（冶金物理化学专业论文）氯唑沙宗清洁生产与污染预防研究.pdf

昆明理工大学硕士学位论文摘要 摘要 本文研究了氯唑沙宗的清洁生产与污染预防技术。针对国内外化学原料药氯 唑沙宗合成过程中存在工艺复杂、产品成本高、污染严重等问题，提出了用清洁 生产原则及绿色化学原理去改进现行的氯唑沙宗生产技术路线，并合成出符合药 典标准的产品；同时实现了氯唑沙宗的清洁生产。 在氯唑沙宗清洁合成实验研究中，水解反应和还原反应在一个反应釜内完 成，实现了封闭反应，减少了中间体损失。将中间体4 一氯一2 一硝基苯酚钠 ( c h 。c 1 n o 。n a ) 改为4 一氯一2 一硝基苯酚( c 。h 4 c 1 n o 。) 的工艺，其原子利用率和环境 因子有所提高：不需再加入食盐来降低4 一氯一2 一硝基苯酚在水中的溶解度；水解 反应不需要进行固一液分离，直接进入还原工序，没有“三废”问题。 还原反应中，采用水合肼取代二硫化钠，不需要加压，操作方便，反应较温 和，选择性好；反应的副产物是氮气和水，他们对环境都是无害的。母液中硫化 物近似为0mg 几，c o d 含量降为3o o o 50 0 0mg l ，大大减轻了后续处理 的负担。 环合反应中，采用新型催化荆( 3 0 盐酸) 替代9 8 浓硫酸，实现了常压下的 反应，并革除昂贵的溶剂醋酸丁酯，减少了反应时间，提高了工作效率；使产品收 率由6 4 提高到7 3 ，消除了溶剂消耗，降低成本15 ：c o d 含量降为1 0 0 0m g l 左右，基本达到了医药工业污水的三级排放标准。 在氯唑沙宗粗品精制时，采用新型的吸附剂一一活性炭纤维，易于回收；取 代了粉状活性炭，消除了粉尘污染。可采用6 0 乙醇为溶剂，母液浓度为4 5 可回 收循环利用：提高了产品质量，减少了精制次数，节约溶剂、减少了物料损失， 从而降低了产品成本。 通过氯唑沙宗生产工艺的改进，产品收率提高了15 ：实现了清洁生产和污 染预防，完全达到原料药生产车间的g m p 标准，取得了经济效益和环境效益的双 赢。 关键词：氯唑沙宗清洁生产污染预防 昆明理工大学硕士学位论文摘要 a b s t r a c t i nt h isd is s e r t a t i o n ，t h et e c h n 0 1 0 9 yo fc 1c a n e rp r o d u c t i o na n d in d u s t r i a l p o l l u t i o np r e v e n t i o n o fc h l o r z o x a z o n eh a sb e e ns t u d i e d a c c o r d i n gt ot h es p e c i a lf e a t u r e so fs y n t h e s i z i n gc h l o r z o x a z o n eh o m ea n d o v e r s e a s ，i n c l u d i n gc o m p l i c a t e dt e c h n i q u e s ，e x p e n s i v ec o s ta n ds e v e r e p o l l u t i o n t h en e ws y n t h e t i ep r o c e s sisp u tf o r w a r di no r d e rt oi m p r o v e o nt h ee x i s t i n gt e c h n 0 1 0 9 yo fm a n u f a c t u r i n gc h l o r z o x a z o n ei nt h e1 i g h to f t h ep r i n c i p i e so fc l e a n e rp r o d u c t i o na n dp o l l u t i o np r e v e n t i o n o nt h eb a s e o ft h ea b o v e m e n t i o n e dt h e o r i e s ，c h l o r z o x a z o n eh a sb e e ns y n t h e s i z e d ，t h e m e d i c a m e n ta c c o r d sw i t hp h a r m a c o p o e i a ，w h