淺析制藥廢液中四氫呋喃回收系統的模擬與優化

鄂剛毅（江蘇豪森藥業股份有限公司，江蘇 連云港 222000）

四氫呋喃簡寫為THF，是一種良好的有機溶劑及化工原料中間體，在化工原料生產中應用廣泛，但是四氫呋喃是一種很容易吸水的溶劑，一旦吸水對化學反應影響非常大，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，要對四氫呋喃進行水分分離。四氫呋喃與水能夠共沸，很難通過簡單的蒸餾方法進行分離，因此需要根據四氫呋喃與水二元共沸體系的物化性質進行蒸餾設計與模擬，此分離方法不需要加入第三種共沸劑，即可實現四氫呋喃與水的高效分離，從而減低了能耗，減少了生產成本，是一種環境友好型的分離方法。

1 回收系統模擬

對于四氫呋喃的回收系統的分析不難發現，該系統具有分離效率高、能耗低的優點，首先對制藥廢液中的四氫呋喃進行常壓簡單蒸餾，將四氫呋喃摩爾含量約60%提升到80%，經過簡單蒸餾，常壓塔底得到的是水，塔頂出來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，繼續進行共沸精餾，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，從而實現了制藥廢液中四氫呋喃的提純。

廢液的組成比率（摩爾分數）：四氫呋喃含量為59.78%；水分的含量為40.22%。優化條件：進料量為100kg/h；常溫進料；產品質量要求：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軟件進行了四氫呋喃與水的分離模擬。

2 模擬結果分析與優化

2.1 模擬結果

根據表1設定的模擬參數，在Aspen Plus軟件中首先進行了四氫呋喃與水的模擬分離，分離結果如表1所示。從模擬數據分析常壓蒸餾塔塔底中幾乎為100%的純水，并沒有檢測到四氫呋喃完全符合工業要求，高壓塔頂中四氫呋喃的摩爾分數位98.6%，需要進一步提純，仔細分析其原因可能是進料位置不恰當，因此需要進一步優化相關反應參數。

表1 THF-H2O分離系統模擬結果

?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總質量流量/kg·h-1溫度/K

2.2 模擬優化

以上分析是對精餾塔操作參數與四氫呋喃含量變化的分析，從分析結果可以看出，最佳操作參數在理論設置的范圍之內，每一個具體的操作參數都會對四氫呋喃含量有影響，因此需要優化每一個參數使對四氫呋喃的回收達到最優條件。

在參數的模擬設計中，Aspen Plus軟件提供了一個很好的理論計算結果，分別對分離塔的進料位置、回流比、操作壓力等進行了篩選，優化后的參數結果如表2所示。

表2 操作參數優化結果

根據表2的參數優化結果可以看出理論進料位置與實際進料位置發生了巨大變化，常壓塔進料位置由第13塊調整為第9塊，回流比由2優化為1.8，優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，模擬結果達到了分離要求，實現了四氫呋喃與水的分離。

3 結語

從分離實驗可以得知四氫呋喃與水二元共沸體系的物化性質與操作分離塔的操作壓力有關，因此建立了雙塔分離體系，采用Aspen Plus軟件進行了模擬優化，計算出了最佳進料位置、最佳回流比與最佳操作壓力實現了四氫呋喃與水的高效分離，達到了分離要求，減少了環境污染，是一種環境友好型分離方法，降低了原料藥生產成本。

[1]王志磊.四氫呋喃回收精制系統模擬及設計[J].煤礦現代化,2013(3)：32-33.

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