渗透汽化回收制药废液中异丙醇

　　作者单位：(1.多多药业有限公司，黑龙江　佳木斯　154007; 2.佳木斯大学药学院，黑龙江省生物药制剂重点实验室,黑龙江　佳木斯　154007)

　　【摘要】 目的：通过渗透汽化脱水试验降低回收异丙醇的含水量以使回收异丙醇套用于生产。 方法：采用HPDA真空渗透汽化膜进行回收异丙醇脱水浓缩生产试验。结果：渗透汽化膜处理后的异丙醇含水量降到0.5%以下，并且没有引入新杂质。结论：渗透汽化处理后的异丙醇含水量符合生产要求，套用于生产不影响产品质量。

　　【关键词】 渗透汽化;异丙醇;含水量

　　Abstract：Objective：To recover isopropanol from pharmaceutical waste by pervaporation and reduce the water in it by deprivation test in an attempt to make cycle use of isopropanol.Methods：The water from the recovered isopropanol was removed and the isopropanol was concentrated by HPDA pervaporation membrane.Results：　　Water content in the processed isopropanol was reduced to less than 0.5%, and no new impurities were allowed in it.Conclusion：Water content in the processed isopropanol meets the productive requirements ,and the recovered isopropanol cycled for the manufacture doesn’t affect the quality of the end product.

　　Key words:pervaporation;isopropanol;water content[LM]

　　在某原料药粗品精制中使用异丙醇作溶媒，因而产生了大量的异丙醇废液。为使异丙醇能回收套用以节约生产成本，生产工艺中采用蒸馏方法回收溶剂异丙醇，得到的回收异丙醇含水量在2.0%～5.0%。然而，生产工艺要求套用的异丙醇含水量在0.5%以下，故蒸馏获得的回收异丙醇无法套用于生产，造成大量回收异丙醇积压，造成一定的经济损失。渗透汽化(Pervaporation,简称PV)是一种新型膜分离技术，是利用混合物中组分渗透压差为推动力，依靠各组分在膜中的溶解与扩散速率不同实现混合物的分离。特别适用于蒸馏法难以分离的体系组分分离[1]。渗透汽化技术现已用于多种有机溶剂的脱水中[1,2]。在渗透汽化过程中，含水有机混合物原料液经加热器加热到一定温度后，送入膜器与膜接触，水分被膜选择性透过，在膜的透过侧被冷凝收集，物料中的水分被脱除，膜的物料侧得到含水量符合要求的产品。本文采用HPDA渗透汽化膜对回收异丙醇进行脱水浓缩研究。使回收异丙醇的含水量降至0.5%以下，满足异丙醇套于用生产的工艺要求。

　　1 装置与材料

　　HPDA渗透汽化膜异丙醇脱水装置，北京国中景山压力容器制造有限公司制造。批处理量500kg，有效膜面积13.8m2，真空罩容积0.46m3，操作温度<150℃，操作压力-0.1～0.6MPa。回收异丙醇(含水量约为3.0%)，由某原料药生产车间提供。批号为1-8。

　　2 试验方法

　　2.1 试生产

　　选用8批蒸馏法得到的回收异丙醇溶液(水分在3%左右)为原料，每批物料量为500kg。采用真空渗透汽化方法使回收异丙醇脱水。渗透汽化试验装置如图1所示。 〖HT6SS〗图1 渗透汽化试验装置示意图1—料液罐;2—料液泵;3—加热器;4—膜组件;5—真空罩;6—冷凝器;7—真空泵;8—渗透液贮罐  将回收异丙醇溶液投入到料液罐(1)中。打开循环系统，由料液泵(2)将料液输送到加热器(3)，加热至40℃时后进入膜组件(4)，与膜表面相接触后从膜组件中流出返回料液罐(1)。同时，打开真空系统，当真空度为-0.098 MPa时，检测溶液温度，使温度控制在85~90℃。每批物料运行6h。取样检测异丙醇水分。依次完成8批次的生产试验。

