H9ON87.12166.122NMPN-

8、methylpyrrolidoneC5H9ON99.1320423乙二醇乙二醇Ethylene glycolC2H6O262.07197.85一、溶媒性质一、溶媒性质挥发性挥发性1溶媒的挥发性大，易损失医用酒精，乙醇（75%）在手背上（32)的情况挥发性约11kPa溶媒达到同样的挥发性的温度正常沸点 二氯甲烷：39 -10丙酮：56 3甲醇：65 17乙醇：78.2 31 异丙醇82.232乙酸乙酯：77 22乙腈 81.6 23水 100 46溶媒挥发性溶媒挥发性饱和分压饱和分压正常沸点 在25时的挥发度（分压）kPa 二氯甲烷：39 58.4丙酮：56 30.7甲醇：65 17乙酸乙酯：7

9、7 12水1003.17 大气压：101.3 kPa溶媒挥发性溶媒挥发性在空气或在空气或N2中的特性中的特性在25时每m3空气或N2正常沸点 气相溶媒含量 带走的溶媒 wt%kg二氯甲烷：39 80 5.2丙酮：56 46.7 1.13甲醇：65 18.1 0.29乙酸乙酯：77 29.9 0.55水10020.026（饱和含量）对溶媒挥发性溶媒挥发性的认识：1、很多溶媒极易挥发，在贮罐、防空处极易损失，而且看不到；2、真空系统的溶媒损失原因；3、有空气、N2系统的溶媒损失原因；4、精馏等设备在开停车时溶媒无形损失的原因及措施。二、溶媒损耗的主要方面二、溶媒损耗的主要方面1、排放到天上由于制药

10、过程的成品的热敏性，浓缩、干燥大多是在真空下进行的，而在真空条件下由于溶媒的挥发性较大，造成真空系统的溶媒损耗大。解决方法：真空系统降低溶媒损耗的方法主要有：低温冷凝、溶剂吸收、吸附等。需要有专业设计。2、排放到废水中由于溶媒回收过程中废溶媒中的蛋白及色级会受热降解，因此系统需要清洗，清洗时所含的溶媒大多排入废水；系统事故停车时也会有可观的溶媒排入废水系统。不仅造成了溶媒的损耗，还增加了环保处理的费用。解决方法：系统集中排放，排放前按溶媒集中并入回收。3间歇操作多次开停车，造成溶媒的损耗。解决方法：采用连续回收过程，减少间歇过程。间歇操作策略（慢）4小批量溶媒不回收由于制药过程中的特点，会有很

11、多小批量的溶媒，每天几十升、几百升，由于含量复杂，批量小，就没有回收。但累计起来，每天有半立方至一立方多大溶媒当作废品处理掉。解决方法：从观念到行动上重视，做到基本不外卖，专门设备回收。5回收难度大许多新的溶媒如乙腈、硅醚、四氢呋喃（危险）、三乙胺等投入使用，但由于物系复杂，大都具有共沸物，不能用普通的蒸馏方式分开，需要用特殊精馏，甚至是多种单元操作组合进行回收。解决方法：研究开发新工艺过程，设计有针对性的工艺和技术。6技术人员及其培训。溶媒回收是典型的物料分离过程，属于化学工程学科的传质与分离方向，涉及到多种单元操作（如物料输送、过滤、传热、精馏、吸收、萃取、干燥、结晶等），需要结合仪表、自

12、控等技术。单从学术研究角度，也属难度和意义都很大的方向。所以，要进行专门的培训和提高，从理论到实践上给予足够的重视。解决方法：从观念上重视，在生产上实施。1、共沸精馏制药过程中的溶媒，特别是混合溶媒，大多含有共沸物，不能简单精馏分离。如丁醇-丁酯，甲醇-丙酮，甲醇-二氯甲烷，乙醇-乙酯，甲醇-乙酯，丙酮-二氯甲烷等三、典型的制药过程溶媒回收过程三、典型的制药过程溶媒回收过程 节能降耗工艺技术节能降耗工艺技术以丁醇-丁酯为例原碱洗-水洗-精馏-脱色工艺：碱洗破坏丁酯水洗精馏脱色废溶媒丁醇成品加碱废水加水废水碱洗水洗废水碱洗水洗废水液相过料丁醇酯化工艺：酯化反应、精馏精馏废溶媒醋酸粗丁酯成品丁酯典

