制药废液中四氢呋喃回收系统的模拟与优化_陈晓春

工艺与设备制药废液中四氢呋喃回收系统的模拟与优化陈晓春1,张频1,王焕凤2,贾丽娜2(1.北京化工大学化学工程学院,北京100029;2.北京紫竹药业有限公司,北京100024)摘要:利用四氢呋喃-水体系的共沸物组成随着压力出现较大变化的特性,建立了常压塔-高压塔双塔精馏系统。应用AspenPlus软件对构建的双塔精馏系统进行系统的模拟研究,在此基础上进一步优化了相关的操作,获得了一套优化的操作参数数据。在最优操作参数下,四氢呋喃从制药废液中的回收率达到99.0%以上,四氢呋喃产品的纯度达到99.0%。关键词:四氢呋喃-水;精馏模拟;AspenPlus软件;参数优化中图分类号:TQ460.9文献标识码:A文章编号:0253-4320(2009)06-0059-04SimulationandoptimizationforthetetrahydrofuranrecoverysysteminpharmaceuticaleffluenttreatmentCHENXiao-chun1,ZHANGPin1,WANGHuan-feng2,JIALi-na2(1.CollegeofChemicalEngineering,BeijngUniversityofChemicalTechnology,Beijing100029,China;2.BeijingZizhuPharmaceuticalCo.,Ltd.,Beijing100024,China)Abstract:Withtheazeotropecompositionoftetrahydrofuran(THF)andwaterchangedlargelywiththesystempressure,basedonthischaracteristic,adistillationsystemcombinedwithpressurizedcolumnandatmosphericcolumnisestablished.AspenPlussoftwareisusedtosimulatethisdoubletowerdistillationprocess.Furtheroptimizedprocessisalsoconducted,andaseriesofoptimizedoperatingparametersareobtained.Byusingtheoptimaloperatingparameters,therecoveryrateofTHFreachesabove99.0%,thepurityofTHFproductsreaches99.0%.Keywords:THF-H2O;distillationsimulation;AspenPlussoftware;parameteroptimization收稿日期:2009-02-16;修回日期:2009-04-20作者简介:陈晓春(1963-),男,博士,教授,博士生导师,主要从事绿色化学工艺、过程系统模拟与优化等领域的研究,010-64438793,chenxc@mail.buct.edu.cn。四氢呋喃(THF)是一种重要的有机化工及精细化工原料,又是优良的工业溶剂,在工业生产中,它作为溶剂使用时经常会带入水等杂质[1],使四氢呋喃因含有杂质而不能重复使用,直接废弃,既浪费,又污染环境,不符合节能减排的发展要求。近年来,随着国内外对高纯度THF市场需求的日益扩大,THF进一步地脱水、纯化也越来越被世人所关注[2]。Zahoranszky等先利用干燥剂CaO或Ca(OH)2干燥,再用精馏法脱除THF中的水和过氧化物等,对CaO或Ca(OH)2的选择根据THF中水的含量来确定;Yamaguchi等提出吸附法,用沸石分子筛脱除THF中的甲醇和水,但水的含量不宜过高;Hauthal等提出萃取精馏法,用1,4-丁二醇作萃取剂对THF-H2O体系进行分离[3]。从以上研究可以发现,这些方法都需要引入第3种物质作为脱水剂,流程复杂且又引入了第3种物质的分离与再生的问题。四氢呋喃-水二元物系存在共沸点,故难以用普通精馏方法获得高纯度的四氢呋喃[4-5]。笔者根据THF-H2O体系随压力变化共沸物组成发生较大变化的特性,以北京紫竹药业有限公司的溶媒回收为背景,采用AspenPlus软件作为模拟工具进行模拟研究,对THF-H2O的回收提纯工艺进行了设计与模拟计算,可以在不加入第3种溶剂的情况下,充分回收废液中的四氢呋喃,减轻环境压力,提高经济效益,为减少对环境的废液排放提供科学依据。1模拟研究为建立四氢呋喃的回收工艺系统,必须首先了解THF-H2O体系的物理性质。本文中采用AspenPlus软件得到THF-H2O二元物系在不同压力下气液组成关系图,如图1所示(图中压力单位为