CN101928020A - 连续化结晶药用芒硝的制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续化结晶药用芒硝的制造工艺，在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下将井下输送的一定浓度原硝水经三级管道过滤器除去机械杂质、八级离子交换器精制纯化处理得到极低杂质含量的精硝水，输入连续化结晶工艺系统，经多级串联离心机进行连续固—液分离，最后经过自动化包装系统进行包装，得到符合中国药典医药级的芒硝。

Description

连续化结晶药用芒硝的制造工艺

所属技术领域：

本发明属于精细化学品加工领域。

背景技术：

十水硫酸钠就是芒硝，芒硝(Na₂SO₄·10H₂O)，英文名称：hydrous Thenardite。含结晶水55.9％，硫酸钠44.1％。纯矿物含Na₂O 19.3％，SO₃ 24.8％。单斜晶系，通常呈粒状、块状，也有呈皮壳状或被膜状。无色透明，杂质将其染成灰、灰绿、淡黄、乳白、黑色等。玻璃光泽。条痕白色。硬度1.5～2.0。比重1.48。有微苦咸味。在100℃时失去结晶水。在干燥空气中逐渐失水而转变为白色粉末状无水芒硝，燃烧时火焰现深黄色。溶于水和甘油而不溶于乙醇。而无水硫酸钠也称无水硝、无水芒硝、元明粉；白色细粒结晶或粉末，易溶于水，有吸湿性，无臭，无毒，药用芒硝主要是以晶体的形式运用于医药领域。

药用芒硝的性质：

产品性状：药用芒硝(Na₂SO₄·10H₂O)为棱柱状、长方形或不规则块状及粒状。无色透明或类白色半透明。质脆、易碎。断面呈玻璃样光泽。无臭、味咸。

产品功能与主治：

1、产品功能与主治：泻热通便、润燥软坚、清火消肿。用于实热便秘，大便燥结，积滞腹痛，外治乳痛，痔疮肿痛。

2.外用热敷，消炎去肿。

3.质量指标：药用芒硝(精硝)国家标准：

在中国专利号CN101041444A中介绍了用盐水溶液冷冻结晶分离芒硝(硫酸钠)的方法，它经过调节PH值、预冷、控制结晶温度在0-10℃、分离、再结晶，制成成品。该方法采用的工艺流程实际上是先将硝水制成含结晶水的芒硝，然后再脱除芒硝中的游离水，最后得到含结晶水的芒硝生产工艺流程；采用该工艺方法制造含结晶水的芒硝其能耗高，芒硝纯度也不高，同时不利于大规模生产。

在中国专利号97116654.4中介绍一种冷冻结晶生产含结晶水的芒硝的生产方法，它经过脱卤、浓缩、滩晒、收集、除杂等工艺流程，该方法主要采用冷却浓缩、晒制的方法，且热天温度控制18℃，冬春季节控制在10℃，其目的是这样一步法结晶制造含结晶水的芒硝，但是，这样制造出的芒硝纯度不高，而且需要采收场地大等不利因数，同时要想年产数十万吨的可能性很小。

在中国专利号：2008100446515中介绍了一种高纯度特种芒硝的制造方法，它采用了物理和化学的方法处理含有各种杂质的硝水，与本发明中精制纯化硝水的方法有较大的区别，为了提高处理的效率，本发明不需要硝水澄清池，直接经过过滤除去机械杂质。同时采用絮凝剂和沉淀剂迅速将硝水里的钙镁等金属化合物沉淀和澄清除去。

发明内容：

本发明的目的是研究一种连续化结晶药用芒硝的制造工艺，使其能够克服现有药用芒硝生产技术的缺点，传热、传质效率高、能耗低，有利于规模化的生产；克服芒硝生产工艺流程中储存设备过多等缺点，使生产工艺流程缩短。

连续化结晶药用芒硝的制造工艺，在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下将井下输送的一定浓度原硝水经多级管道过滤器除去机械杂质、多级离子交换精制纯化处理得到极低杂质含量的精硝水后，输入连续化结晶工艺系统，经多级串联离心机进行连续固—液分离，得到医药级的芒硝，其具体制造工艺如下：