i l ea c h i e v i n g t h ec l e a n e r p r o d u c t i o no f c h l o r z o x a z o n e d u r i n gt h ee x p e r i m e n t ，h y d r 0 1 y s i sa n dr e d u c t i o nh a v eb e e ni m p l e m e n t e d i no n e - p o t ，w h i c hisc l o s er e a c t i o n ，r e d u c e st h e1 0 s s e so fi n t e r m e d l a t e s t h et e c h n i c a lp r o c e s so fr e p l a c i n gc 6 h 3 c 1 n 0 3 n aw i t hc 6 h 。c i n 0 3i sm u c hb e t t e r t h a no l d o n e m o r e o v e r ，t h ea t o m ye c o n o m y i n c r e a s e s ：m e a n w h i l e ，t h e e n v i r o n m e n te f f e c td e c r e a s e s t h i se x p e r i m e n tn e e dn o tc o n s u m es o d i t i m c h l o t i d et or e d u c et h e4 - c h l o r o 一2 一n i t r o p h e n o ls o l u b i l i t y t h ew o r k i n g p r o c e d u r eo fh y d r o l y s i sm a yp a r t i c i p a t ei nr e d u c t i o np r o c e s sw i t b o u tb e i n g l i q u i d - s o l i ds e p a r a t i o n ：c o n s e q u e n t l yt h e r e isn ow a s t ew a t e rt o b r i n g c o n t a m i n d i s u l f n a ti or 1 r e d u c t i o n r e a c t i o n ，h y d r a z i h e w a su s e dt o r e p l a c en a t r i u m d e sw i t h o u ta n yp r e s s u r e ，a n dt h er e a c t i o nc o n d i t i o nism o d e r a t i o n a n db e t t e rs e l e c t i v i t y t h er e a c t i o nb y p r o d u c ti sw a t e ra n dn i t r o g e ng a s ， w h i c hd on oh a r mt oe n v i r o n m e n t t h ew a s t ew a t e ro fa c e n t r i cs e d i m e n t a t i o n c o n t a i n ss u i f i d ec o n c e n t r a t i o nw h i c hisa p p r o x i m a t e l y0 ：c o da m o u n t st o f r o m3 ，0 0 0t o5 ，0 0 0m g l ，l i g h t e n i n gt h eb u r d e no nc o i l t a m i n a t i o nt r e a t m e n t w i t hc 6 h i2 0 2b e i n ga b e l is h e di nt h er e d o c t i o n s y n t h e s i z er e a c t i o n ，t h e l a t e - m o d e lc a t a l y z e r 3 0 h c li n s t e a do f9 8 