　　2.2 浓缩的回收异丙醇套用于生产

　　将8批经HPDA渗透汽化膜脱水合格，然后用异丙醇作为溶剂分别套用于生产。将溶质投入到溶剂异丙醇中，加热73℃，回流3h。降温至3℃，搅拌，养晶3h，分离出溶质，重结晶、过滤、干燥。计算结晶收率，检测溶质中相关杂质。

　　3 实验结果

　　3.1 试生产结果

　　采用渗透汽化工艺完成了8批试验，其结果见表1。 表1 回收异丙醇脱水试生产结果

　　3.2 套用浓缩的回收异丙醇后产品质量检验结果

　　 随机抽取8批产品进行质量检验，结果见表2。 表2 套用浓缩的回收异丙醇后产品质量

　　4 讨论

　　4.1 进料浓度对渗透汽化膜分离性能的影响　

　　在操作温度、操作压力、操作时间等数据不变条件下，取10批不同浓度的异丙醇进行实验，分别测试膜对不同浓度料液的分离性能，结果见表3。 〖HT5”H〗表3 进料浓度对膜分离性能的影响 表3数据表明，当料液的异丙醇浓度增加时，渗透物中的异丙醇在料液浓度为恒沸组成时仍然检测不出，直到料液的异丙醇浓度大于93%时，渗透物中异丙醇浓度逐渐增加，但始终小于1.0%。这说明复合膜的渗透汽化性能优良，显著地表现在即使料液异丙醇浓度大于99%时，仍具有较高的渗透通量和优异的选择分离性能。

　　4.2 操作温度对渗透汽化膜分离性能的影响

　　在料液浓度、操作压力、操作时间等数据不变条件下，取8批同浓度的异丙醇进行实验，分别测试膜对不同温度运行时料液的分离性能。实验结果表明，渗透通量的增加虽然变化幅度不太大，但呈直线上升。而渗透物的异丙醇浓度在40℃以下操作时都检测不出;高于40℃，则随着操作温度的提高而明显的增加。这些性能变化符合大多数渗透汽化选择分离性能与温度的关系。实验证明针对异丙醇分离水试验研究，操作温度在85~90℃时，分离效果最佳。

　　4.3 操作压力对渗透汽化膜分离性能的影响

　　在渗透汽化过程的操作中，膜上游的压力即使在高达接近10MPa的压力范围内，都不会对膜的分离性能产生明显的影响。因此，仅研究过程中膜下游压力对膜分离性能的影响。实验结果表明，当膜下游压力减小即真空度提高后，无论异丙醇浓度是小于恒沸组成或是高达99%(质量)以上的料液，复合膜的渗透通量都有较大增加，而渗透物中异丙醇浓度没有显著变化，甚至用高浓度的料液运行时，由于真空度的提高，膜的分离率还略有改善。这是由于真空度提高后,组分传递的推动力即膜两侧的分压差增加，渗透通量随之增加。实验用的复合膜是PVA型优先透水膜，当膜下游压力降低时，造成汽相侧膜面由“湿态”向“干态”转变，优先渗透组分即便是难挥发物，也会有非常好的选择分离性能。所以，膜下游压力为零时，渗透通量为最大。但在生产运行时，设定一个尽可能低的经济可行的操作压力、时间，对异丙醇的料液脱水是十分重要的。

　　5 结论

　　生产试验证明，利用HPDA渗透汽化膜分离异丙醇/水混合液，设定合理的生产操作条件，保持高渗透通量和分离率，达到浓缩脱水目的;脱水后异丙醇没有引入新杂质，套用于生产不影响产品质量，实现了废液再利用，达到了节能减排、节省成本的目的。本试验所得异丙醇的水分平均降到0.4%，根据现有的条件，水分是否可以降至更低，同时使排放的水　　分中异丙醇含量达到工业标准，以及其中含有的其他可溶性杂质的去除和有效利用将是今后探讨研究的课题。

　　【参考文献】

　　[1] 陆超，张薇，陶能烨.渗透汽化膜分离法制备含水0.1%的无水乙醇[J].石油和化工设备，2009，(8)：23 25

　　[2] 邓克旺，汤晓玉，陈春燕，等. 丙炔醇-丁炔醇-水溶液的渗透汽化分离研究[J].精细化工，2010，27(2)：142 146