渗透汽化膜技术及其在制药工业中的应用

1、渗透汽化膜技术及其在制药工业中的应用清华大学膜技术工程研究中心山东蓝景膜技术工程公司李继定2019年9月1日1共39页精品课件资料 一、引言 二、渗透汽化膜分离技术应用现状 三、可在制药工业中直接应用的渗透汽化膜技术 四、处在研究阶段的渗透汽化膜分离技术 报告提纲2精品课件资料一、引言3精品课件资料膜分离技术筛分型膜分离技术溶解扩散型膜分离技术一、引言4精品课件资料膜ABA（汽或液）AB（汽或液）B（汽）溶解扩散型膜分离技术汽体渗透膜分离技术渗透汽化膜分离技术一、引言5精品课件资料一、引言 1917年, 渗透汽化概念出现，Kober首次提出，描述水通过火棉胶的情形。(P.A.Kober, J.

2、 Amer. Chem. Soc., 39:944, 1917) 1960年，渗透汽化专利出现，Binning (R.C. Binning, US Patent, 2923749, 1960) 1965年，渗透汽化膜分离机理， Lonsdals (H.K. Lonsdals, V. Merten et. Al., J. Appl. Polym. Sci., 9:1341, 1965) 上世纪70年代末80年代初，1984年德国GFT公司首次建成了400吨/年无水乙醇渗透汽化膜工业装置。6精品课件资料 渗透汽化膜分离原理示意图膜液相渗透相 (汽相)料液出料冷凝器真空系统冷凝物Feedliquid

3、DissolutionDiffusionPermeatevaporEvaporation一、引言7精品课件资料渗透汽化膜分离技术的突出优点：* 典型的节能技术（低能耗，一般比恒沸精馏节能1/2 3/4）* 典型的清洁生产技术（过程不引入其它组成，产品和环境不会受到污染）* 典型的便于放大、耦合和集成技术 它特别适用于普通精馏难于分离或不能分离的近沸点、恒沸点混合物的分离，对有机溶剂及混合溶剂中微量水的脱除，对废水中少量有机物的回收，对有机物/有机物分离和与反应耦合、将反应生成物不断脱除等具有明显的经济上和技术上的优势。 一、引言8精品课件资料Comparison of energy costs

4、 (in kWh) for the dehydration of 100 kg of isopropanol (starting from the azeotrope: isopropanol 88 wt.%) by different separation processesaUtilitiesAzeotropicdistillationAdsorptionPervaporationEvaporation energy17 3.33.9Condensation energy17Cooling water 3.3 3.9Pumps, etc.222 44Total cost3629 12U.

5、Sander, P. Soukup, Design and operation of a pervaporation plant for ethanol dehydration, J. Membr. Sci. 36 (1988) 463, (contribution of the company LURGI).9精品课件资料Cost comparison for the dehydration of ethanol (94 wt.%) by azeotropic distillation and pervaporation. Costs estimated in Deutsch Mark pe

6、r tonne of produced anhydrous ethanol (99.8 wt.%)UtilitiesAzeotropic distillation(entrainer = cyclohexane)PervaporationLow pressure steam50756.25Cooling water7.52Electric power2.25 5.70Entrainer2.44.5Membranes 816Total cost62892230J. Bergdorf, Case study of solvent dehydration in hybrid processes wi

7、th and without pervaporation, in: R. Bakish (Ed.), Proceedings of the Fifth International Conference onPervaporation Processes in the Chemical Industry, 1115 March 1991, Bakish Materials Corporation, Heidelberg, Germany, pp. 362382 (contribution of the German companyBMVT).10精品课件资料Stefan Sommer，Thoma

8、s Melin，Design and Optimization of Hybrid Separation Processes for the Dehydration of 2-Propanol and Other Organics，Ind. Eng. Chem. Res. 2019, 43, 5248-5259 The dehydration of an IPA/water stream of 1875 kg/h from 80 wt % up to 99.9 wt % product purity with a solvent recovery of 99.98%, 201911精品课件资料

9、 回收溶媒可直接使用 提高产品收率 提高产品质量 除明显的节能、环保等特点外，应用于制药行业还有其独特的优点12精品课件资料二、渗透汽化膜分离技术应用现状国外： 1984年，德国GFT公司率先 在巴西建成了日产1300升无水乙醇工厂，标志着渗透汽化膜技术真正意义上实现了工业化应用。13精品课件资料二、渗透汽化膜分离技术应用现状国内： 清华大学、浙江大学、复旦大学、中科院化学所、长春应化所等（有机膜）。南京工业大学、大连理工大学等（无机膜） 清华大学和中石化燕化公司，2019年，渗透汽化苯脱水工业中试；2000年，渗透汽化碳六油脱水中试。 苯：600ppm 脱水至 30ppm以下碳六油： 200

