乙腈回收新工艺

徐仁萍

（天津普莱化工技术有限公司，天津30000）

乙腈回收新工艺

徐仁萍

（天津普莱化工技术有限公司，天津30000）

采用二氯甲烷作萃取剂，将乙腈从废水中萃取出来，再进行精馏分离，回收乙腈；利用萃取和精馏相结合的方法，优化乙腈回收工艺，减少设备投资，降低蒸汽消耗，同时大幅提高乙腈收率。

萃取；精馏；乙腈回收

1 概述

乙腈是制药生产过程中重要的溶剂，在生产过程中，不可避免地使乙腈与水及其它杂质混在一起，产生乙腈废水。在实际生产过程中，经常需要将乙腈从乙腈废水中分离出来重新使用，然而乙腈和水在常压下形成共沸物，用普通的精馏方法很难将它们完全分开。目前，将乙腈－水混合物进行分离的常规方法有以下几种：

变压精馏法：第一步将乙腈－水混合物粗蒸得到乙腈含量85%的共沸物；第二步采用一个塔加压精馏，另一个塔减压精馏，通过不同的压力变化来改变乙腈－水的共沸组成，最终得到高含量的乙腈；

恒沸精馏法：第一步将乙腈－水混合物粗蒸得到乙腈含量85%的共沸物；第二步通过往塔顶加入恒沸剂以改变组分间相对挥发度来达到分离目的，得到高含量的乙腈。

盐析方法：第一步将乙腈－水混合物粗蒸得到乙腈含量85%的共沸物，通过盐析分层,脱水后的乙腈再进入乙腈塔,从塔釜采出成品乙腈。

脱水剂脱水：先将乙腈－水混合物粗蒸得到乙腈含量85%的共沸物，再加入氯化钙或片固体碱等脱水剂脱水，再精馏得到合格乙腈。

这几种方法均使用粗蒸及精馏两个步骤，使用特殊的精馏方法进行分离处理，存在处理方法复杂、设备成本高以及分离效率低，能耗高、乙腈收率低等问题。采用萃取和精馏相结合分离乙腈废水的工艺方法，改变了以往的工艺方法。

2 新工艺流程

我们在2008年研究开发了乙腈回收新工艺，并且《萃取和精馏相结合分离乙腈废水的工艺方法》获取了专利。这一新工艺流程是将乙腈废液放入萃取罐中，制药厂的乙腈废液是酸性溶液，先加入适量碱液并搅拌，调pH值到中性；然后加入一定比例的萃取剂，充分搅拌后静置，混合液分层：上层萃余相主要为水，含少量乙腈和二氯甲烷；下层萃取相主要为二氯甲烷、乙腈和少量水，萃取相和萃余相分别放入不同的存贮罐待处理。

将乙腈萃取相放入精馏系统间歇处理，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，乙腈含量能达到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，返回萃取罐作为萃取剂重复使用。

萃余相因为含少量乙腈和二氯甲烷，也需要放入精馏系统处理，将少量的乙腈及二氯甲烷蒸出来；这部分料液同样返回萃取罐，和下一批物料一同处理。

图1

流程见图1。

3 萃取分离乙腈

3.1 萃取剂的选择

萃取剂的选择主要考虑以下几方面：（1）选择性好：萃取剂和乙腈的缔合性好；（2）化学稳定性好：不会产生分解或水解；（3）易与原料液分层；（4）易分离：和水及乙腈都容易分离；（5）毒性低和操作安全；（6）经济性好；

通过比较分析，二氯甲烷是制药行业常用的溶剂之一，毒性小，稳定性好，水中溶解度低，又易于和乙腈分离；通过实验方法确定，选择二氯甲烷作为乙腈的萃取剂。

3.2 从废水中萃取乙腈

制药企业废水中乙腈的含量从20%～50%不等，需要处理的乙腈废液量又不尽相同，如果处理量大可以采用连续萃取装置处理方法；而处理量不大，则采用萃取罐间歇萃取乙腈方法处理。

（1）、将乙腈废水加入到萃取罐内，将二氯甲烷也加入到萃取罐中，二氯甲烷的量依据废水中乙腈的含量适当调整，萃取剂的体积比例从1.2～0.8，如果乙腈含量高，萃取剂用量适当加大，乙腈含量低，则萃取剂用量适当减少；两种溶剂混合后进行充分搅拌，搅拌时间约2h，然后静置至混合液分层。

（2）、将混合液下层的萃取相放入萃取相罐，萃取相乙腈的含量和废水中乙腈含量相对应，大致含量在15%～35%；萃取相中还溶解少量水，水含量约1.5～2.5%，萃取剂量少，萃余相中乙腈的含量则略高。

