2011-济南-制药过程溶媒回收工艺技术与节能-河北工业大学

null 制药过程溶媒 回收工艺技术与节能 制药过程溶媒 回收工艺技术与节能河北工业大学，天津 李春利(13902063302,CTSTLCL@163.com)nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 河北工业大学 河北工业大学是河北省唯一的进入全国“211”重点建设工程的高校，河北工业大学化学工程研究所、溶媒与资源利用技术中心具有多年的理论研究及丰富的工程设计经验，具有一、二类压力容器的设计资质。 立体传质塔板 CTST是我们经多年研究开发出的系列专利塔板， 已在石化、化工、制药等行业成功应用3000余座塔。 在制药行业20年来，几乎进行了所有溶媒系统的回收及技术改造工作，达到了降低消耗、节能、减排等效果。 化 学 工 程 研 究 所 溶媒与资源利用技术中心 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、VC、7-ACA、7-ADCA、头孢类等 涉及到的溶媒种类及回收系统： 甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇， 乙酯、异丙酯、丁酯、碳酸二甲酯； 丙酮、乙腈、硅醚、二氯甲烷； 三乙胺、 N,N-二甲基甲酰胺DMF，N,N-二甲基乙酰胺DMA；MIBK 氨氮废水处理及氨水回收， 废水溶媒回收及多效蒸馏； 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 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、VC、7-ACA、7-ADCA、头孢类等 涉及到的溶媒种类及回收系统： 甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇， 乙酯、异丙酯、丁酯、碳酸二甲酯； 丙酮、乙腈、硅醚、二氯甲烷； 三乙胺、 N,N-二甲基甲酰胺DMF，N,N-二甲基乙酰胺DMA；MIBK 氨氮废水处理及氨水回收， 废水溶媒回收及多效蒸馏； 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 null 立体传质塔板CTST在全国百余家大中型 化工、制药、石化等企业成功应用3000余座塔河北工业大学 天津 印尼 苏丹 印度 古巴null制药过程的特点： 高消耗、高能耗、高排放？ null溶媒回收是制药企业的辅助 工序，也是关键过程之一 null 溶媒回收水平的提高能带来显著的效益 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。 如在原料药厂，每天的溶媒循环用量在600吨， 年循环用量 20万 万吨/年 按消耗 1%计， 则年损耗 2000 吨/年 单价10000元/吨， 年耗价值 2000 万元/年 溶媒消耗 5%，1亿元 溶媒消耗 10%，2亿元 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。 （为什么叫溶媒“回收”？像废品回收！）null一、 溶 媒 性 质 ， 常 用 溶 媒 null 一、溶媒性质——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 11 kPa 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 82.2 32 乙酸乙酯： 77 22 乙腈 81.6 23 水 100 46null 溶媒挥发性——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： 77 12 水 100 3.17 大气压： 101.3 kPanull 溶媒挥发性——在空气或N2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 100 2 0.026 （饱和含量） 对溶媒挥发性的认识： 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。 null二、溶媒损耗的主要方面 1、排放到天上 由于制药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。    null2、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。 null3 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） null4 小批量溶媒不回收 由于制药过程中的特点，会有很多小批量的溶媒，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。 null5 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。 null6 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 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 、自控等技术。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。null1、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 节能降耗工艺技术null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型的制药过程溶媒回收节能降耗工艺技术：null丁醇－丁酯－水物系共沸精馏分离新工艺null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：工艺技术改进效果： 以每天 30 t/day 混合溶媒计算，含丁酯 4.5 t/day。 操作时间按 330 天计 ，年效益约为： 2.84*330-20 = 917 万元。 null2、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， 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：3、多效精馏 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、多效精馏节能新工艺双效精馏：双效精馏： 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3 、双效精馏 节能的效果： （1）比单效精馏节能40-50% （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4 精馏与蒸发的耦合4 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）null 蒸发+精馏的耦合工艺过程-节能，降耗节能新工艺null 精馏+蒸发的 耦合工艺过程节能新工艺null 过程特点： 处理量大 一般 1000t/day 以上 物料特殊 含蛋白、固体杂质 腐蚀性 能耗大 低浓度废水，含量< 5%直接蒸汽加热残液排放回收溶媒5 低浓度废水中溶媒回收——改变工艺条件——节能null改进回收工艺： 能耗从20% 降低到 12% t蒸汽/t 废水 null继续改进回收工艺： 能耗降低到 8 % t蒸汽/t 废水 主要是如何改进余热利用的方式 能耗 12% null继续改进回收工艺： 能耗降低到 8 % t蒸汽/t 废水 采取减压精馏方式 能耗 12% 能耗 5% 操作控制与设备水平的提高促进了工艺的改进null 6 萃取+精馏的工艺耦合工艺 以含乙腈废溶媒为例 物料特点： 乙腈价格高 含盐类及制药副产物杂质 乙腈在此条件下受热分解，损失大 null 6 含乙腈废溶媒回收工艺 回收新工艺： 采用溶剂连续萃取+精馏的方式，解决了乙腈分解的问题 ，能耗也大幅度降低含乙腈废溶媒溶剂连续萃取溶剂精馏回收成品乙腈 99.9%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。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NH3-N（游离NH3） 废水的处理思路与思考8 将溶媒回收与多效精馏耦合进行废水处理 8 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 效果：节能，水可回用思路与思考四、大通量高效立体传质塔板CTST技术 已广泛应用与制药过程溶媒回收四、大通量高效立体传质塔板CTST技术 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： 申报发明等专利12项，已授权9项； 成果成功推广范围：国内30省市 国外：苏丹印度 古巴 印尼； 共计200余家企业 成功应用达3000余座塔。 新型分离技术与设备－立体传质塔板在化工等行业的应用开发 河北省科技进步一等奖 1999 立体传质塔板 技术 天津市科技进步一等奖 2003 河北省科学技术进步突出贡献奖 2006 nullCTST 系列 高效 塔板优越性能 在制药溶媒回收过程中的体现： 1 处理能力大：可达F1浮阀的150-250%； 空塔动能因子可达3.7 m/s(kg/m3)0.5 2 具有消泡性能：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 3 操作弹性大 null五、河北工业大学 .化学工程研究所 .溶媒与资源利用 技术中心 （一）进行广泛的溶媒与资源（能源、溶媒）利用方面的合作研发课题，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。null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（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null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。 null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null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。null（二）研究开发平台：设备放大、研发 高效塔板理论研究、创新开发； 欢迎企业到学校进行实验和合作开发Ф 200Ф 600Ф 1000Ф 2600null（三）技术人员与现场操作人员（尤为重要）的 技术培训 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 ： 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。CTST专利塔板技术CTST专利塔板技术研发、设计团队研发、设计团队研发、设计、服务研发、设计、服务null用科研和开发成果 提高企业的溶媒回收水平 降低能耗 减少排放 加强交流 、加强联系 、共同提高河北工业大学 天津 苏丹 印度 古巴 印尼