头孢曲松生产过程中的系列有机溶剂回收

头孢曲松生产过程中的系列有机溶剂回收
头孢曲松（又名头孢三嗪）是第三代广谱、高效、长效、低毒注射用头孢菌素，临床应用十分广泛。

目前主要的合成路线是以7-氨基头孢烷酸（7－ACA）为原料先与硫代三嗪反应生成7－氨基头孢三嗪（7－ACT），再与氨噻肟活性硫酯反应生成头孢三嗪。

在上述反应过程中，根据生产厂家的工艺路线，一般会产生如下几种混合溶剂：
（1）乙腈母液
在7－氨基头孢烷酸（7－ACA）与三嗪环反应时，必须要在酸性乙腈母液下进行反应，会产生如下
乙腈母液组成：含乙腈60～70％，乙腈三氟化硼含量7～8％，其他为水。

回收套用需要乙腈的含量≥99.9％以上。

（2）丙酮、四氢呋喃的水溶液
在7－ACT经过离心之后与巯基杂环活性酯悬浮在二氯甲烷和三乙胺母液中缩合产生头孢曲松钠，然后用丙酮进行清洗，在二氯甲烷和四氢呋喃存在的前提下，再与异辛酸钠反应得到头孢曲松钠粗品，经过重结晶得到头孢曲松钠产品。

在此阶段，二氯甲烷比较容易回收，回收二氯甲烷之后一般会产生如下组成的混合溶剂：含丙酮70～80％，四氢呋喃10％左右，其他为水（可能还会有些三乙胺在其中）。

回收套用时需要达到如下指标：丙酮≥99.5％，四氢呋喃≥99.9％。

（3）乙酸乙酯、异丙醇的水溶液
有的医药生产企业，在萃取后，用乙酸乙酯和异丙醇混合液来代替四氢呋喃将头孢曲松钠从水相中结晶出来，之后进行离心，再用丙酮清洗，因此会产生如下两股混合溶剂：第一股反应液组成为：乙酸乙酯10％左右，异丙醇70％左右，三丁胺8％，其他为水；另外一股混合溶剂为丙酮洗液，组成为：丙酮87％左右，异丙醇10％左右，乙酸乙酯3％左右；回收套用需要达到如下指标：乙酸乙酯≥99.5％，
异丙醇≥99％，丙酮≥99.9％。

清大泰克的精馏专家系统的分析检测了上述混合溶剂的各种组成，再根据每个体系的不同特点，有针对性的开发出系列有机溶剂回收工艺，经过多个厂家的实际应用，均获得十分满意的回收效果，通过回收有机溶剂为企业带来可观的经济效益。

现简要介绍如下：1．从乙腈母液中回收乙腈产品
传统的乙腈回收工艺为：
第一步先对乙腈母液进行粗蒸，塔顶得到乙腈和水的共沸组成（乙腈85％，水15％，wt）；然后采用氯化钙脱水法来破坏乙腈与水的共沸组成，得到95％以上的乙腈溶液；最后将95％乙腈溶液再进行精制，得到含量在99.9％的乙腈产品。

但采用氯化钙脱水法时有三个缺点：
①吸收水之后的氯化钙在回收加热时，会大量起泡，不容易操作；
②氯化钙含有氯离子，对设备腐蚀比较严重；
③由于需要将氯化钙回收成晶体才可再次使用，氯化钙结晶过程时，操作十分繁琐，工人的劳动强度大；
针对氯化钙脱水破坏乙腈和水共沸组成所存在的不足，清大泰克公司采取萃取方式来破坏乙腈和水
的共沸组成，得到95％的乙腈溶液再进行精制获得99.9％以上的乙腈产品。

新的乙腈回收工艺流程简图
（如图1）：
对于头孢三嗪生产企业所产生的65％乙腈废水，需要的主要回收设备如下：
①粗蒸塔--将乙腈与其他杂质分离，得到乙腈含量85％，水含量15％的共沸组成；
②萃取塔--得到乙腈含量95％，水含量5％的乙腈溶液；
③精制塔--得到乙腈含量99.9％的乙腈产品。

该回收工艺已经在河北某企业实施过，获得了良好的使用效果。

乙腈的回收率≥95％，可以回收得到乙腈含量≥99.9％，水含量≤0.1％的乙腈产品回用，每回收一吨乙腈产品的能耗≤1.5吨饱和蒸汽。

年处理1500吨乙腈废液的设备投资在30万元左右，目前乙腈的售价在8000元/吨，每年可以为企业节约资金370万元。

2．丙酮、四氢呋喃体系分离
据文献报道，丙酮和四氢呋喃在57℃时有共沸组成（丙酮86.7％，四氢呋喃13.3％），清大泰克的科研人员在进行实验时也发现，当在丙酮高浓区时，丙酮和四氢呋喃确实存在共沸组成，用普通精馏方法得不到丙酮产品。

