滲透汽化膜技術及其在制藥工業(yè)中的應用清華大學膜技術工程研究中心山東藍景膜技術工程公司李繼定2021年9月1日一、引言二、滲透汽化膜別離技術應用現(xiàn)狀三、可在制藥工業(yè)中直接應用的滲透汽化膜技術四、處在研究階段的滲透汽化膜別離技術

報告提綱一、引言膜分離技術篩分型膜分離技術溶解擴散型膜分離技術一、引言膜A＋BA（汽或液）A＋B（汽或液）B（汽）溶解擴散型膜分離技術汽體滲透膜分離技術滲透汽化膜分離技術一、引言一、引言

1917年,滲透汽化概念出現(xiàn)，Kober首次提出，描述水通過火棉膠的情形。(,J.Amer.Chem.Soc.,39:944,1917)

1960年，滲透汽化專利出現(xiàn)，Binning(R.C.Binning,USPatent,2923749,1960)1965年，滲透汽化膜別離機理，Lonsdals(H.K.Lonsdals,V.Mertenet.Al.,J.Appl.Polym.Sci.,9:1341,1965)

上世紀70年代末80年代初，1984年德國GFT公司首次建成了400噸/年無水乙醇滲透汽化膜工業(yè)裝置。滲透汽化膜別離原理示意圖膜液相滲透相(汽相)料液出料冷凝器真空系統(tǒng)冷凝物FeedliquidDissolutionDiffusionPermeatevaporδEvaporation一、引言滲透汽化膜別離技術的突出優(yōu)點：*典型的節(jié)能技術〔低能耗，一般比恒沸精餾節(jié)能1/2～3/4〕*典型的清潔生產技術〔過程不引入其它組成，產品和環(huán)境不會受到污染〕*典型的便于放大、耦合和集成技術它特別適用于普通精餾難于別離或不能別離的近沸點、恒沸點混合物的別離，對有機溶劑及混合溶劑中微量水的脫除，對廢水中少量有機物的回收，對有機物/有機物別離和與反響耦合、將反響生成物不斷脫除等具有明顯的經濟上和技術上的優(yōu)勢。一、引言Comparisonofenergycosts(inkWh)forthedehydrationof100kgofisopropanol(startingfromtheazeotrope:isopropanol88wt.%)bydifferentseparationprocessesaUtilitiesAzeotropicdistillationAdsorptionPervaporationEvaporationenergy

17

3.3

3.9Condensationenergy

17

–

–Coolingwater

–

3.3

3.9Pumps,etc.

2

2244Totalcost362912U.Sander,P.Soukup,Designandoperationofapervaporationplantforethanoldehydration,J.Membr.Sci.36(1988)463,(contributionofthecompanyLURGI).Costcomparisonforthedehydrationofethanol(94wt.%)by‘azeotropicdistillation’andpervaporation.CostsestimatedinDeutschMarkpertonneofproducedanhydrousethanol(99.8wt.%)UtilitiesAzeotropicdistillation(entrainer=cyclohexane)PervaporationLowpressuresteam50–756.25Coolingwater7.52Electricpower2.255.70Entrainer2.4–4.5–Membranes–8–16Totalcost62–8922–30J.Bergdorf,Casestudyofsolventdehydrationinhybridprocesseswithandwithoutpervaporation,in:R.Bakish(Ed.),ProceedingsoftheFifthInternationalConferenceonPervaporationProcessesintheChemicalIndustry,11–15March1991,BakishMaterialsCorporation,Heidelberg,Germany,pp.362–382(contributionoftheGermancompanyBMVT).StefanSommer，ThomasMelin，DesignandOptimizationofHybridSeparationProcessesfortheDehydrationof2-PropanolandOtherOrganics，Ind.Eng.Chem.Res.2004,43,5248-5259ThedehydrationofanIPA/waterstreamof1875kg/hfrom80wt%upto99.9wt%productpuritywithasolventrecoveryof99.98%,2004

回收溶媒可直接使用

提高產品收率提高產品質量

除明顯的節(jié)能、環(huán)保等特點外，應用于制藥行業(yè)還有其獨特的優(yōu)點二、滲透汽化膜別離技術應用現(xiàn)狀國外：

1984年，德國GFT公司率先

在巴西建成了日產1300升無水乙醇工廠，標志著滲透汽化膜技術真正意義上實現(xiàn)了工業(yè)化應用。二、滲透汽化膜別離技術應用現(xiàn)狀國內：清華大學、浙江大學、復旦大學、中科院化學所、長春應化所等〔有機膜〕。南京工業(yè)大學、大連理工大學等〔無機膜〕