h 2 s o iise m p l e y e dw h i c hi n c r e a s e s r e a c t i o nv e l o c i t y ，d e c r e a s e sr e a c t i o l lt i m ea n di m p r o v e sw o r ke f f i c i e n c y c h lo r z o x a z o n ey i e l di n c r e a s ef r o m6 4 t o7 3 t h e r e f o r e ，p r o d u c tc o s t 昆明理工大学硕士学位论文 摘要 d e c r e a s eisa b o u t1 5 c o di sn e a rl ，0 0 0 m g l ，b a s i c a l l ya c c o r d i n gw i t ht h e 3 r de m is s i o nc o n t r 0 1r e g u l a r i o n so ft h ei n d u s t r i a lp h a r m a c y w h e nr e f i n i n gc h l o r z o x a z o n e ，t h e1 a t e m o d e la c t i v a t e dc a r b o nf i h e r ( a c f ) s o r b e n ts u b s t i t u t e a c t i v ec a r b o n p o w d e r ，a b o l i s h i n g i t sd u s t d o l i u t i o n 。a 1 e o h o ls o l v e n ti sa b o u t6 0 ，a n dw a s t e w a t e rc o n c e n t r a t i o n i s4 5 w h i c hc a nb er e c y c l e d b yt h i sm e a n st h eq u a l i t i e so fc h l o r z o x a z o n e i m p r o v e ，r e d u c i n g r e f i n e t i m e s ，s a y i n g a l c o h o la n d p r e v e n t i n g c h l o r z o x a z o n ef r o ml o s s 。t h e r e b yt h el o s sc a i lb ed e c r e a s e d b y n e ws y n t h e t i cp r o c e s so fc h l o r z o x a z o n e ，t h ey i e l di n c r e a s e s1 5 t h ec l e a n e rp r o d u c t i o na n di n d u s t r i a lp 0 1 1 u t i o np r e v e n t i o n o f c h l o r z o x a z o n eh a v e b e e no b t a i n e d 。a c c o m p l i s h i n gt h e g m pc r i t e r i o no f m a t e r i a lm e d i c aw o r k s h o pa n da c q u i r i n gt h eh a r m o n y o f e c o n o m y a n d e n v i r o n m e n t k e y w o r d s ：c h l o r z o x a z o n ec l e a n e rp r o d u c t i o ni n d u s t r i a lp o l l u t i o n 9 r e v e n t i o n i l l y6 6 9 2 2 7 昆明理工大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做 出重要贡献的个人和集体，均已在论文中作了明确的说明并表示了谢 意。