1、在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下从矿井下输出的原硝水的工艺流程管道中经三级管道过滤器除去机械杂质。经过初级管道过滤器除去1mm以上的机械杂质，经过次级管道过滤器除去0.1mm以上的机械杂质，经过三级管道过滤器除去1um以上的机械杂质。

2、在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下将1)处理后的硝水，经过8级离子交换器处理除去硝水中的钙、镁等离子以及铁、砷、铅、镉、锑等重金属离子，使其砷、铅、镉、锑等金属离子在硝水中的总含量在0.5ppm，从而得到精制的芒硝水。

3、在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下将2)精制纯化后的精硝水泵入连续化结晶系统，在其中精硝水与1-3℃的冷水进行热交换，形成含有10-20％硫酸钠晶体的过饱和溶液——晶浆；晶浆从结晶器的底部输入，晶体在结晶器内长大到0.5-1.2mm，从而形成35-40％的晶浆，然后将晶浆输入稠厚器，含硫酸钠的饱和溶液清液又返回热交换器进一步参与循环冷却，这样就实现了医药芒硝的连续化结晶工艺。

4、在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下将3)得到35-40％的晶浆输入稠厚器，在其中继续使晶浆混合液中的芒硝晶体浓度增到50-80％其清液从稠厚器的顶部返回矿井继续使用，在稠厚器形成的高浓度芒硝晶体的混合液输入多级串联离心机脱水。

5、在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下将4)得到的高浓度芒硝晶体混合液输入多级串联离心机连续脱水工艺流程，高浓度的晶浆混合液经过初级离心机脱水后，形成含自由水2-3％的晶浆混合液，然后将其输入次级离心机脱水，形成含自由水0.2-0.3％的医药芒硝。

6、在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下将5)得到含自由水为0.2-0.3％的医药级芒硝晶体，输入自动化包装系统进行包装、检验、入库、销售。

本发明的连续化结晶药用芒硝的制造工艺具有以下特点：

1、粘附在热交换器的内壁、结晶器内壁的芒硝晶体少，减少了清理时间。传热效率高，达到控制好硝液过饱和度，生成的晶体粒度大且均匀，结晶生产高效连续化提高了生产效率。

2、采用AK液体平衡流量计的调控，控制调节原硝水、精制硝水的体积流量。

3、采用DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控控制原硝水的硫酸钠浓度。

4、采用结晶器能够在很短的时间之内时间晶体长大到0.5-1.2mm。

5、采用晶体稠厚器在很短的时间之内使晶浆浓度提高到50-80％，

6、采用连续化离心脱水技术，提高药用芒硝的产能。

本发明采用管道过滤器的目的，一方面除去原硝水沉降池，另一方面也缩短了工艺流程，降低了生产运营成本。

本发明采用离子交换器的目的，一方面使精制芒硝水中除钠离子以外的各种金属离子含量降到最低，另一方面是不加入除去钙、镁等离子以及铁、砷、铅、镉、锑等重金属离子使用的添加剂，降低运营成本，同时工艺流程缩短到以前工艺流程的50％，以及减少各种超大型储罐多达10台套。

采用结晶器，一方面提高生产效率，另一方面降低能源消耗。因为在连续结晶系统中，必须使竟将混合液的温度保持在8-10℃，只有这样才能使芒硝晶体的浓度保持在稳定的状态，有利于芒硝饱和液的结晶。

本发明完全打破以往药用芒硝的生产方式，采用连续化结晶芒硝的制造工艺流程，通过采用DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控系统、管道过滤系统、离子交换系统、连续结晶系统、以及连续离心脱水系统等工艺流程，不仅提高了药用芒硝的产能、而且还缩短药用芒硝的生产工艺流程，同时还提高药用芒硝的产品纯度，降低生产运营成本。

