CN105061258B - 一种从 7‑act 结晶母液中回收氟硼酸盐和溶剂的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种从7‑ACT结晶母液中回收氟硼酸盐和溶剂的方法及系统，该方法包括步骤如下：(1)将7‑ACT结晶母液调节pH为6.5～8.0，蒸馏；(2)蒸馏蒸出的蒸汽经冷凝后加入萃取剂进行萃取；萃取后的有机相精馏得溶剂和萃取剂，水相回收循环利用；(3)蒸馏后剩余的7‑ACT结晶母液自然冷却后，加入晶种，结晶析出固体，固液分离，固体经洗涤得氟硼酸铵盐，液体与步骤(1)中的7‑ACT结晶母液合并循环利用。本发明还提供实现上述方法的系统。本发明可实现全工艺零排放的目的，具有操作简单，收率高，成本低等优点。

Description

一种从7-ACT结晶母液中回收氟硼酸盐和溶剂的方法及系统

技术领域

本发明涉及一种回收氟硼酸盐和溶剂的方法，尤其是一种从7-ACT结晶母液中回收氟硼酸盐和溶剂的方法。

背景技术

头孢曲松钠是第三代头孢菌素类中的长效抗生素药物，它对许多革兰氏阳性菌、阴性菌和厌氧菌有杀菌作用，而且对细菌产生的大多数β–内酰胺酶高度稳定，从而增强了其抗菌作用。目前，头孢曲松钠在临床上应用广泛，是国家批准的22种临床应用的头孢类抗生素制剂品种之一。

目前合成头孢曲松钠的方法多以7-ACA(3-乙酰氧甲基-5-硫-7-氨基-8-氧-1-氮杂二环辛-2-烯-2羧酸)和TTZ(三嗪环)为原料经缩合反应生成7-ACT(7-氨基头孢三嗪)，然后用7-ACT与AE活性酯(2-甲氧亚氨基-2-(2-氨基-4-噻唑基)-(z)-硫代乙酸苯并噻唑酯)在有机溶剂中反应生成头孢曲松，加入成盐剂，最后结晶出来得到头孢曲松钠。而7-ACT的合成多是以乙腈作为反应溶剂，在三氟化硼乙腈络合物的催化下反应得到。而在有机合成中，反应溶剂自身不与反应物发生化学反应，仅为整个反应提供环境，所以，反应溶剂的使用量极大。由于乙腈与水互溶，反应后续的回收困难，回收成本高，不少企业将废液转移至他处或直接排放，导致严重的环境污染。同时此过程还会产生大量的氟硼酸盐和废水，引起水体的COD和氨氮值升高，不仅增加了环境保护压力，同时增加了生产成本，降低了生产效益。

中国专利文件CN202052337U公开了一种精馏装置，特别是一种头孢曲松钠母液精馏装置，包括蒸馏塔、精馏塔，其特征是，还包括萃取塔，蒸馏塔塔顶与萃取塔底部连接，萃取塔顶部与精馏塔底部连接。该装置虽然可以达到回收乙腈的目的，但氟硼酸盐留在釜残中被排放，水相得不到回收套用即排放到环境中，引起水体中的氨氮值严重超标，污染了环境。因此，研究开发出可以将副产物都回收再利用的方法是亟待解决的问题，同时可大幅减少废物的排放量，符合循环经济的要求，具有重要的社会和经济意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种从7-ACT结晶母液中回收氟硼酸盐和溶剂的方法及系统，该方法达到了全工艺零排放的目的，符合绿色、环保和可持续发展的经济增长模式。

术语说明：

7-ACT结晶母液：7-ACA与三嗪环在三氟化硼乙腈络合物的催化条件下反应，然后加入氨水结晶，所有的混悬液经过离心机固液分离之后得到的残余液即为7-ACT结晶母液。主要成分为乙腈、水、氟硼酸根离子、氨根离子。7-ACT结晶母液的制备可以参考文献“7-ACT生产工艺的优化与头孢曲松钠质量的提高”(科技创新报2014No.22)、“头孢曲松钠中间体7-ACT生产工艺优化”(海峡药学2011年第23卷第11期)等。

本发明的技术方案如下：

一种从7-ACT结晶母液中回收氟硼酸盐和溶剂的方法，包括步骤如下：

(1)将7-ACT结晶母液调节pH为6.5～8.0，蒸馏；

(2)步骤(1)中蒸馏产生的蒸汽经冷凝后加入萃取剂进行萃取；萃取后的有机相精馏得溶剂和萃取剂，水相回收循环利用；

(3)步骤(1)中蒸馏后剩余的7-ACT结晶母液自然冷却后，加入晶种，结晶析出固体，固液分离，固体经洗涤得氟硼酸铵盐，液体与步骤(1)中的7-ACT结晶母液合并循环利用。