13、型的制药过程溶媒回收节能降耗工艺技术：典型的制药过程溶媒回收节能降耗工艺技术：丁醇丁酯水物系共沸精馏分离新工艺丁醇丁酯水物系共沸精馏分离新工艺新工艺：丁醇丁酯直接分离共沸精馏精馏废溶媒成品丁醇粗丁酯成品丁酯典型的制药过程溶媒回收节能降耗工艺技术：典型的制药过程溶媒回收节能降耗工艺技术：工艺技术改进效果：工艺技术改进效果：以每天30t/day混合溶媒计算，含丁酯4.5t/day。操作时间按330天计，年效益约为：2.84*330-20=917 万元万元。2、萃取精馏无水乙醇制取，甲醇-丙酮-水甲醇-乙酯-水乙醇-乙酯-水丙酮-二氯甲烷-水等物系此方法的关键点：（1）萃取剂的选取，费用低，环境友好

14、最好是利用已有的溶媒；（2）萃取精馏的操作原理及控制方法典型的制药过程溶媒回收节能降耗工艺技术：典型的制药过程溶媒回收节能降耗工艺技术：溶媒回收大多数采用的是单效精馏（1）易于设计、操作（2）便于用于其他品种的溶媒回收，一塔多用3、多效精馏、多效精馏节能新工艺节能新工艺双效精馏：双效精馏：节能新工艺节能新工艺按 30 t/h 甲醇产品计，单效精馏塔的能耗大约为 1 t 蒸汽/t 甲醇；双效精馏塔 节省蒸汽 约 45%，同时 循环水量大幅度减少。蒸汽费用按 200 元/t 计则年蒸汽费用节省 2700*8000=2160 万元3、双效精馏、双效精馏节能的效果：（1）比单效精馏节能40-50%（

15、2）已成功用于甲醇回收、乙醇、异丙醇、丙酮回收等。节能新工艺节能新工艺4 精馏与蒸发的耦合精馏与蒸发的耦合常见的物料蒸发浓缩和溶媒回收过程（不在一个车间）蒸发+精馏的耦合工艺过程-节能，降耗节能新工艺节能新工艺精馏+蒸发的耦合工艺过程节能新工艺节能新工艺 过程特点：过程特点：1处理量大处理量大 一般一般 1000t/day 以上以上2物料特殊物料特殊 含蛋白、固体杂质含蛋白、固体杂质3腐蚀性腐蚀性4能耗大能耗大低浓度废水，低浓度废水，含量含量 5%5%直接蒸汽加热直接蒸汽加热残液排放残液排放回收溶媒回收溶媒5 5 低浓度废水中溶媒回收低浓度废水中溶媒回收改变工艺条件改变工艺条件节能节能改进回收

16、工艺：能耗从能耗从20%降低到降低到 12%t蒸汽/t废水继续改进回收工艺：继续改进回收工艺：能耗降低到能耗降低到 8%8%t蒸汽/t废水主要是如何改进余热利用的方式主要是如何改进余热利用的方式 能耗能耗 12%12%继续改进回收工艺：继续改进回收工艺：能耗降低到能耗降低到 8%8%t蒸汽/t废水 采取减压精馏方式采取减压精馏方式 能耗能耗 12%12%能耗能耗 5%5%操作控制与设备水平的提高促进了工艺的改进操作控制与设备水平的提高促进了工艺的改进 6 萃取萃取+精馏的工艺耦合工艺精馏的工艺耦合工艺以含乙腈废溶媒为例以含乙腈废溶媒为例物料特点：物料特点：1乙腈价格高乙腈价格高 2含盐类及制药

17、副产物杂质含盐类及制药副产物杂质3乙腈在此条件下受热分解，损失大乙腈在此条件下受热分解，损失大 6 含乙腈废溶媒回收工艺含乙腈废溶媒回收工艺回收新工艺：回收新工艺：采用采用溶剂连续萃取溶剂连续萃取+精馏精馏的方式，解决了乙腈分解的问题的方式，解决了乙腈分解的问题，能耗也大幅度降低，能耗也大幅度降低含乙腈废溶媒含乙腈废溶媒溶溶剂剂连连续续萃萃取取溶剂溶剂精精馏馏回回收收成品乙腈成品乙腈 99.9%99.9%废水废水废水中含(NH4)+1，含量在20000ppM甚至更高，经加碱处理，精馏，可将废水中的游离NH3降到50ppM以下，还可得到含量8%12%以上的氨水，可在工艺中回用。7 含含NH3-N