本发明的连续化结晶药用芒硝的制造工艺，是在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下将井下输送的35.8-36.2％浓度原硝水经三级管道过滤器除去机械杂质、八级离子交换器精制纯化处理得到极低杂质含量的精硝水，输入连续化结晶工艺系统，在连续化结晶系统中有热交换器、结晶器和稠厚器等设备，精制硝水在热交换器中与1-3℃的冷水进行热交换，形成含有10-20％硫酸钠晶体的过饱和溶液——晶浆；晶浆从结晶器的底部输入，晶体在结晶器内长大到0.5-1.2mm，从而形成35-40％的晶浆，然后将晶浆输入稠厚器，含硫酸钠的饱和溶液清液又返回热交换器进一步参与循环冷却，这样就实现了医药芒硝的连续化结晶工艺，然后将35-40％的晶浆输入稠厚器，在其中继续使晶浆混合液中的芒硝晶体浓度增到50-80％其清液从稠厚器的顶部返回矿井继续使用，在稠厚器形成的高浓度芒硝晶体的混合液输入多级串联离心机脱水，高浓度的晶浆混合液经过初级离心机脱水后，形成含自由水2-3％的晶浆混合液，然后将其输入次级离心机脱水，形成含自由水0.2-0.3％产品纯度高的医药芒硝晶体，输入自动化包装系统进行包装、入库。

DCS系统是项目分散控制系统的英文缩写，是一种控制领域的“混合功能型”控制系统，可实现数据采集、过程控制、顺序控制等实时任务。之所以称为“混合功能型”控制系统，是因为系统在进行功能设计时，除保留了常规DCS系统强大的模拟量处理和回路控制功能，还兼具快速逻辑控制功能及更高的系统实时性性能。

附图说明：

附图1为本发明工艺流程简图。

具体实施方式

下面对本发明工艺作进一步的详述。

实施例1：在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下将井下输送的35.8％浓度原硝水经三级管道过滤器除去机械杂质、八级离子交换器精制纯化处理得到极低杂质含量的精硝水，后输入连续化结晶工艺系统，在连续化结晶系统中有热交换器、结晶器和稠厚器等设备，精制硝水在热交换器中与1℃的冷水进行热交换，形成含有20％硫酸钠晶体的过饱和溶液——晶浆；晶浆从结晶器的底部输入，晶体在结晶器内长大到平均粒径为0.5mm，从而形成35％的晶浆，其上部含硫酸钠的饱和溶液清液从溢流口又返回热交换器进一步参与循环冷却，这样就实现了医药芒硝的连续化结晶工艺，然后将35％的晶浆输入稠厚器，在其中继续使晶浆混合液中的芒硝晶体浓度增到50％，其清液从稠厚器的顶部返回矿井继续使用，在稠厚器形成的高浓度芒硝晶体的混合液输入多级串联离心机脱水，高浓度的晶浆混合液经过初级离心机脱水后，形成含自由水3％的晶浆混合液，然后将其输入次级离心机脱水形成含自由水0.25％以下的医药芒硝晶体，输入自动化包装系统进行包装入库。得到药用芒硝检测各种数据见表1。

实施例2：

在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下将井下输送的36.2％浓度原硝水经三级管道过滤器除去机械杂质、八级离子交换器精制纯化处理得到极低杂质含量的精硝水，输入连续化结晶工艺系统，在连续化结晶系统中有热交换器、结晶器和稠厚器等设备，精制硝水在热交换器中与1℃的冷水进行热交换，形成含有20％硫酸钠晶体的过饱和溶液——晶浆混合液；晶浆从结晶器的底部输入，晶体在结晶器内长大到平均粒径为1.2mm，从而形成40％的晶浆，其上部含硫酸钠的饱和溶液清液从溢流口又返回热交换器进一步参与循环冷却，这样就实现了医药芒硝的连续化结晶工艺，然后将40％的晶浆输入稠厚器，在其中继续使晶浆混合液中的芒硝晶体浓度增到80％其清液从稠厚器的顶部返回矿井继续使用，在稠厚器形成的高浓度芒硝晶体的混合液输入多级串联离心机脱水，高浓度的晶浆混合液经过初级离心机脱水后，形成含自由水2.5％的晶浆混合液，然后将其输入次级离心机脱水，形成含自由水0.2％的医药芒硝晶体，输入自动化包装系统进行包装入库。得到药用芒硝检测数据见表1。