因此，传统的丙酮、四氢呋喃混合体系在分离时通常利用丙酮和二硫化碳能形成低沸点的共沸物，先将丙酮从体系中移除，然后再对剩余四氢呋喃进行精馏得到四氢呋喃产品。

用水作为萃取剂将丙酮和二硫化碳的共沸物分开，再进行丙酮的精制。

常用工业装置的工艺流程图（如图2）：
由于所选用的共沸剂--二硫化碳是一种弱酸，容易分解，并且有剧毒，因此用二硫化碳作为共沸剂分离丙酮和四氢呋喃存在如下难以克服的缺点：
①二硫化碳在加热的情况下容易分解，溶剂回收厂家的实际数据显示，每回收一吨丙酮成品，需要消耗二硫化碳60公斤，目前，二硫化碳的价格4500元/吨，因此仅此一项就多增加成本270元；
②二硫化碳是一种弱酸，会腐蚀碳钢设备，它的分解产物如硫磺等会严重的堵塞填料塔中的填料，使企业不得不经常停车进行清洗；
③二硫化碳的分解物会残留在回收的丙酮和四氢呋喃中，在用于制药时会影响药物的化学合成反应，给制药厂带来不利影响；
④由于二硫化碳的强毒性，对于设备的密封性能提出较高的要求，同时会影响车间操作环境。

针对二硫化碳共沸法所存在的上述缺点，清大泰克公司的科研人员转化思路，先将影响后续分离工艺的水脱除掉，然后选择特殊的萃取剂将四氢呋喃从体系中移除，再精制分别得到丙酮和四氢呋喃
工艺流程简图（如图3）：
新开发的联合萃取精馏工艺回收丙酮和四氢呋喃所需要的设备如下：
①粗蒸塔--剔除混合溶剂中不需回收的杂质，将丙酮、四氢呋喃和水从体系中蒸出；
②脱水塔--采取特殊的脱水剂，采取萃取精馏方式，把水脱掉；
③脱水剂回收塔--回收脱水剂回用于脱水塔；
④脱四氢呋喃塔--再选用另外一种新的萃取剂，采用萃取精馏的方式将四氢呋喃与丙酮分离，塔顶得到含量99.7％的丙酮产品，塔底为萃取剂和四氢呋喃的混合物；
⑤萃取剂回收塔--在回收该萃取剂回用到脱四氢呋喃塔时，塔顶得到四氢呋喃的粗品；
⑥四氢呋喃精制塔--将四氢呋喃粗品经过精制得到四氢呋喃产品，塔顶蒸出的组分返回到粗蒸塔循环使用。

混合溶剂回收厂家的实际运行数据表明，采用该工艺回收丙酮和四氢呋喃，可以达到如下指标：丙酮的总回收率≥95％，回收得到的丙酮含量≥99.7％；四氢呋喃的总回收率≥95％，回收得到的四氢呋喃含量≥99.9％，每处理一吨含80％丙酮、10％四氢呋喃的混合水溶液的饱和蒸汽消耗不超过2.5吨，所用萃取剂的消耗不超过1公斤。

回收成本大大低于采用二硫化碳共沸法工艺。

3．乙酸乙酯、异丙醇体系分离
由于在头胞曲松的生产过程中采用乙酸乙酯--异丙醇体系时，所得到头孢曲松的收率要高于丙酮--四氢呋喃体系，因此有些头孢曲松生产厂家将生产工艺改为乙酸乙酯--异丙醇体系，这样就产生如下混合溶剂：乙酸乙酯10％左右，异丙醇70％左右，三丁胺8％，其他为水。

该体系中存在三种共沸
组成：
（1）乙酸乙酯和水的共沸组成。

在常压下，共沸组成（乙酸乙酯91.53％，水8.47％）的沸点为70.4℃；
（2）乙酸乙酯和异丙醇的共沸组成，在常压下，共沸组成（乙酸乙酯74～75％，异丙醇25～26％）的沸点为75℃；
（3）异丙醇和水的共沸组成。

在常压下，共沸组成（异丙醇87.4％，水12.6％）的沸点为80.3℃；
由于该体系中存在如此复杂的共沸组成，因此靠简单的精馏根本无法得到可以回用的乙酸乙酯和异丙醇，医药生产企业不得不将该混合溶剂简单蒸馏后作为废溶剂以很低的价格卖
掉，这样，采用乙酸乙酯--异丙醇体系给企业带来头孢曲松收率提高的优势基本上都被新增加的溶剂成本消耗掉了，如果不对该混合体系进行有效的回收，该工艺将不具备替代丙酮--四氢呋喃体系的优势。