本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：张记市强胗移 日期：2 0 0 4 年3 月1 8 日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解昆明理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅，学校可以公布 论文的全部或部分内容，可以采用影印或其他复制手段保存论文。 ( 保密论文在解密后应遵守) 导师签名：j 轴趟一论文作者签名：张记市苏倒节 日 期：2 q q 垒生3 臼1 8旦 昆明理工大学硕i 学位论文绪论 1 绪论 清洁生产( c l e a n e rp r o d u c t i o n ) 是一项实现经济与环境协调持续发展的环境 策略。它要求实现可持续的经济发展，即经济发展要考虑到自然生态环境的长 期承受能力，使环境与资源既能满足经济发展要求的需要，又满足人民生活的现 实需要和后代人的潜在需求。这种新的环境策略要求改变传统的环境管理方式， 实行预防污染的政策，从污染后的被动恢复变为主动进行预防规划，走经济与环 境可持续发展的道路。 工业污染预防( i n d u s t r i a lp o l l u t i o np r e v e n t i o n ) 、清洁生产受到了世界 各国和国际组织的普遍重视。世界上最先明确提出清洁生产概念的美国。美国国 会1 9 9 0 年1 0 月就通过了“污染预防法”，把污染预防作为美国的国家政策取代了 长期采用的末端污染控制政策，要求工业企业通过削减包括设备与技术改造、 工艺流程改进、产品重新设计、原料替代，以及促进生产各个环节的内部管理、 减少污染物的排放，并在组织、技术、宏观政策和资金方面作了具体的安排。 工业污染是造成环境污染的主要原因。环境中有毒化学品和危险废物的增长 已经成为人类当前和未来最为紧迫的环境污染问题。为了解决这一紧迫环境问 题，我们将不得不马上采取前所未有的世界范围内的行动。三代工业污染问题( 第 一代工业污染问题是工厂设施内的废弃物排放；第二代工业污染问题涉及工业产 品的使用，包括产品的运输、储存和配送；第三代工业污染问题是关于产品使用 后和未使用产品的处置。) 必须通过预防性的现代技术和瞻前性的管理策略来解 决，不仅仅针对工业废弃物和污染物，而且也包括对工业产品和服务进行妥善的 管理。 大工业生产和科学技术进步，既给社会带来了现代文明，也城市带来了工业 污染和环境公害。许多国家几乎都经历了这种痛苦的历程，并因此付出了沉重的 代价。工业耗用大量资源，同时有是环境污染的主要来源，世界各国均如此。如 我国，据调查统计资料，有7 0 以上的污染来源于工业“3 。 然而化学工业生产造成的环境污染，特别是与人们生活密切相关的制药工业 所造成的环境污染日趋严重。制药工业的特点：产品品种多、更新快、涉及的反 应多；所用的原料繁杂，且大多数是易燃易爆的危险品和有毒物质；除了原料引 起的污染问题外，其总收率不高( 一般只有3 0 左右，有时甚至更低) 这样往往 是几吨、几十吨甚至上百吨的原料才制造出一吨成品，因此造成的三废( 废气、 t 昆明理f 人学硕士学位论文 绪论 废渣、废液) 多，严重污染了环境。有些发达国家由于对环境保护的要求日益严 格，现在逐渐放弃了高污染的原料药的生产，而我国作为一个发展中国家，自然 成为原料药的出口大国，虽然能为国家赚取一定的外汇，但同时也留下了大量严 重污染环境的三废，长此下去，势必破坏我国的可持续发展的战略。因此，化学 制药工业的绿色化，不仅具有重要的经济效益，而且具有深远的社会和环境效益。 为此，我们必须大力提倡和发展绿色制药工业，而清洁生产是绿色环保的切入点。 清洁生产包括清洁的能源、清洁的生产过程和清洁的产品，是可持续发展的 重大战略行动，是一项复杂的系统工程。实施清洁生产是消除或减少化学制药工 业污染的重要途径。化工清洁生产即使利用化学原理和工程技术来减少或消除造 成环境污染的有害原料、工艺过程、催化剂、溶剂、副产物及部分产品。国内外 化工清洁生产的研究开发工作主要围绕如下几个方面展开：开发清洁的原料，研 究清洁工艺，采用无毒无害的催化剂和溶剂，清洁的产品等。 国内外都非常重视有机化工生产中的环境和安全问题。例如联合国工业发展 组织( u n i d o ) 关于化学清洁工艺的项目和程序“；教育学生不用或尽量少用化学 溶剂和化学品”1 ，对学生进行化学与环境关系及环境保护教育己正式列入课程“1 。 