实施例3：

在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下将井下输送的26％浓度原硝水经三级管道过滤器除去机械杂质、八级离子交换器精制纯化处理得到极低杂质含量的精硝水，输入连续化结晶工艺系统，在连续化结晶系统中有热交换器、结晶器和稠厚器等设备，精制硝水在热交换器中与3℃的冷水进行热交换，形成含有15％硫酸钠晶体的过饱和溶液——晶浆；晶浆从结晶器的底部输入，晶体在结晶器内长大到平均粒径为0.8mm，从而形成37％的晶浆，其上部含硫酸钠的饱和溶液清液从溢流口又返回热交换器进一步参与循环冷却，这样就实现了医药芒硝的连续化结晶工艺，然后将37％的晶浆输入稠厚器，在其中继续使晶浆混合液中的芒硝晶体浓度增到60％其清液从稠厚器的顶部返回矿井继续使用，在稠厚器形成的高浓度芒硝晶体的混合液输入多级串联离心机脱水，高浓度的晶浆混合液经过初级离心机脱水后，形成含自由水2.8％的晶浆混合液，然后将其输入次级离心机脱水，形成含自由水0.3％的医药芒硝晶体，输入自动化包装系统进行包装、检验、入库、销售。得到药用芒硝检测数据见表1。

实施例4：

在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下将井下输送的25.9％浓度原硝水经三级管道过滤器除去机械杂质、八级离子交换器精制纯化处理得到极低杂质含量的精硝水，输入连续化结晶工艺系统，在连续化结晶系统中有热交换器、结晶器和稠厚器等设备，精制硝水在热交换器中与2℃的冷水进行热交换，形成含有18％硫酸钠晶体的过饱和溶液——晶浆；晶浆从结晶器的底部输入，晶体在结晶器内长大到平均粒径为1.0mm，从而形成38％的晶浆，其上部含硫酸钠的饱和溶液清液从溢流口又返回热交换器进一步参与循环冷却，这样就实现了医药芒硝的连续化结晶工艺，然后将38％的晶浆输入稠厚器，在其中继续使晶浆混合液中的芒硝晶体浓度增到73％其清液从稠厚器的顶部返回矿井继续使用，在稠厚器形成的高浓度芒硝晶体的混合液输入多级串联离心机脱水，高浓度的晶浆混合液经过初级离心机脱水后，形成含自由水2.9％的晶浆混合液，然后将其输入次级离心机脱水，形成含自由水0.28％的医药芒硝晶体，输入自动化包装系统进行包装、检验、入库、销售。得到药用芒硝检测数据见表1。

实施例5：

在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下将井下输送的26.1％浓度原硝水经三级管道过滤器除去机械杂质、八级离子交换器精制纯化处理得到极低杂质含量的精硝水，输入连续化结晶工艺系统，在连续化结晶系统中有热交换器、结晶器和稠厚器等设备，精制硝水在热交换器中与3℃的冷水进行热交换，形成含有10-20％硫酸钠晶体的过饱和溶液——晶浆；晶浆从结晶器的底部输入，晶体在结晶器内长大到平均粒径为0.9mm，从而形成36％的晶浆，其上部含硫酸钠的饱和溶液清液从溢流口又返回热交换器进一步参与循环冷却，这样就实现了医药芒硝的连续化结晶工艺，然后将35-40％的晶浆输入稠厚器，在其中继续使晶浆混合液中的芒硝晶体浓度增到69％其清液从稠厚器的顶部返回矿井继续使用，在稠厚器形成的高浓度芒硝晶体的混合液输入多级串联离心机脱水，高浓度的晶浆混合液经过初级离心机脱水后，形成含自由水2.4％的晶浆混合液，然后将其输入次级离心机脱水，形成含自由水0.2％的医药芒硝晶体，输入自动化包装系统进行包装、检验、入库、销售。得到药用芒硝检测数据见表1。

