制药工业中的分离工程和清洁生产技术

制药工业中的分离工程和清洁生产技术

化学工程是精细化工、制药工业等化工类生产过程的技术基础。分离工程是化学工程的重要组成部分。它包括原料的净化、产品的精制、提纯、溶液的浓缩、混合物的分离等内容，例如精馏、萃制药工业中的分离工程和清洁生产技术化学工程是精细化工、制药工业等化工类生产过程的技术基础。分离工程是化学工程的重要组成部分。它包括原料的净化、产品的精制、提纯、溶液的浓缩、混合物的分离等内容，例如精馏、萃取、结晶、吸附等单元操作。它在精细化工及制药工业中占了很大的比重，是影响产品质量和成本的主要因素。

九十年代以前，精细化工及制药工业生产规模较小，重点在新产品的开发，一个新产品投人市场，利润很高，因此企业对生产过程的物耗、能耗不是十分重视。企业的主要力量集中在产品的开发上，主要研究有机合成的工艺条件和路线，缺乏化学工程的基本研究，各种单元操作的生产装置基本上类似于有机化学实验室“搬家”，工程技术与装备十分落后。

随着全球经济的发展和我国加人Wm，新产品的仿制受到知识产权保护的限制，自行开发一个新产品投人和风险巨大，而现有产品竞争十分激烈。因此各个企业都在扩大生产规模、优化生产工艺、改进生产技术和装备，以减少物耗、能耗，降低成本，提高产品的竞争能力和企业的经济效益。因此，分离工程具有重大意义。

生产过程中，由于各种废液的排放，造成了严重的环境污染，过去采用末端治理的生化处理，投资和操作费用都很高，给企业造成很大的负担，而这些污染物实际上是一种“资源错位”，如加以合理的回收、利用，将会变废为宝，给企业带来经济效益，因此各种溶媒的回收，高浓度废水中有机物的回收，配合低浓度污水的生化处理，形成一种清洁生产技术是当前生产发展的新趋势。

一.精馏技术的进展

精馏技术是一种十分成熟的分离技术，近年来，在特殊精馏、真空精馏以及精馏设备和操作方法上都有了新的进展，十分适用于精细化工和制药工业。

1.特殊精馏

由于对精细化工产品纯度要求的提高，许多难分离物料(例如沸点相近的组分、有共沸组成的组分等)用普通精馏很难分离，因此特殊精馏得到很大的发展和广泛的应用。

1)萃取精馏

萃取精馏的原理是在被分离体系中加人第三组元，称为分离剂，从而增加被分离组分之间的相对挥发度，使被分离物系易于分离的一种精馏方法。分离剂可以是液体、气体或固体。萃取精馏的关键是分离剂的选择，清华大学分离工程研究室采用UNIFAC等热力学方法，开发形成了分离剂的分子设计软件，对各种难分离体系的分离剂的比较、选择和改进提供理论指导，并在实验室建立了一整套测试分离剂的选择度等性能的实验手段，以便对分离剂进行筛选和开发。

采用萃取精馏对烯烃和烷烃的分离、芳烃和非芳烃的分离、醉和醋的分离、酸和水的分离等等都进行了工艺研究和工业应用，证明萃取精馏可实现难分离混合物的分离，可以提高产品质盆、降低能耗。

2)加盐萃取精馏

取、结晶、吸附等单元操作。它在精细化工及制药工业中占了很大的比重，是影响产品质量和成本的主要因素。

九十年代以前，精细化工及制药工业生产规模较小，重点在新产品的开发，一个新产品投人市场，利润很高，因此企业对生产过程的物耗、能耗不是十分重视。企业的主要力量集中在产品的开发上，主要研究有机合成的工艺条件和路线，缺乏化学工程的基本研究，各种单元操作的生产装置基本上类似于有机化学实验室“搬家”，工程技术与装备十分落后。

随着全球经济的发展和我国加人Wm，新产品的仿制受到知识产权保护的限制，自行开发一个新产品投人和风险巨大，而现有产品竞争十分激烈。因此各个企业都在扩大生产规模、优化生产工艺、改进生产技术和装备，以减少物耗、能耗，降低成本，提高产品的竞争能力和企业的经济效益。因此，分离工程具有重大意义。

生产过程中，由于各种废液的排放，造成了严重的环境污染，过去采用末端治理的生化处理，投资和操作费用都很高，给企业造成很大的负担，而这些污染物实际上是一种“资源错位”，如加以合理的回收、利用，将会变废为宝，给企业带来经济效益，因此各种溶媒的回收，高浓度废水中有机物的回收，配合低浓度污水的生化处理，形成一种清洁生产技术是当前生产发展的新趋势。

一.精馏技术的进展

精馏技术是一种十分成熟的分离技术，近年来，在特殊精馏、真空精馏以及精馏设备和操作方普通萃取精馏一般存在溶剂比较大的缺陷，导致能耗较高，解决这一问题的关键是如何提高分离剂的效果。加盐萃取精馏是利用盐效应原理，在溶剂中加盐形成新的具有更高分离效率的分离剂。它吸取了熔盐精馏分离效果好的优点，提高了溶剂的分离效率，减少了溶剂比，同时又保留了萃取精馏中溶剂是液体，易于循环操作的优势，克服了熔盐精馏中固体盐回收困难的缺点，一方面提高了分离效率，同时降低了能耗。

例如加盐萃取精馏制取无水乙醇工艺，与国外最先进的萃取精馏工艺相比，溶剂比由5: 1降为1:1，理论板数减少为1/3，生产的无水乙醇中水含量小于2%o，达到优级品的标准。该技术已经在国内许多精细化工厂和制药企业中得到推广应用，取得了显著的经济效益，曾获得国家发明三等奖和日内瓦发明奖。

加盐萃取精馏技术也曾成功地应用于叔丁醇的提纯、异丙醇的回收，以及稀盐酸的回收等方面。

3)反应精馏

反应精馏是将反应与精馏相结合，一方面利用可逆反应来提高分离剂的分离效率，形成反应萃取精馏;另一方面利用精馏分离移去生成物，提高反应的转化率，例如催化醋化反应精馏。

①反应萃取精馏

对某些有机物的脱水，设计一个可逆反应(A + DEAD + K0)，首先采用精馏方法将水除去，反应向右转移，形成无水的AD分离剂，当分离剂遇到有机物中的水分时，反应向左进行，将水去除。因此这种方法对水的分离效率很高，可制备高纯的丙酮、丁酮、四氢峡喃、乙睛及毗吮等产品。

②催化醋化反应精馏

把反应与精馏相结合，利用精馏分离脱水来促进醋化反应的转化率。过去醋化反应往往采用浓硫酸作催化剂，导致设备腐蚀严重，并带来废酸的污染，醋化反应的转化率也不高，我们采用一种固体酸催化剂解决了反应条件与精馏之间的矛盾，形成了催化醋化反应精馏的新技术，醋化转化率高，没有污染，是一种绿色节能新工艺。

2.真空精馏

1)高效真空精馏

对某些高沸点热敏物质的分离，工业上往往采用真空精馏的方法。因为热敏性物质受热时容易分解、自聚而变质。因此精馏时塔釜温度不宜过高、停留时间不宜太长，同时要求使