倡导绿色化学、实施污染预防和清洁生产是事关全球的重大环境问题“。 本文章对化学原料药品氯唑沙宗的性质、应用及其合成生产技术的国内外现 状进行了综述，指出了氯唑沙宗在生产过程中出现的各种问题，提出了本研究课 题拟做的工作。 1 氯唑沙宗的性质 氯唑沙宗的分子式为c ，h 。c 1 n o 。，分子量1 6 9 5 6 5 ，熔点为1 8 8 1 9 2 ，其结 构式如下( 图卜1 ) 商品名：c h l o r z o x a z o n e ，化学名：5 氯- 2 - ( 3 h ) 苯并恶唑 酮，英文名：5 - e h l o - 2 一b e n z o l i n o n e 。氯唑沙宗是类白色的针状结晶体，难溶于 水，易溶于甲醇、乙醇、异丙醇。极易溶于碱性水溶液和氨水。 2 c 】 o n h o 图1 一l 氯唑沙宗的结构 f i g 1 - 1t h es t r u c t u r eo fc h l o r z o x a z o n e 昆 ! l j 理r 大学硕十学位论文晰沦 1 2 氯唑沙宗的应用 氯唑沙宗是种中枢性肌肉松弛药，作用快而持久，毒副作用小，几乎没有 胃肠道刺激作用，与扑热息痛配成复方使用能提高镇痛效果。临床用下治疗腰背 痛、神经痛、风湿性关节炎、急慢性软组织挫伤、肌肉劳损、扭伤以及脊椎疾病 引起的肌肉痉挛、强直等病症，总有效率达9 8 5 9 。疗效优于伽洛芬，是麦芬生 的4 倍“。美国、日本已批量生产，并分别收载于美国药典2 4 版、f = _ 本药局1 3 版。 该产品是美国近年来1 0 0 中常用药物之一，在我国被列于国家基本医疗保险药 品目录和国家非处方药品目录之中，在国内外药品销量中。吁据前15 位。 1 3 氯唑沙宗原料药的供求形势 氯唑沙宗原料药品可以制成各种药品剂型如：复方氯唑沙宗片剂、胶囊以及 针剂等。本品具有良好的治疗效果，副作用又少，因此，国内外都大量需求氯唑 沙宗化学原料药，但由于目前在生产氯唑沙宗化学原料药品中，产生大量的废气、 废水以及废渣，加重了后续处理的负担，一些发达国家特别重视自己的环境问题， 忽视全球环境问题，把环境问题转嫁到不太发达的国家，往往导致诈多国外公司 需要进口氯唑沙宗化学原料药。一些不发达国家的公司只考虑跟静利益，生产该 药品中间体以及原料药品，忽视了其环境问题，从而造成他们国家环境恶化，生 态失衡。 1 4 氯唑沙宗的合成。乱 国内外报道氯唑沙宗的合成路线主要有三种： 线路1 o h 线路2 线路3 0 2 且出蛐丛幽l + 1 0 2 0 m p a c o o n h 卷砷o c 01n a 0 c4 0 + il = 3 l ，、，八w o n c 审a 伽审 m 叫命川 昆叫理1 人学坝l 一乎位论文埔i _ = 伊c i 2 1 羔蔫f 燃冷 线路5 c z 前一。 线路l 对设备要求较高，且需用贵金属作催化剂，于一氧化碳高压f 合成氯 哗沙宗，该法成本偏高，且工艺操作难度较大。 线路2 的反应条件温和，但由于5 一氯水杨酰胺不易制各，仅限于实验室水平 研究，工业化生产困难。 线路3 或线路4 是目前国内外普遍采用生产氯唑沙宗的方法，只是在环合工 序采用的溶剂不同而已，但一些关键的生产技术各个生产企业都是保密的。例如 山东鲁南制药股份有限公司、山东医药工业研究所、江苏扬州制药，、江苏常州 药物研究所以及上海复星实业股份有限公司等。 线路5 从理论可行，反应步骤少，但因为光气( c o c l 。) 有剧毒能窒息人。0 2 5 m g l ( 6 2 p p m ) 的空气浓度下半小时以上就可以致命，3 5 m g l 只要几分钟就造成 死亡，而人体并没有保护性的呼吸反射可以避免光气的大量吸入。从药物动力学 角度看：光气会调整人的嗅觉，因此，光气的特殊味道只能在剐暴露的短时间内闻 得出来。在第一次世界大战中因毒气死亡的人有8 0 5 是光气造成的。因此，线路5 无尚无实用价值。 目前工业上生产氯唑沙宗原料药品的方法主要是线路3 或线路4 ，整个生产 工艺流程图( 见图l 一2 ) 。 1 5 氯唑沙宗合成存在的问题 1 5 1 氯唑沙宗粗品的脱色问题 通过合成制得的氯唑沙宗称为粗品，它必须进行精制，目前采用7 0 酒精作 为溶剂，采用粉末状活性炭作为脱色剂。然而活性炭投入反应釜进行脱色时，会 产生活性炭粉尘，导致整个车间灰蒙蒙的，让人难以呼吸；车间卫生很难打扫和 保持，更不用说进行清洁生产了，威胁化工安全与环境，在这样的环境中工作的 昆叫理丁火学斓 一学位论文绪睑 职工易患严重的呼吸系统疾病。 