针对上述情况，清大泰克公司的科研人员联合清华大学的教授，发挥清华大学在萃取精馏领域里的技术优势，专门针对该体系进行了深入细致的研究，并与现有医药企业合作，采用医药企业实际产生的混合溶剂进行大量的实验，最终设计出一条高效回收乙酸乙酯和异丙醇的工艺路线，采取联合萃取精馏方式，选择不同的萃取剂，经过两次萃取精馏将乙酸乙酯和异丙醇分离，所回收的乙酸乙酯和异丙醇经医药企业实际使用，完全满足医药企业的生产回用要求。

在乙酸乙酯--异丙醇体系所产生的另外一股丙酮洗液的组成为：丙酮87％左右，异丙醇10％左右，乙酸乙酯3％左右，可以再增加一只丙酮塔，将精馏出丙酮之后剩余的异丙醇和乙酸乙酯混合液返回到上述系统中进行再回收。

乙酸乙酯--异丙醇回收的工艺流程简图（如图4）：
新的联合萃取精馏工艺所需要的设备如下：
①粗蒸塔--剔除混合溶剂中不需回收的杂质，将乙酸乙酯、异丙醇和水从体系中蒸出；
②脱水塔--采取特殊的脱水剂用萃取精馏方式把水脱掉，消除水对体系分离的影响；
③脱水剂回收塔--回收脱水剂回用于脱水塔；
④萃取精馏塔--再选用另外一种新的萃取剂，该萃取剂能有效萃取异丙醇，采用萃取精馏的方式将乙酸乙酯与异丙醇分离，塔顶得到含量99.5％的乙酸乙酯产品，塔底为萃取剂和异丙醇的混合物；
⑤萃取剂回收塔--在回收该萃取剂回用到萃取精馏塔时，塔顶得到异丙醇的粗品；
⑥异丙醇精制塔--将异丙醇粗品经过精制得到异丙醇产品，塔顶蒸出的组分返回到萃取精馏塔循环使用。

上面以头孢曲松生产过程中产生的有机混合溶剂体系为例，简单介绍了清大泰克公司近年来在医药行业进行的有机混合溶剂分离工程的情况。

清大泰克公司做过的其他混合溶剂体系还有：乙酸乙酯--丙酮--异辛酸钠水体系；甲醇--异丙醇--异辛酸水体系；丙酮--异丙醇水体系；乙醇--乙酸乙酯--水体系等等，均获得了良好的回收效果。

吸收精馏法制取无水乙醇
无水乙醇在制药工业、农药工业和电子、军工、化工、航天等领域都有广泛的应用，
是用量最大的溶剂之一。

本技术利用盐效应原理强化乙醇与水的分离过程，开发了吸收精馏由95%乙醇制取
无水乙醇的生产工艺。

与目前多数无水乙醇生产厂家试用的苯共沸法相比，在不降低产品品质的前提下，
有如下优点：
1 ）蒸汽消耗降低1吨左右；
2 ）溶剂损耗降低50%；
3 ）克服了苯共沸法中苯对乙醇的污染。

与乙二醇加盐萃取精馏制取无水乙醇工艺相比较，优越性表现在：采用了一种新的溶剂，其沸点比乙二醇的沸点大大降低，从而使溶剂回收塔由原有的减压操作改为常压操作，因此
塔径可减少30%，且省去了真空系统，简化了操作。

利用95%乙醇生产无水乙醇，对于年产3000吨规模的装置：
1）如新建装置，则主要设备费约为50万元左右，年利润约为200万元左右；
2）如利用原有苯共沸法装置改造，设备投资约为20万元左右，每年新增效益50万元；
3）如利用已有乙二醇加盐萃取精馏装置改造，只需更换分离剂，每年新增效益30万元。

本技术适用于：利用已有95%乙醇生产无水乙醇；现有无水乙醇装置改造；溶剂厂、
药厂或农药厂乙醇废液回收；本技术同样适用于利用低浓有机水溶液制取异丙醇或丙酮、
丁酮等产品。

改性共沸精馏法生产冰醋酸
醋酸是一种重要的基本有机化工原料，与国民经济地发展密切相关。

在生产过程中
醋酸和水的分离占有十分重要的地位。

分离醋酸和水的方法目前主要采用普通精馏法
和恒沸精馏法，其中恒沸精馏法所得醋酸产品纯度高，应用更为普遍。

但是在恒沸精
馏法中，溶剂是醋酸丁酯。

醋酸丁酯的物化性质不稳定，易水解损失，因此在生产过
程中每年要补充大量的醋酸丁酯；醋酸丁酯的水解产物有醋酸，因此在恒沸精馏塔
塔顶回流量大，过程能耗高。

本技术适用于醋酸含量>30%的稀酸溶液提浓，其中共沸剂的损耗为<3公斤溶剂/吨醋酸，低于醋酸丁酯的消耗。

本技术可用于冰醋酸的生产厂家，化工或制药厂的稀酸溶液回收以及醋酸乙烯生产装置
中醋酸的提浓过程。