（3）、将混合液上层的萃余相放入萃余相罐，萃余相含乙腈约1.5%～3%，含水约1.5%～2.5%。

工业运用上，萃取相和萃余相中的溶媒都需要回收，并且精馏回收的二氯甲烷、二氯甲烷和乙腈及水的混合物都返回重复使用，溶媒并不损失，废液只需一级萃取就能达到回收乙腈的目标。

工业生产中，乙腈在水中含量不高，又是酸性条件，乙腈很容易水解；因此，废液中和及萃取过程应该及时进行，这样可以提高乙腈的收率。

4 精馏回收乙腈

萃取相中乙腈含量在15%～35%范围内，水含量约1.5%～2.5%，其余为二氯甲烷，精馏过程更为简单，二氯甲烷和水的共沸物沸点为38.1℃，乙腈和水的共沸物沸点为76℃，乙腈和二氯甲烷不共沸，少量水被二氯甲烷带出，乙腈和水不会形成共沸物，精馏塔的作用是分离二氯甲烷和乙腈。

（1）、将萃取相罐中的萃取相加入精馏塔釜中，经过精馏塔、冷凝冷却器精馏作用，先分离出含水的二氯甲烷放入萃取剂罐。塔顶采二氯甲烷时，顶温为38～40℃；这部分二氯甲烷作为下一过程的萃取剂重复使用，并不影响萃取的结果。

（2）、当系统内二氯甲烷和水逐渐减少时，塔顶温度逐步升高，此时采出的二氯甲烷含有少量乙腈，这部分中间馏分同样加入下一过程的萃取混合液中，因此乙腈在回收过程中并不损失。

（3）、当精馏塔的塔顶温度达到81～82℃时，塔顶冷凝液中基本不含二氯甲烷，开始采出合格的乙腈，乙腈含量可以达到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。将萃余相罐中的萃余相加入到精馏塔釜，经过精馏塔、冷凝冷却器精馏作用，分离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废液一起处理。

分离萃余相过程时，精馏塔的塔顶温度为70～75℃，精馏塔的塔釜温度为100～102℃。

5 新工艺方法分析比较

5.1 工艺过程比较

上文描述的几种常规乙腈回收工艺，废液都需要粗蒸，将乙腈蒸到含量85%的共沸物，再进行后续处理。

采用变压精馏工艺，一个塔加压精馏，另一个塔减压精馏，通过不同的压力变化来改变乙腈－水的共沸组成，最终得到高含量的乙腈。变压精馏需要二个塔联动调节，开车稳定时间长，操作难度大，精馏过程需要连续操作，不适合处理小批量废液。

采用共沸精馏工艺，需要加入共沸剂，先共沸精馏分水，分完水后，再采出共沸剂和乙腈共沸物，最后采出合格乙腈，全回流分水时间长，操作过程复杂，产品质量难控制。

采用盐析工艺和脱水剂脱水方法，在乙腈溶液中加入其它盐类进行脱水，将乙腈和其它盐类分离后，需要进一步精馏才能得到合格乙腈；此方法会产生大量需处理的盐类，并且溶剂损失较大。

先萃取后精馏回收乙腈的工艺方法，乙腈废液不经粗蒸，萃取后只是常规精馏，就能回收高质量乙腈；工艺工程简单，操作也简单，可间歇或连续生产，适合不同规模的生产过程。

5.2 设备投资和经济性比较

常规的乙腈回收工艺，都有粗蒸和精馏二部过程，精馏设备粗蒸塔系统和精馏塔系统，变压精馏的精馏塔系统有加压和减压二套塔系统；本工艺方法只需一套精馏塔系统。工业使用上，设备的投资可以减少30%～50%以上。

采用先萃取后精馏回收乙腈工艺，能比较容易做到含量99.5%以上，水分含量小于0.08%的高质量乙腈，并且没有粗蒸过程，乙腈不宜水解，大幅提高了乙腈的收率，乙腈的收率能达到90%以上；而常规的方法乙腈的总体收率只有50%～60%。

在蒸汽消耗方面，新工艺方法，回收1t成品乙腈的蒸汽消耗约为1.5t～2t；其它方法回收乙腈的蒸汽单耗为 4～5t。

6 结论

先萃取后精馏回收乙腈的工艺方法，改变了传统的工艺方法，优化了回收工艺，减少设备投资，降低回收成本；并且操作简单方便，回收的产品质量好收率高。该工艺方法已经在国内多个制药企业得到推广运用，取得了良好的经济和社会效益。

10.3969/j.issn.1008-1267.2010.05.012

TQ226.61

B

1008-1267（2010）05-035-03

2010-04-02