根据本发明，优选的，步骤(1)中调节pH所用的试剂为碱，进一步优选NaOH、KOH或LiOH；

优选的，蒸馏的方式为减压蒸馏，蒸馏压力为-0.05～-0.09MPa，蒸馏温度为50～130℃；

优选的，蒸馏蒸出的蒸汽总量控制在7-ACT结晶母液总量的70～80％，进一步优选75％。蒸馏所用设备为蒸发器。

根据本发明，优选的，步骤(2)中冷凝的温度为-10～5℃；冷凝所用设备为石墨冷凝器；

优选的，所述的萃取剂为二氯甲烷或氯仿，蒸汽冷凝后得到的物料与萃取剂的质量比为1:2，萃取所用设备为萃取塔；

优选的，精馏所用设备为精馏塔，精馏塔底温度为40～50℃，精馏塔顶温度为25～35℃。精馏塔底得溶剂，精馏塔顶得萃取剂。萃取剂回收循环利用。

根据本发明，优选的，步骤(3)中所述的晶种为氟硼酸铵盐，晶种的加入量为剩余的7-ACT结晶母液中氟硼酸铵盐质量的0.5～2％；

优选的，结晶温度为0～30℃；

优选的，固液分离的方式为过滤。

根据本发明，上述从7-ACT结晶母液中回收氟硼酸盐和溶剂的系统，包括结晶母液罐、蒸发器、结晶器、过滤器、冷凝器、萃取塔和精馏塔；

所述的结晶母液罐与蒸发器连接，所述的蒸发器分别与冷凝器和结晶器连接，所述的冷凝器与萃取塔连接，所述的萃取塔与精馏塔连接；所述的结晶器与过滤器连接；

所述的过滤器的液体出料口与蒸发器的进料口连接，所述的精馏塔的塔顶出料口与萃取塔的进料口连接。

本发明分离得到的溶剂和水相可用循环利用到7-ACT的合成过程。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明通过对7-ACT结晶母液先进行蒸馏，部分分离母液中的溶剂，再通过精馏的方式对溶剂进一步精确分离，使得溶剂回收率和回收质量显著提高。有机相经过萃取分离，显著降低水相中COD含量，同时经过结晶分离氟硼酸铵盐，亦可大量降低水相和分离液体的氨氮值。

2、7-ACT结晶母液中大量氟硼酸根离子通过本发明方法的提取，避免了直接排放引起的环境污染，萃取剂和水相的循环利用，最终实现了全工艺零排放的目的。

3、经过本发明方法，溶剂回收后可重复利用，同时提取物氟硼酸铵盐可以连续用于上游原料生产，提高工业价值，降低生产成本，增加了产品存活率和市场竞争力。

附图说明

图1为本发明从7-ACT结晶母液中回收氟硼酸盐和溶剂的系统的结构示意图。

其中，1、结晶母液罐，2、蒸发器，3、结晶器，4、过滤器，5、冷凝器，6、萃取塔，7、精馏塔。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步阐述，但本发明所保护范围不限于此。

实施例1

如图1所示，一种从7-ACT结晶母液中回收氟硼酸盐和溶剂的系统，包括结晶母液罐1、蒸发器2、结晶器3、过滤器4、冷凝器5、萃取塔6和精馏塔7；

所述的结晶母液罐1与蒸发器2连接，所述的蒸发器2分别与冷凝器5和结晶器3连接，所述的冷凝器5与萃取塔6连接，所述的萃取塔6与精馏塔7连接；所述的结晶器3与过滤器4连接；

所述的过滤器4的液体出料口与蒸发器2的进料口连接，所述的精馏塔7的塔顶出料口与萃取塔6的进料口连接。

本实施例中所述的冷凝器5为石墨冷凝器，所述的过滤器4为板框过滤器。

实施例2

使用实施例1所述系统从7-ACT结晶母液中回收氟硼酸盐和溶剂的方法，步骤如下：

7-ACT结晶母液约3000L加12kg LiOH调节pH至6.8，控制温度在60℃，通过蒸发器2减压蒸馏至蒸出蒸汽的量为母液总量的75％，蒸汽经过石墨冷凝器5后进入萃取塔6。由于7-ACT结晶母液中同时含有水和有机溶剂，刚开始蒸馏为共沸状态，蒸汽中同时含有水和有机溶剂；随着蒸馏的进行，水分被单独蒸馏出来，可循环利用。