18、游离（游离NH3）废水的处理废水的处理思路与思考思路与思考8 将溶媒回收与多效精馏耦合进行废水处理将溶媒回收与多效精馏耦合进行废水处理 溶媒回收（精馏）与废水处理回用的耦合过程溶媒回收（精馏）与废水处理回用的耦合过程效果：节能，水可回用效果：节能，水可回用思路与思考思路与思考四、大通量高效立体传质塔板四、大通量高效立体传质塔板CTST技术技术已广泛应用与制药过程溶媒回收已广泛应用与制药过程溶媒回收经20多年来的研究、开发和成果推广工作：申报发明等明等专利利12项项，已授权9项；成果成功推广范成果成功推广范围：国内30省市省市 国外：国外：苏丹印度丹印度 古巴古巴 印尼印尼；共计200余家余家

19、企业成功应用达3000余座塔余座塔。新型分离技新型分离技术与与设备立体立体传质塔板在化工等行塔板在化工等行业的的应用开用开发 河北省科技河北省科技进步一等步一等奖 1999 立体立体传质塔板塔板 技技术 天津市科技天津市科技进步一等步一等奖 2003 河北省科学技河北省科学技术进步突出步突出贡献献奖 2006CTST 系列系列 高效高效 塔板优越性能塔板优越性能 在制药溶媒回收过程中的体现：在制药溶媒回收过程中的体现：1 处理能力大：可达处理能力大：可达F1浮阀的浮阀的150-250%；空塔动能因子可达空塔动能因子可达3.7 m/s(kg/m3)0.52 具有消泡性能：适于处理易发泡物料；具有

20、消泡性能：适于处理易发泡物料；特别具备抗堵塞能力：可处理含固体颗粒易自聚物料特别具备抗堵塞能力：可处理含固体颗粒易自聚物料 3 操作弹性大操作弹性大五、河北工业大学五、河北工业大学.化学工程研究所化学工程研究所.溶媒与资源利用溶媒与资源利用 技术中心技术中心（一）进行广泛的溶媒与资（一）进行广泛的溶媒与资源（能源、溶媒）利用方面源（能源、溶媒）利用方面的合作研发课题，包括：的合作研发课题，包括：1、复杂溶媒系统的回收工艺开发研究；2、难回收物系的实验；3、热源（废热）的综合利用、研究开发。研究开发主要方向及工作范围：研究开发主要方向及工作范围：1，制药过程溶媒回收工艺技术开发：高效塔板及塔内件

21、抗堵、抗发泡等特殊性能）研究开发溶媒回收回收的双效精馏技术变压精馏技术萃取精馏技术（制取无水乙醇等）萃取+精馏技术共沸精馏技术精馏+蒸发浓缩的耦合技术废水处理技术废气吸收，尾气吸收连续萃取，震动筛板塔2，过程及设备的设计、制作3，工艺包开发、应用、设计具有完善的开发实验室，从事工业物料的实验工作，并欢迎企业来人带料来做实验。实验包括尾气回收、低浓度废水溶媒回收方式、树脂吸附、萃取、脱水、特殊精馏、反应精馏等在与国外（印度、古巴、印尼）的项目实验过程中，外方技术人员一起参与实验，充分肯定了我们的工作。（三）技术人员与现场操作人员（尤为重要）的（三）技术人员与现场操作人员（尤为重要）的 技术培训计划：技术培训计划：1、技术培训内容：（技术回馈，服务）溶媒回收的降低消耗的解决途径 制药过程节能技术及应用 化工过程基关键技术与原理 制药过程分离技术分析与优化2、多层次、多轮次、长期化技能培训。用科研和开发成果用科研和开发成果用科研和开发成果用科研和开发成果 提高企业的溶媒回收水平提高企业的溶媒回收水平提高企业的溶媒回收水平提高企业的溶媒回收水平 降低能耗降低能耗降低能耗降低能耗 减少排放减少排放减少排放减少排放加强交流加强交流 、加强联系、加强联系 、共同提高、共同提高河北工业大学河北工业大学 天津天津 苏丹苏丹 印度印度 古巴古巴 印尼印尼