乙腈回收新工藝

徐仁萍

（天津普萊化工技術(shù)有限公司，天津30000）

乙腈回收新工藝

徐仁萍

（天津普萊化工技術(shù)有限公司，天津30000）

采用二氯甲烷作萃取劑，將乙腈從廢水中萃取出來，再進行精餾分離，回收乙腈；利用萃取和精餾相結(jié)合的方法，優(yōu)化乙腈回收工藝，減少設(shè)備投資，降低蒸汽消耗，同時大幅提高乙腈收率。

萃?。痪s；乙腈回收

1 概述

乙腈是制藥生產(chǎn)過程中重要的溶劑，在生產(chǎn)過程中，不可避免地使乙腈與水及其它雜質(zhì)混在一起，產(chǎn)生乙腈廢水。在實際生產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要將乙腈從乙腈廢水中分離出來重新使用，然而乙腈和水在常壓下形成共沸物，用普通的精餾方法很難將它們完全分開。目前，將乙腈－水混合物進行分離的常規(guī)方法有以下幾種：

變壓精餾法：第一步將乙腈－水混合物粗蒸得到乙腈含量85%的共沸物；第二步采用一個塔加壓精餾，另一個塔減壓精餾，通過不同的壓力變化來改變乙腈－水的共沸組成，最終得到高含量的乙腈；

恒沸精餾法：第一步將乙腈－水混合物粗蒸得到乙腈含量85%的共沸物；第二步通過往塔頂加入恒沸劑以改變組分間相對揮發(fā)度來達到分離目的，得到高含量的乙腈。

鹽析方法：第一步將乙腈－水混合物粗蒸得到乙腈含量85%的共沸物，通過鹽析分層,脫水后的乙腈再進入乙腈塔,從塔釜采出成品乙腈。

脫水劑脫水：先將乙腈－水混合物粗蒸得到乙腈含量85%的共沸物，再加入氯化鈣或片固體堿等脫水劑脫水，再精餾得到合格乙腈。

這幾種方法均使用粗蒸及精餾兩個步驟，使用特殊的精餾方法進行分離處理，存在處理方法復(fù)雜、設(shè)備成本高以及分離效率低，能耗高、乙腈收率低等問題。采用萃取和精餾相結(jié)合分離乙腈廢水的工藝方法，改變了以往的工藝方法。

2 新工藝流程

我們在2008年研究開發(fā)了乙腈回收新工藝，并且《萃取和精餾相結(jié)合分離乙腈廢水的工藝方法》獲取了專利。這一新工藝流程是將乙腈廢液放入萃取罐中，制藥廠的乙腈廢液是酸性溶液，先加入適量堿液并攪拌，調(diào)pH值到中性；然后加入一定比例的萃取劑，充分攪拌后靜置，混合液分層：上層萃余相主要為水，含少量乙腈和二氯甲烷；下層萃取相主要為二氯甲烷、乙腈和少量水，萃取相和萃余相分別放入不同的存貯罐待處理。

將乙腈萃取相放入精餾系統(tǒng)間歇處理，先采出含水二氯甲烷，再采出部分二氯甲烷和乙腈混合物，最后采出合格乙腈，乙腈含量能達到99.5%，水分含量0.08%以下。

采出的含水二氯甲烷以及二氯甲烷和乙腈的混合物，返回萃取罐作為萃取劑重復(fù)使用。

萃余相因為含少量乙腈和二氯甲烷，也需要放入精餾系統(tǒng)處理，將少量的乙腈及二氯甲烷蒸出來；這部分料液同樣返回萃取罐，和下一批物料一同處理。

圖1

流程見圖1。

3 萃取分離乙腈

3.1 萃取劑的選擇

萃取劑的選擇主要考慮以下幾方面：（1）選擇性好：萃取劑和乙腈的締合性好；（2）化學(xué)穩(wěn)定性好：不會產(chǎn)生分解或水解；（3）易與原料液分層；（4）易分離：和水及乙腈都容易分離；（5）毒性低和操作安全；（6）經(jīng)濟性好；

通過比較分析，二氯甲烷是制藥行業(yè)常用的溶劑之一，毒性小，穩(wěn)定性好，水中溶解度低，又易于和乙腈分離；通過實驗方法確定，選擇二氯甲烷作為乙腈的萃取劑。

3.2 從廢水中萃取乙腈

制藥企業(yè)廢水中乙腈的含量從20%～50%不等，需要處理的乙腈廢液量又不盡相同，如果處理量大可以采用連續(xù)萃取裝置處理方法；而處理量不大，則采用萃取罐間歇萃取乙腈方法處理。

（1）、將乙腈廢水加入到萃取罐內(nèi)，將二氯甲烷也加入到萃取罐中，二氯甲烷的量依據(jù)廢水中乙腈的含量適當調(diào)整，萃取劑的體積比例從1.2～0.8，如果乙腈含量高，萃取劑用量適當加大，乙腈含量低，則萃取劑用量適當減少；兩種溶劑混合后進行充分攪拌，攪拌時間約2h，然后靜置至混合液分層。

（2）、將混合液下層的萃取相放入萃取相罐，萃取相乙腈的含量和廢水中乙腈含量相對應(yīng)，大致含量在15%～35%；萃取相中還溶解少量水，水含量約1.5～2.5%，萃取劑量少，萃余相中乙腈的含量則略高。