蒸馏后剩余7-ACT结晶母液达到一定浓度，然后降至室温，进入结晶器3中，加入100g氟硼酸铵盐作为晶种，控制温度5℃使氟硼酸盐充分结晶析出，然后打入板框过滤器4中进行过滤，固体洗涤，即为氟硼酸铵盐，回收率96.57％，回收产品纯度99.86％，含量97.66％。滤液通过密闭系统转入7-ACT结晶母液罐，补料后进行下一批次的蒸馏。

向萃取塔3中加入萃取剂二氯甲烷进行萃取，有机相转入精馏塔7，水相回收套用。有机相在精馏塔7中经过加热精馏，精馏塔7塔顶温度为31℃，精馏塔7塔底温度为45℃。从精馏塔7底放出溶剂乙腈，水分0.026％，纯度99.92％，回收率95.35％，可套用于7-ACT的合成。从精馏塔7顶得到二氯甲烷转入萃取塔6循环使用。

实施例3

7-ACT结晶母液约3000L加12kgLiOH调节pH至7.2，控制温度在80℃，通过蒸发器2减压蒸馏至蒸出蒸汽的量为母液总量的70％。蒸汽经过石墨冷凝器5后进入萃取塔6。

蒸馏后剩余7-ACT结晶母液降至室温，进入结晶器3中，加入100g氟硼酸铵盐作为晶种，控制温度0℃使氟硼酸铵盐充分结晶析出，然后打入板框过滤器4中进行过滤，固体洗涤，即为氟硼酸铵盐，回收率96.33％，回收产品纯度99.62％，含量98.86％。滤液通过密闭系统转入7-ACT结晶母液罐，补料后进行下一批次的粗蒸。

向萃取塔6中加入萃取剂二氯甲烷进行萃取，有机相转入精馏塔7，水相回收套用于7-ACT合成。有机相在精馏塔7中经过加热精馏，精馏塔7塔顶温度为30℃，精馏塔7塔底温度为41℃。从精馏塔7底放出溶剂乙腈，水分0.032％，纯度99.89％，回收率98.11％，可套用于7-ACT的合成。从精馏塔7塔顶得到二氯甲烷转入萃取塔3继续使用。

实施例4

7-ACT结晶母液约3000L加28kgKOH调节pH至7.0，控制温度在90℃，通过蒸发器2减压蒸馏至蒸出蒸汽的量为母液总量的80％。蒸汽经过石墨冷凝器5后进入萃取塔6。

蒸馏后剩余7-ACT结晶母液降至室温，进入结晶器3中，加入100g氟硼酸铵盐作为晶种，控制温度-10℃使氟硼酸铵盐充分结晶析出，然后打入板框过滤器4中进行过滤，固体洗涤，即为氟硼酸铵盐，回收率97.68％，回收产品纯度99.83％，含量97.13％。滤液通过密闭系统转入7-ACT结晶母液罐，补料后进行下一批次的粗蒸。

向萃取塔6中加入萃取剂二氯甲烷进行萃取，有机相转入精馏塔7，水相回收套用。有机相在精馏塔7中经过加热精馏，精馏塔7塔顶温度为30℃，精馏塔7塔底温度为42℃。从精馏塔7底放出溶剂乙腈，水分0.037％，纯度99.45％，回收率97.13％，可套用于7-ACT的合成。从精馏塔7塔顶得到氯仿转入萃取塔6继续使用。

实施例5

7-ACT结晶母液约3000L加28kgKOH调节pH至7.5，控制温度在110℃，通过蒸发器3减压蒸馏至蒸出蒸汽的量为母液总量的75％。蒸汽经过石墨冷凝器5后进入萃取塔6。

蒸馏后剩余7-ACT结晶母液降至室温，进入结晶器3中，加入100g氟硼酸铵盐作为晶种，控制温度-5℃使氟硼酸铵盐充分结晶析出，然后打入板框过滤器4中进行过滤，固体洗涤，即为氟硼酸铵盐，回收率98.06％，回收产品纯度98.37％，含量96.79％。滤液通过密闭系统转入7-ACT结晶母液罐，补料后进行下一批次的粗蒸。

向萃取塔6中加入萃取剂二氯甲烷进行萃取，有机相转入精馏塔7，水相回收套用。有机相在精馏塔7中经过加热精馏，精馏塔7塔顶温度为32℃，精馏塔7塔底温度为50℃。从精馏塔7底放出溶剂乙腈，水分0.041％，纯度99.05％，回收率98.83％，可套用于7-ACT的合成。从精馏塔7塔顶得到氯仿转入萃取塔6继续使用。

实施例6～11

7-ACT结晶母液约3000L加28kgNaOH调节pH至6.5～8.0，控制温度在100℃，通过蒸发器1减压蒸馏至蒸出蒸汽的量为母液总量的75％。蒸汽经过石墨冷凝器5后进入萃取塔6。

