維生素C生產(chǎn)中離子交換系統(tǒng)優(yōu)化及經(jīng)濟(jì)效益報告

□文/袁紅樓 劉 沖

（河北維爾康制藥有限公司 河北·石家莊）

一、簡介

離子交換系統(tǒng)是一種特殊的吸附過程，即溶液與離子交換樹脂間交換離子的過程。被吸附的離子從溶液中分出而被吸附在離子交換樹脂上，被交換的離子則從離子交換樹脂中分出而進(jìn)入溶液中。該系統(tǒng)被廣泛地應(yīng)用于抗生素的提取、有機(jī)化合物與無機(jī)化合物的精制與分離。

我公司的主要產(chǎn)品是維生素C，離子交換系統(tǒng)在提取車間的主要作用是將古龍酸鈉溶液通過離子交換樹脂轉(zhuǎn)型為古龍酸溶液，然后通過鹽酸再將樹脂再生，再生的樹脂可以進(jìn)行重復(fù)使用，而鹽酸消耗的高低以及再生過程中水的消耗決定了VC生產(chǎn)成本的高低。在VC行業(yè)競爭日益激烈，利潤空間不斷壓縮的殘酷市場面前，企業(yè)要想存活發(fā)展，只有不斷通過在生產(chǎn)中進(jìn)行創(chuàng)新，將生產(chǎn)過程最優(yōu)化，降低成本。

通過4個月的時間，我們完成了從數(shù)據(jù)收集到實際生產(chǎn)應(yīng)用的全過程，新的交換再生工藝的實施，將我部鹽酸生產(chǎn)單耗從2.6降為2.07，鹽酸利用率提高到99%，系統(tǒng)水耗下降了33%，樹脂再生周期縮短了13%，樹脂再生效果得到了明顯改善，料液質(zhì)量出現(xiàn)了質(zhì)的變化。據(jù)統(tǒng)計，本次技改項目完成后，年創(chuàng)造效益500多萬元，生產(chǎn)成本得到了大幅度降低，大大增強(qiáng)了公司競爭力。

二、技術(shù)原理

樹脂交換以及再生原理：

該反應(yīng)式是樹脂吸附陽離子的可逆反應(yīng)式，當(dāng)樹脂在進(jìn)行交換時，反應(yīng)式平衡向左邊移動，當(dāng)樹脂再生時反應(yīng)平衡向右邊移動，而反應(yīng)式向那個方向移動，取決于反應(yīng)式兩邊哪邊的推動力大。

三、技術(shù)改進(jìn)措施

在上述理論的基礎(chǔ)上，歷時4個月的時間，我們進(jìn)行了一系列的試驗與實際生產(chǎn)驗證，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)行工藝不適合我部所使用的陽離子樹脂的特性，導(dǎo)致鹽酸的消耗與實際酸耗存在差距、系統(tǒng)水的消耗高于最優(yōu)狀態(tài)、生產(chǎn)周期長等不足。因此，對提取車間現(xiàn)行鹽酸再生工藝流程進(jìn)行改進(jìn)，如圖1所示。即將原來廢酸通過廢酸罐回收再利用的工藝改為交換柱串柱走酸，新工藝的實施保證主交換柱未利用完全的鹽酸可以馬上被副交換柱所吸附，同時副柱出口液的酸濃度小于0.15%，使鹽酸的利用率從75%提高到99%。（圖1）

圖1

為確保新工藝的最優(yōu)化，我們又針對適合新工藝的進(jìn)酸濃度、流速、進(jìn)酸體積進(jìn)行了最優(yōu)化的正交實驗，保證進(jìn)酸量既可以完全再生主交換柱，同時副交換柱的排放酸濃度小于0.15%。通過實驗最終確定進(jìn)酸工藝為30%的鹽酸使用量為5噸，濃度為7%，進(jìn)酸速率為樹脂體積的1.2倍速。

四、成效報告

（一）新舊工藝用酸量比較。在生產(chǎn)條件完全相同的前提下，對新舊工藝樹脂交換進(jìn)行了對比，具體數(shù)據(jù)如表1所示。（表1）可以看出，在樹脂交換量基本一致的前提下，新工藝再生同樣的樹脂時平均每個交換柱節(jié)省鹽酸2噸。

表1

在保證產(chǎn)量、質(zhì)量與原有工藝一致的前提條件下，鹽酸消耗每季度的對比圖如圖2所示。可以看出，我部所使用的鹽酸量出現(xiàn)了大幅度的下降趨勢。（圖2）

圖2 新舊工藝對比圖

（二）生產(chǎn)效益。在交換能力沒有變化的情況下，平均再生1m3的樹脂節(jié)省30%的鹽酸0.07m3。按我公司年產(chǎn)2萬噸VC，再生樹脂173，917m3，在新工藝實施的一年中，共節(jié)省31.5%的鹽酸12，174m3，鹽酸平均價格按450元/噸計算，共節(jié)省資金547萬元。

新工藝實施后，樹脂的清洗再生效果得到了大幅度的提高，料液質(zhì)量出現(xiàn)了明顯提升，交換系統(tǒng)的鹽酸單耗在國內(nèi)外Vc行業(yè)處于領(lǐng)先水準(zhǔn)，同時，交換系統(tǒng)的水系統(tǒng)消耗量也得到了有效控制。■