实施例6：在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下将井下输送的26％浓度原硝水经三级管道过滤器除去机械杂质、八级离子交换器精制纯化处理得到极低杂质含量的精硝水，输入连续化结晶工艺系统，在连续化结晶系统中有热交换器、结晶器和稠厚器等设备，精制硝水在热交换器中与2℃的冷水进行热交换，形成含有18％硫酸钠晶体的过饱和溶液——晶浆；晶浆从结晶器的底部输入，晶体在结晶器内长大到平均粒径为0.7mm，从而形成39％的晶浆，其上部含硫酸钠的饱和溶液清液从溢流口又返回热交换器进一步参与循环冷却，这样就实现了医药芒硝的连续化结晶工艺，然后将39％的晶浆输入稠厚器，在其中继续使晶浆混合液中的芒硝晶体浓度增到71％其清液从稠厚器的顶部返回矿井继续使用，在稠厚器形成的高浓度芒硝晶体的混合液输入多级串联离心机脱水，高浓度的晶浆混合液经过初级离心机脱水后，形成含自由水2.7％的晶浆混合液，然后将其输入次级离心机脱水，形成含自由水0.26％的医药芒硝晶体，输入自动化包装系统进行包装、检验、入库、销售。得到药用芒硝检测数据见表1。

表1

Claims (4)

1.连续化结晶药用芒硝的制造工艺，在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下将井下输送的一定浓度原硝水经多级管道过滤器除去机械杂质、多级离子交换精制纯化处理得到极低金属离子杂质含量的精硝水，输入连续化结晶工艺系统，经多级串联离心机进行连续固—液分离，得到医药级的芒硝，其具体制造工艺如下：

1)、在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下从矿井下输出的原硝水的工艺流程管道中经多级管道过滤器除去机械杂质；

2)、在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下将1)处理后的硝水，经过多级离子交换器处理除去硝水中的钙、镁、氯离子以及铁、砷、铅、镉、锑等重金属离子，使其砷、铅、镉、锑金属离子在硝水中的总含量在0.5ppm，从而得到精制的芒硝水；

3)、在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下将2)精制纯化后的精硝水泵入连续化结晶系统，在其中精硝水与1-3℃的冷水进行热交换，形成含有10-20％硫酸钠晶体的过饱和溶液——晶浆；晶浆从结晶器的底部输入，晶体在结晶器内长大到0.5-1.2mm，从而形成35-40％的晶浆，然后将晶浆输入稠厚器，含硫酸钠的饱和溶液清液又返回热交换器进一步参与循环冷却，这样实现医药芒硝的连续化结晶工艺；

4)、在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下将3)得到35-40％的晶浆输入稠厚器，在其中继续使晶浆混合液中的芒硝晶体浓度增到50-80％，其清液从稠厚器的顶部返回矿井继续使用，在稠厚器形成的高浓度芒硝晶体的混合液输入多级串联离心机脱水；

5)、在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下将4)得到的高浓度芒硝晶体混合液输入多级串联离心机连续脱水工艺流程，高浓度的晶浆混合液经过初级离心机脱水后，形成含自由水2-3％的晶浆混合液，然后将其输入次级离心机脱水，形成含自由水0.2-0.3％的医药芒硝；

6)、在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下将5)得到含自由水为0.2-0.3％的医药级芒硝晶体。

2.根据权利要求1所述连续化结晶药用芒硝的制造工艺，其特征在于，采用多级管道过滤系统为三级管道过滤器，经过初级管道过滤器除去1mm以上的机械杂质，经过次级管道过滤器除去0.1mm以上的机械杂质，经过三级管道过滤器除去1um以上的机械杂质。

3.根据权利要求1所述连续化结晶药用芒硝的制造工艺，其特征在于，所述用于离子交换器是直接安装在工艺流程的管道上，共有8级离子交换器，即一级阳离子交换器→二级阳离子交换器→三级阳离子交换器→一级阴离子交换器→四级阳离子交换器→五级阳离子交换器→六级阳离子交换器→二级阴离子交换器。

4.根据权利要求1所述连续化结晶药用芒硝的制造工艺，其特征在于DCS自动化监控系统稳定控制原硝水的浓度在35.8-36.2％。

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