淺析制藥廢液中四氫呋喃回收系統(tǒng)的模擬與優(yōu)化

鄂剛毅（江蘇豪森藥業(yè)股份有限公司，江蘇 連云港 222000）

四氫呋喃簡(jiǎn)寫為THF，是一種良好的有機(jī)溶劑及化工原料中間體，在化工原料生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，但是四氫呋喃是一種很容易吸水的溶劑，一旦吸水對(duì)化學(xué)反應(yīng)影響非常大，制藥廢液中的四氫呋喃含有大量的水，并不能直接回收利用，因此，要對(duì)四氫呋喃進(jìn)行水分分離。四氫呋喃與水能夠共沸，很難通過(guò)簡(jiǎn)單的蒸餾方法進(jìn)行分離，因此需要根據(jù)四氫呋喃與水二元共沸體系的物化性質(zhì)進(jìn)行蒸餾設(shè)計(jì)與模擬，此分離方法不需要加入第三種共沸劑，即可實(shí)現(xiàn)四氫呋喃與水的高效分離，從而減低了能耗，減少了生產(chǎn)成本，是一種環(huán)境友好型的分離方法。

1 回收系統(tǒng)模擬

對(duì)于四氫呋喃的回收系統(tǒng)的分析不難發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)具有分離效率高、能耗低的優(yōu)點(diǎn)，首先對(duì)制藥廢液中的四氫呋喃進(jìn)行常壓簡(jiǎn)單蒸餾，將四氫呋喃摩爾含量約60%提升到80%，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單蒸餾，常壓塔底得到的是水，塔頂出來(lái)的為四氫呋喃與水的二元共沸物，之后將此二元共沸物直接送入高效分離塔，繼續(xù)進(jìn)行共沸精餾，由此高效精餾塔精餾得到的塔頂流出物即為不含水的高純度的四氫呋喃，從而實(shí)現(xiàn)了制藥廢液中四氫呋喃的提純。

廢液的組成比率（摩爾分?jǐn)?shù)）：四氫呋喃含量為59.78%；水分的含量為40.22%。優(yōu)化條件：進(jìn)料量為100kg/h；常溫進(jìn)料；產(chǎn)品質(zhì)量要求：四氫呋喃摩爾分水不低于99%，塔底廢水中的四氫呋喃的含量小于0.1%。

對(duì)于四氫呋喃的分離效率隨著雙塔操作壓力的增大而增大，四氫呋喃中水分的分離也變得容易，本文采用Aspen Plus軟件進(jìn)行了四氫呋喃與水的分離模擬。

2 模擬結(jié)果分析與優(yōu)化

2.1 模擬結(jié)果

根據(jù)表1設(shè)定的模擬參數(shù)，在Aspen Plus軟件中首先進(jìn)行了四氫呋喃與水的模擬分離，分離結(jié)果如表1所示。從模擬數(shù)據(jù)分析常壓蒸餾塔塔底中幾乎為100%的純水，并沒有檢測(cè)到四氫呋喃完全符合工業(yè)要求，高壓塔頂中四氫呋喃的摩爾分?jǐn)?shù)位98.6%，需要進(jìn)一步提純，仔細(xì)分析其原因可能是進(jìn)料位置不恰當(dāng)，因此需要進(jìn)一步優(yōu)化相關(guān)反應(yīng)參數(shù)。

表1 THF-H2O分離系統(tǒng)模擬結(jié)果

?1212000900085883....014401814602110019..2.02.378031313926400113505....0783991213844302592102....952176183120748073.9..3.3241691213944410503614....8336601148123680649.10.3..11543 THF流量/mol·h-1總摩爾流量/mol·h-1總質(zhì)量流量/kg·h-1溫度/K

2.2 模擬優(yōu)化

以上分析是對(duì)精餾塔操作參數(shù)與四氫呋喃含量變化的分析，從分析結(jié)果可以看出，最佳操作參數(shù)在理論設(shè)置的范圍之內(nèi)，每一個(gè)具體的操作參數(shù)都會(huì)對(duì)四氫呋喃含量有影響，因此需要優(yōu)化每一個(gè)參數(shù)使對(duì)四氫呋喃的回收達(dá)到最優(yōu)條件。

在參數(shù)的模擬設(shè)計(jì)中，Aspen Plus軟件提供了一個(gè)很好的理論計(jì)算結(jié)果，分別對(duì)分離塔的進(jìn)料位置、回流比、操作壓力等進(jìn)行了篩選，優(yōu)化后的參數(shù)結(jié)果如表2所示。

表2 操作參數(shù)優(yōu)化結(jié)果

根據(jù)表2的參數(shù)優(yōu)化結(jié)果可以看出理論進(jìn)料位置與實(shí)際進(jìn)料位置發(fā)生了巨大變化，常壓塔進(jìn)料位置由第13塊調(diào)整為第9塊，回流比由2優(yōu)化為1.8，優(yōu)化之后塔底水的純度沒有變化，但是塔頂四氫呋喃的含量提高到99%以上，模擬結(jié)果達(dá)到了分離要求，實(shí)現(xiàn)了四氫呋喃與水的分離。

3 結(jié)語(yǔ)

從分離實(shí)驗(yàn)可以得知四氫呋喃與水二元共沸體系的物化性質(zhì)與操作分離塔的操作壓力有關(guān)，因此建立了雙塔分離體系，采用Aspen Plus軟件進(jìn)行了模擬優(yōu)化，計(jì)算出了最佳進(jìn)料位置、最佳回流比與最佳操作壓力實(shí)現(xiàn)了四氫呋喃與水的高效分離，達(dá)到了分離要求，減少了環(huán)境污染，是一種環(huán)境友好型分離方法，降低了原料藥生產(chǎn)成本。

[1]王志磊.四氫呋喃回收精制系統(tǒng)模擬及設(shè)計(jì)[J].煤礦現(xiàn)代化,2013(3)：32-33.

[2]曾慶,魏霞.四氫呋喃回收系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)[J].聚酯工業(yè),2014,27(5)：22-24.