清華大學和中石化燕化公司，1999年，滲透汽化苯脫水工業(yè)中試；2000年，滲透汽化碳六油脫水中試。

苯：600ppm脫水至30ppm以下碳六油：200ppm脫水至5ppm以下二、滲透汽化膜別離技術應用現(xiàn)狀清華大學通過“九五〞國家重點科技攻關“滲透汽化透水膜及其過程關鍵技術開發(fā)〞工程的研發(fā)、國家863工程和國家973工程的研發(fā)，2002年，以清華大學滲透汽化膜技術為依托，組建了北京藍景膜技術工程公司，主要從事滲透汽化膜技術工業(yè)應用開發(fā)。2006年初，又組建了山東藍景膜技術工程公司。600mm流涎機600mm涂膜機600mm水洗、酸、堿處理流水線

600mm熱處理流水線600mm熱定型流水線

1.廣州天賜異丙醇脫水裝置〔8000t/a〕2003年2.山東淄博叔丁醇脫水裝置〔2500t/a〕2004年3.四川瀘州異丙醇脫水裝置〔2500t/a〕2004年4.山東淄博海正化工公司叔丁醇脫水裝置，2500t/a2005年5.滲透汽化膜法溶劑脫水小型裝置〔小于500公斤/天〕2005年2005年6.東藥集團腦復康公司異丙醇脫水裝置〔300t/a〕2006年7.東藥集團東瑞公司乙醇脫水裝置，5000t/a8.東藥集團張士公司乙醇脫水裝置，5000t/a2007年最近建成運行的滲透汽化膜別離工業(yè)裝置：(a)常州高博能源材料異丙醇脫水，〔b〕淄博諾奧化工正丙醇脫水；〔c〕深圳寬寶環(huán)保設備異丙醇脫水。acb序號客戶名稱序號客戶名稱1廣州天賜高新材料股份有限公司15山東魯抗立科藥物化學有限公司2四川北方硝化棉有限責任公司16杭州賽諾索歐電池有限公司3哈藥集團制藥總廠17黑龍江泰納科技發(fā)展有限公司4東北制藥總廠腦復康公司18淄博海正化工有限公司5沈陽東瑞科技有限公司19麗珠集團利民制藥6浙江思賢制藥有限公司20浙江昂利康制藥有限公司7東北制藥總廠張士制藥21浙江醫(yī)藥股份有限公司維生素廠8深圳寬寶環(huán)保設備有限公司22深圳綠綠達環(huán)保有限公司9山東瑞陽制藥有限公司23山東宏瑞超高溫纖維科技有限公司10淄博諾奧化工有限公司24浙江新華制藥有限公司11常州高博能源材料有限公司25廣東恒晨環(huán)?？萍加邢薰?2湖南海納百川生物工程有限公司26蘇州三威燃料化學有限公司13蘇州東瑞化工有限公司27廣西百色14天津信匯制藥股份有限公司28安徽皖北制藥滲透汽化膜法溶劑脫水工業(yè)工程三、可在制藥工業(yè)中直接應用的滲透汽化膜別離技術乙醇與水在常壓下，在乙醇質量濃度為95.6%時，與水發(fā)生共沸。制取含醇99.8%(wt)以上的無水乙醇，需要采用萃取精餾、恒沸精餾或加鹽精餾，這些方法過程復雜、能耗高、污染嚴重，應用滲透汽化膜法回收乙醇溶劑具有傳統(tǒng)的蒸餾法無可比較的優(yōu)越性。1、乙醇溶劑脫水回收2、醇類、酮類、醚類溶劑脫水回收醇類包括異丙醇、正丁醇、低碳混合醇等；酮類包括丙酮、丁酮、戊酮等；醚類包括乙醚、乙烯基甲醚、二甲醚等。醇類、酮類、醚類與水很容易形成恒沸體系。三、可在制藥工業(yè)中直接應用的滲透汽化膜別離技術3、有機溶劑微量水脫除

芳香族化合物：苯、甲苯、乙基苯、二甲苯等中微量水脫除。1000ppm脫水至50ppm以下己烷、環(huán)己烷、溶劑中微量水脫除。300ppm脫水至10ppm以下其它有機溶劑脫除

。

三、可在制藥工業(yè)中直接應用的滲透汽化膜別離技術*從制藥