磷霉素鈉結晶母液回收工藝改進的研究

摘要：通過實驗，對滲透汽化膜技術應用于磷霉素鈉結晶母液回收過程進行了可行性研究，通過了質量考察和工藝穩定性考察，達到了節能減排、節約資源、降低成本的目的；確定了膜效率、膜壽命、真空排汽量、冷凝面積、冷媒入口溫度、冷媒出口溫度、冷媒循環量、常壓蒸餾裝置等關鍵工藝、設備、公用工程參數，為大規模工業化應用提供了設計依據；在制藥領域具有廣泛的推廣價值。

關鍵詞：磷霉素鈉；結晶；母液；無水乙醇；滲透汽化。

中圖分類號：TQ465 文獻標識碼：A文章編號：1674-098X(2011)03(a)-0000-00

1 前言

磷霉素是一種新型廣譜抗菌素，其殺菌作用機理是抑制細菌細胞壁粘肽合成的早期。經臨床和藥理學研究證明磷霉素對大多數革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌都有較強的殺菌作用，并能通過血腦屏障進入腦脊液中，具有無抗原性、毒性小、化學穩定性好等優點，適用于內科、兒科、五官科、泌尿科等。

1967年美國默沙東和西班牙CEPA公司在土壤鏈絲菌中發現磷霉素；1975年在西班牙首先投入工業化生產；之后，意大利和德國也陸續開始了工業化生產；1980年明治公司的產品在日本上市。

目前磷霉素主要有4個品種，分別是磷霉素鈉、磷霉素鈣、磷霉素氨丁三醇、磷霉素芐胺。我國磷霉素系列品種近5年的市場銷量約為800噸/年，其中磷霉素鈉占70％以上。

磷霉素鈉[(-)-順-1，2-環氧丙基磷酸鈉]的主要生產過程是左旋磷霉素-右旋-α-苯乙胺與氫氧化鈉反應，經游離、分層、脫色、在無水乙醇中析出結晶、固液分離得到濕品，再經干燥得到成品。固液分離得到的結晶母液組成為：乙醇95％(w/w)、水4.7％(w/w)、其他（磷霉素鈉、右旋-α-苯乙胺、氫氧化鈉）0.3％(w/w)。磷霉素鈉結晶母液經處理，得到無水乙醇后再用于磷霉素鈉的結晶過程。為降低原料消耗，降低能耗，減少排污，對磷霉素鈉結晶母液回收工藝開展了改進研究，應用新技術，在實驗的基礎上確定了新的工藝，應用于生產中取得了顯著的節能減排、節約資源、降低成本的效果，并且具有廣泛的推廣價值。

2 研究內容

2.1原工藝簡介

磷霉素鈉結晶母液經蒸餾得到乙醇與水的共沸物，共沸體系組成為：乙醇96％(w/w)、水4％(w/w)；為打破共沸平衡，用乙二醇和醋酸鉀為原料采用加鹽萃取蒸餾方法，得到無水乙醇，體系組成為：乙醇≥99.5％(w/w)、水≤0.5％(w/w)；吸水后的乙二醇和醋酸鉀的混合物經蒸餾脫水后重復利用。

經剖析，該工藝在回收無水乙醇過程中存在如下弊端：

（1）乙醇的回收率低因萃取劑乙二醇在吸水后落塔過程中會夾帶少量乙醇，接下去對含水的乙二醇進行蒸餾脫水的過程中這部分被夾帶的乙醇將隨水被蒸出，進而排放，由此導致乙醇的回收率低。

（2）醋酸鉀消耗為使乙二醇吸水后容易落塔，需要向其中加入適量的醋酸鉀，以增加其密度，經長期反復使用后，醋酸鉀將不再均勻地分散在乙二醇中，而是呈粘稠狀沉淀在容器的底部，此時必須淘汰或進行相應的處理，由此導致醋酸鉀消耗。

（3）乙二醇消耗上述呈粘稠狀沉淀在容器底部的醋酸鉀被淘汰或進行相應的處理時，導致其所吸附的乙二醇消耗。

（3）蒸汽消耗高因需要將乙醇和水的共沸物完全汽化，需要提供的相變潛熱多，導致蒸汽消耗高；對吸水后的乙二醇和醋酸鉀的混合物蒸餾脫水也需要消耗蒸汽。

（4）排污高上述乙醇、醋酸鉀及乙二醇的消耗實際上就是排污。

2.2研究方向

滲透汽化膜技術是一種新興的分離技術，其原理是利用有機混合物中各組分在膜中的溶解度（熱力學性質）和擴散速度（動力學性質）的差異所導致的擴散通過膜的速度不同，并通過抽真空或載氣吹掃的方式將通過膜的滲透物快速轉移，以維持膜后側較低的組分分壓，從而在膜兩側建立較大的組分分壓差，在這種化學位梯度產生的動力推動下，易滲透組分得以不斷透過膜，在滲透物中的濃度增加，難滲透組分在料液中的濃度增加，從而實現混合物的分離。滲透汽化膜在應用于脫出有機溶劑中少量或微量水方面，依靠膜的選擇性，使水分子優先滲透通過膜，在真空作用下汽化，然后冷凝，大多數物料并不發生相變，因此與傳統的蒸餾技術相比具有明顯的節能效果。