10、ppm 脱水至 5ppm 以下14精品课件资料二、渗透汽化膜分离技术应用现状 清华大学通过“九五”国家重点科技攻关“渗透汽化透水膜及其过程关键技术开发”项目的研发、国家863项目和国家973项目的研发，2019年，以清华大学渗透汽化膜技术为依托，组建了北京蓝景膜技术工程公司，主要从事渗透汽化膜技术工业应用开发。2019年初，又组建了山东蓝景膜技术工程公司。15精品课件资料600mm流涎机16精品课件资料600mm涂膜机17精品课件资料600mm水洗、酸、碱处理流水线 18精品课件资料600mm热处理流水线19精品课件资料600mm热定型流水线 20精品课件资料1.广州天赐异丙醇脱水装置（800

11、0t/a）2019年21精品课件资料2.山东淄博叔丁醇脱水装置（2500t/a）2019年22精品课件资料3.四川泸州异丙醇脱水装置（2500t/a）2019年23精品课件资料4. 山东淄博海正化工公司叔丁醇脱水装置，2500t/a2019年24精品课件资料5.渗透汽化膜法溶剂脱水小型装置（小于500公斤/天）2019年25精品课件资料2019年6.东药集团脑复康公司异丙醇脱水装置（300t/a）26精品课件资料2019年7.东药集团东瑞公司乙醇脱水装置，5000t/a27精品课件资料8.东药集团张士公司乙醇脱水装置，5000t/a2019年28精品课件资料最近建成运行的渗透汽化膜分离工业装置

12、：(a)常州高博能源材料有限公司异丙醇脱水，（b）淄博诺奥化工有限公司正丙醇脱水；（c）深圳宽宝环保设备有限公司异丙醇脱水。acb29精品课件资料序号客户名称序号客户名称1广州天赐高新材料股份有限公司15山东鲁抗立科药物化学有限公司2四川北方硝化棉有限责任公司16杭州赛诺索欧电池有限公司3哈药集团制药总厂17黑龙江泰纳科技发展有限公司4东北制药总厂脑复康公司18淄博海正化工有限公司5沈阳东瑞科技有限公司19丽珠集团利民制药6浙江思贤制药有限公司20浙江昂利康制药有限公司7东北制药总厂张士制药21浙江医药股份有限公司维生素厂8深圳宽宝环保设备有限公司22深圳绿绿达环保有限公司9山东瑞阳制药有限公

13、司23山东宏瑞超高温纤维科技有限公司10淄博诺奥化工有限公司24浙江新华制药有限公司11常州高博能源材料有限公司25广东恒晨环保科技有限公司12湖南海纳百川生物工程有限公司26苏州三威燃料化学有限公司13苏州东瑞化工有限公司27广西百色14天津信汇制药股份有限公司28安徽皖北制药渗透汽化膜法溶剂脱水工业项目30精品课件资料三、可在制药工业中直接应用的渗透汽化膜分离技术 乙醇与水在常压下，在乙醇质量浓度为95.6%时，与水发生共沸。制取含醇99.8%(wt)以上的无水乙醇，需要采用萃取精馏、恒沸精馏或加盐精馏，这些方法过程复杂、能耗高、污染严重，应用渗透汽化膜法回收乙醇溶剂具有传统的蒸馏法无可比

14、拟的优越性。1、乙醇溶剂脱水回收31精品课件资料2、醇类、酮类、醚类溶剂脱水回收 醇类包括异丙醇、正丁醇、低碳混合醇等；酮类包括丙酮、丁酮、戊酮等；醚类包括乙醚、乙烯基甲醚、二甲醚等。醇类、酮类、醚类与水很容易形成恒沸体系。三、可在制药工业中直接应用的渗透汽化膜分离技术32精品课件资料3、有机溶剂微量水脱除 芳香族化合物：苯、甲苯、乙基苯、二甲苯等中微量水脱除。1000ppm 脱水至50ppm以下 己烷、环己烷、溶剂中微量水脱除。300ppm 脱水至10ppm以下 其它有机溶剂脱除 。 三、可在制药工业中直接应用的渗透汽化膜分离技术33精品课件资料* 从制药废水中脱有机物 从废水中脱除己烷、环己烷、氯甲烷、氯仿、氯