（3）、將混合液上層的萃余相放入萃余相罐，萃余相含乙腈約1.5%～3%，含水約1.5%～2.5%。

工業(yè)運用上，萃取相和萃余相中的溶媒都需要回收，并且精餾回收的二氯甲烷、二氯甲烷和乙腈及水的混合物都返回重復(fù)使用，溶媒并不損失，廢液只需一級萃取就能達到回收乙腈的目標。

工業(yè)生產(chǎn)中，乙腈在水中含量不高，又是酸性條件，乙腈很容易水解；因此，廢液中和及萃取過程應(yīng)該及時進行，這樣可以提高乙腈的收率。

4 精餾回收乙腈

萃取相中乙腈含量在15%～35%范圍內(nèi)，水含量約1.5%～2.5%，其余為二氯甲烷，精餾過程更為簡單，二氯甲烷和水的共沸物沸點為38.1℃，乙腈和水的共沸物沸點為76℃，乙腈和二氯甲烷不共沸，少量水被二氯甲烷帶出，乙腈和水不會形成共沸物，精餾塔的作用是分離二氯甲烷和乙腈。

（1）、將萃取相罐中的萃取相加入精餾塔釜中，經(jīng)過精餾塔、冷凝冷卻器精餾作用，先分離出含水的二氯甲烷放入萃取劑罐。塔頂采二氯甲烷時，頂溫為38～40℃；這部分二氯甲烷作為下一過程的萃取劑重復(fù)使用，并不影響萃取的結(jié)果。

（2）、當系統(tǒng)內(nèi)二氯甲烷和水逐漸減少時，塔頂溫度逐步升高，此時采出的二氯甲烷含有少量乙腈，這部分中間餾分同樣加入下一過程的萃取混合液中，因此乙腈在回收過程中并不損失。

（3）、當精餾塔的塔頂溫度達到81～82℃時，塔頂冷凝液中基本不含二氯甲烷，開始采出合格的乙腈，乙腈含量可以達到99.5%以上，水分含量小于0.08%。

（4）、萃余相中含有少量乙腈和二氯甲烷，也需要回收。將萃余相罐中的萃余相加入到精餾塔釜，經(jīng)過精餾塔、冷凝冷卻器精餾作用，分離出萃余相中的二氯甲烷-乙腈，并加入到萃取罐中和下一批乙腈廢液一起處理。

分離萃余相過程時，精餾塔的塔頂溫度為70～75℃，精餾塔的塔釜溫度為100～102℃。

5 新工藝方法分析比較

5.1 工藝過程比較

上文描述的幾種常規(guī)乙腈回收工藝，廢液都需要粗蒸，將乙腈蒸到含量85%的共沸物，再進行后續(xù)處理。

采用變壓精餾工藝，一個塔加壓精餾，另一個塔減壓精餾，通過不同的壓力變化來改變乙腈－水的共沸組成，最終得到高含量的乙腈。變壓精餾需要二個塔聯(lián)動調(diào)節(jié)，開車穩(wěn)定時間長，操作難度大，精餾過程需要連續(xù)操作，不適合處理小批量廢液。

采用共沸精餾工藝，需要加入共沸劑，先共沸精餾分水，分完水后，再采出共沸劑和乙腈共沸物，最后采出合格乙腈，全回流分水時間長，操作過程復(fù)雜，產(chǎn)品質(zhì)量難控制。

采用鹽析工藝和脫水劑脫水方法，在乙腈溶液中加入其它鹽類進行脫水，將乙腈和其它鹽類分離后，需要進一步精餾才能得到合格乙腈；此方法會產(chǎn)生大量需處理的鹽類，并且溶劑損失較大。

先萃取后精餾回收乙腈的工藝方法，乙腈廢液不經(jīng)粗蒸，萃取后只是常規(guī)精餾，就能回收高質(zhì)量乙腈；工藝工程簡單，操作也簡單，可間歇或連續(xù)生產(chǎn)，適合不同規(guī)模的生產(chǎn)過程。

5.2 設(shè)備投資和經(jīng)濟性比較

常規(guī)的乙腈回收工藝，都有粗蒸和精餾二部過程，精餾設(shè)備粗蒸塔系統(tǒng)和精餾塔系統(tǒng)，變壓精餾的精餾塔系統(tǒng)有加壓和減壓二套塔系統(tǒng)；本工藝方法只需一套精餾塔系統(tǒng)。工業(yè)使用上，設(shè)備的投資可以減少30%～50%以上。

采用先萃取后精餾回收乙腈工藝，能比較容易做到含量99.5%以上，水分含量小于0.08%的高質(zhì)量乙腈，并且沒有粗蒸過程，乙腈不宜水解，大幅提高了乙腈的收率，乙腈的收率能達到90%以上；而常規(guī)的方法乙腈的總體收率只有50%～60%。

在蒸汽消耗方面，新工藝方法，回收1t成品乙腈的蒸汽消耗約為1.5t～2t；其它方法回收乙腈的蒸汽單耗為 4～5t。

6 結(jié)論

先萃取后精餾回收乙腈的工藝方法，改變了傳統(tǒng)的工藝方法，優(yōu)化了回收工藝，減少設(shè)備投資，降低回收成本；并且操作簡單方便，回收的產(chǎn)品質(zhì)量好收率高。該工藝方法已經(jīng)在國內(nèi)多個制藥企業(yè)得到推廣運用，取得了良好的經(jīng)濟和社會效益。

10.3969/j.issn.1008-1267.2010.05.012

TQ226.61

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1008-1267（2010）05-035-03

2010-04-02