本項研究的方向是探索將滲透汽化膜技術應用于由磷霉素鈉結晶母液回收無水乙醇的可行性并為工業化應用提供設計依據，進而在生產中應用，達到節能減排降耗，提高產品競爭力的目的。

2.3實驗內容

實驗原料：磷霉素鈉結晶母液；

實驗裝置1：304不銹鋼制常壓蒸餾裝置1套；

實驗裝置2：包含200m2膜的滲透汽化裝置1套；

實驗步驟1：用實驗裝置1由磷霉素鈉結晶母液制備乙醇和水的共沸物；

實驗步驟2：用實驗裝置2由實驗步驟1所得乙醇和水的共沸物制備無水乙醇；

實驗步驟3：用實驗步驟2所得無水乙醇制備磷霉素鈉；

實驗周期：自2007年4月始，連續運行3年（期間有正常的設備保養、維護時間）。

2.4工藝考察

2.4.1質量考察

因滲透汽化有機膜組件是由膜支撐物、底膜、表面復合膜、膜組件的密封材料及框架等組成的，為確保藥品質量，對膜組件的各組成部分分別進行了溶出度考察；將采用滲透汽化膜裝置制得的無水乙醇用于結晶過程得到的磷霉素鈉產品進行了常規質量檢驗、雜質檢驗和加速實驗穩定性考察。經上述考察，證明采用滲透汽化膜裝置由磷霉素鈉結晶母液制得的無水乙醇再用于磷霉素鈉結晶過程對磷霉素鈉的質量無不良影響。

2.4.2工藝穩定性考察

在滲透汽化膜裝置正常運行期間，按1次/2小時取樣檢驗，所得無水乙醇中水含量均≤0.5％(w/w)，證明工藝穩定可靠。

2.4.3膜效率考察

經連續運行考察，滲透汽化膜的脫水效率為93.75g／(m2#8226;小時)。

2.4.4膜壽命考察

經連續運行滲透汽化膜裝置，前6臺膜組件的膜壽命在8～10個月，后10臺膜組件的膜壽命在14～16個月，平均壽命在14個月。

2.4.5其他影響因素考察

2.4.5.1堿性物質對膜的破壞作用

在運行中發現，常壓蒸餾裝置的穩定運行是滲透汽化膜裝置穩定運行的必要條件，一旦常壓蒸餾有液泛現象，滲透汽化膜就會發生泄漏，這是因為常壓蒸餾發生液泛將導致磷霉素鈉結晶母液中的堿性物質（磷霉素鈉、氫氧化鈉、右旋-α-苯乙胺）進入滲透汽化膜裝置，進而造成底膜和復合膜被腐蝕破壞。

2.4.5.2冷凝效果對滲透汽化膜裝置的效率、乙醇回收率及排污的影響

在運行中發現，透過膜的滲透蒸汽必須被快速冷凝，否則會出現以下3個方面的不良后果：

（1）滲透汽化膜裝置的效率降低水分子透過膜的動力是膜兩側的水蒸汽分壓差，壓差越大，透水效率越高；壓差越小，透水效率越低。如果不能快速將透過膜的滲透蒸汽冷凝，透過側的水蒸汽分壓就將升高，相應水分子滲透通過膜的動力減小，當膜兩側的水蒸汽分壓相同時，水分子滲透通過膜的動力為零，水分子將不再透過膜。

（2）乙醇回收率降低透過膜的組分含乙醇30～40％(w/w)、含水60～70％(w/w)，若不能快速冷凝為液體，將被真空帶到空氣中，造成乙醇流失，由此導致乙醇的回收率降低。

（3）排污增加乙醇被帶到空氣中，將造成空氣的污染。

2.5為工業化應用提供設計依據

經上述考察，確定了膜效率、膜壽命、真空排汽量、冷凝面積、冷媒入口溫度、冷媒出口溫度、冷媒循環量、常壓蒸餾裝置等關鍵工藝、設備、公用工程參數，為大規模工業化應用提供了設計依據。

3 效果評價

3.1指標對比

新工藝與原工藝運行數據及成本見表1：

表1—新工藝與原工藝各消耗指標及運行成本

3.2效益分析

3.2.1經濟效益

由表1可見，新工藝與原工藝相比，從磷霉素鈉結晶母液中回收無水乙醇的運行成本降低617.11元／噸。

3.2.2環境效益

經統計，新工藝與原工藝相比，從磷霉素鈉結晶母液中回收無水乙醇的過程中減少COD排放0.15噸/噸。

4 結語

將滲透汽化膜技術用于由磷霉素鈉結晶母液回收無水乙醇工藝可行，經濟效益和環境效益顯著，并且對于需要使用無水乙醇作溶劑，然后再由母液回收無水乙醇，以達到重復利用的其他藥品的生產工藝的改進具有廣泛的推廣價值。

參考文獻

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