蒸馏后剩余7-ACT结晶母液降至室温，进入结晶器3中，加入100g氟硼酸铵盐作为晶种，控制温度0℃使氟硼酸铵盐充分结晶析出，然后打入板框过滤器4中进行过滤，固体洗涤，即为氟硼酸铵盐，回收率范围为97.0％～99.0％，滤液通过密闭系统转入7-ACT结晶母液罐，补料后进行下一批次的粗蒸。

向萃取塔6中加入萃取剂二氯甲烷进行萃取，有机相转入精馏塔7，水相回收套用。有机相在精馏塔7中经过加热精馏，精馏塔7塔顶温度为30℃，精馏塔7塔底温度为45℃。从精馏塔7底放出溶剂乙腈，套用于7-ACT的合成，回收率范围为97.5％～99.5％。从精馏塔7塔顶得到氯仿转入萃取塔6继续使用。

实施例6～11所得乙腈和氟硼酸盐的质量情况如表1、表2所示：

表1 回收乙腈质量情况

实施例	水分％	纯度％	含量％
				6	0.029	99.12	99.02
7	0.041	99.03	98.79

8	0.036	99.21	99.11
				9	0.029	99.19	99.05
10	0.039	99.26	99.19
				11	0.037	99.31	99.21

表2 回收氟硼酸铵盐质量情况

实施例	纯度％	含量％
			6	99.23	98.89
7	98.76	98.12
			8	98.59	98.56
9	99.05	98.39
			10	99.13	98.76
11	99.42	99.03

根据表1、表2数据可以得出，利用本发明方法回收的乙腈和氟硼酸铵盐均为合格产品，可以达到回收以及循环利用的效果。

Claims (9)

1.一种从7-ACT结晶母液中回收氟硼酸盐和溶剂的方法，包括步骤如下：

（1）用碱将7-ACT结晶母液调节pH为6.5～8.0，蒸馏；

（2）步骤（1）中蒸馏产生的蒸汽经冷凝后加入萃取剂进行萃取，所述的萃取剂为二氯甲烷或氯仿；萃取后的有机相精馏得溶剂和萃取剂，水相回收循环利用；

精馏所用设备为精馏塔，精馏塔底温度为40~50℃，精馏塔顶温度为25~35℃；

（3）步骤（1）中蒸馏后剩余的7-ACT结晶母液自然冷却后，加入晶种，结晶析出固体，固液分离，固体经洗涤得氟硼酸铵盐，液体与步骤（1）中的7-ACT结晶母液合并循环利用。

2.根据权利要求1所述的从7-ACT结晶母液中回收氟硼酸盐和溶剂的方法，其特征在于，步骤（1）中调节pH所用的碱为NaOH、KOH或LiOH。

3.根据权利要求1所述的从7-ACT结晶母液中回收氟硼酸盐和溶剂的方法，其特征在于，步骤（1）中蒸馏的方式为减压蒸馏，蒸馏压力为-0.05~-0.09MPa，蒸馏温度为50～130℃。

4.根据权利要求1所述的从7-ACT结晶母液中回收氟硼酸盐和溶剂的方法，其特征在于，步骤（1）中蒸馏蒸出的蒸汽总量控制在7-ACT结晶母液总量的70~80%。

5.根据权利要求1所述的从7-ACT结晶母液中回收氟硼酸盐和溶剂的方法，其特征在于，步骤（2）中冷凝的温度为-10~5℃。

6.根据权利要求1所述的从7-ACT结晶母液中回收氟硼酸盐和溶剂的方法，其特征在于，步骤（2）中蒸汽冷凝后得到的物料与萃取剂的质量比为1:2。

7.根据权利要求1所述的从7-ACT结晶母液中回收氟硼酸盐和溶剂的方法，其特征在于，步骤（3）中所述的晶种为氟硼酸铵盐；优选的，晶种的加入量为剩余的7-ACT结晶母液中氟硼酸铵盐质量的0.5~2%。

8.根据权利要求1所述的从7-ACT结晶母液中回收氟硼酸盐和溶剂的方法，其特征在于，步骤（3）中结晶温度为0～30℃。

9.一种从7-ACT结晶母液中回收氟硼酸盐和溶剂的系统，包括结晶母液罐、蒸发器、结晶器、过滤器、冷凝器、萃取塔和精馏塔；

所述的结晶母液罐与蒸发器连接，所述的蒸发器分别与冷凝器和结晶器连接，所述的冷凝器与萃取塔连接，所述的萃取塔与精馏塔连接；所述的结晶器与过滤器连接；

所述的过滤器的液体出料口与蒸发器的进料口连接，所述的精馏塔的塔顶出料口与萃取塔的进料口连接。