i 2 ，5 - 二氯硝基苯，水i 呻 高温水解l 一 2 一硝基一4 一氯苯酚钠 _ 1 室温f2 一硝基4 一氯苯酚的混合液 - - - - 4 加入食盐继续降温l 一冷却降温i i2 一氨基一4 一氯酚钠 图1 2 工业生产氯唑沙宗工艺流程图 f i g 1 - 2f l o w c h a r to fm a n u f a c t u r eo fc h l o r z o x a z o n e 1 5 2 合成氯唑沙宗的溶剂问题 从氯唑沙宗合成路线3 和路线4 中，可以看出，合成氯唑沙宗所需溶剂重要 是盐酸、硫酸和醋酸丁酯。盐酸、硫酸易腐蚀设备，而醋酸丁酯主要通过进口， 昆l w 删丁人学顾十_ 学位论文硝论 价格昂贵，其挥发的蒸汽具有强烈的刺激性，能损伤人的眼睛、腔及鼻粘膜等。 还存在着溶剂回收时间长，且需要真空减压蒸馏，浪费能源等。 1 5 3 合成2 一氨基- 4 - 氯酚存在的问题 现主要讨论线路3 或线路4 生产氯唑沙宗的问题，合成氯哗沙宗的中问体是 2 一氨基一4 一氯苯酚，目前国外内生产该中l 剞体的主要工艺如下： c l n a 2 s 或n a 2 s 2 0 ，l 采用n a 2 s 或n a 2 s 2 作还原剂，在生产过程中大量的h 2 s 气体和含s 2 - 污水， 严重污染了大气和水体，加重了水处理的负担，对脆弱的生态环境体系雪上加霜。 同时臭鸡蛋气味的h 2 s 气体少量的会使人头痛胸闷，稍过量h 2 s 气体会导致操作 人员严重缺氧从而昏倒在车问，危害了职1 二的身体健康，这与“以人为本”的企 业管理理念背道而弛。 此外，生产2 氨基。4 氯酚文献【9 1 报道还有如下工艺： n h 逊坚骱：c 。h o 心c i c l 母o h 门n a 2 s 2 0 4 2 h ：= o c i 世o h ：n 邵叫、n h ， 但因为反应步骤烦琐，劳动强度大且成本高，需要毒性较的对氯苯酚为原料， 亚硝酸钠能使人致癌；水气污染、大气污染相当严重，破坏安全环境所以工业 化生产不宜采用。 1 5 4 合成2 一硝基- 4 - 氯苯酚出现的问题 目前工业生产2 硝基4 氯苯酚存在两种工艺： 工艺a ：以对氯硝基苯为原料，在硝酸或硝酸和硫酸混合液的高温条件下进 行硝化反应。 h o 心t k h o 母c o ，n 7 工艺b ：以邻硝基对氯苯为原料，在碱液中的水解反应。 麦| 叫命a 昆明理1 大学硕士学位论文锵葩 c l 护。蔷 工艺a 是一个硝化反应，需要以浓硝酸为硝化剂，硝化是一个强放热反应( 引 1 入一个硝基放热1 5 2 4 1 5 3 2 k j m o l “) ，所以，硝化需要在冷却条件f 进行。 在生产2 一氨基4 一氯苯酚时，会产生硝酸烟雾以及在离心沉降时也会产生大量的 硝酸母液及硝酸烟雾，造成工作环境恶劣对安全生产和清洁生产都是极为刁i 利 的；同时母液中含有含酚类化合物中间体对水体的污染。 工艺b 是一个水解反应( 亲核取代反应) ，反应也比较温和，目前众多企业 采用该工艺。但该工艺同样需要离心沉降，会产生大量含有酚类化合物的中间体 母液，污染水体和大气。在生产氯唑沙宗过程，水解工序和还原工序是污染物的 主要来源，其污水的c o d 含量在5 00 0 08 00 0 0 m t l ，s 2 - 含量在8 0 0m l l 左右， 污水的可生化性几乎为零。 1 6 合成氯唑沙宗过程中污染物的来源 生产氯唑沙宗的主要工序有：水解、还原、环合、精制以及精干包等工序。 其中每一道工序都产生不同程度的污染物，大量母液及大量洗料水，废水其各工 序污染物来源( 见表卜1 ) ，这些污染物主要含有不同种类的有毒物质如：高浓度 的含酚废水、同时还含有高浓度的含氯素、硝基化合物、芳香族氨基化合物、s ”、 c o d 等有害毒物。毒性较大，可生化性差，对活性污泥有抑制作用。 酚是一种芳香族碳氢化合物的含氧衍生物。酚类化合物是一种原型毒物，可 使蛋白质对凝固，人类、水产及浓作物都有很大危害。尤其含氯、含硝基、含氨 基的酚类化合物危害更大，这类化合物对机体主要作用于血液，形成高铁血红蛋 白，也可发生溶血作用及其他急、慢性中毒，有的化合物还有致癌作用”“。 因此，在生产氯唑沙宗原料药时，由于生产工艺路线长、反应多，每一个环 节都产生污染，对于生产过程中各种污染，要从多方面加以控制即进行污染预防。 污染物一旦排出，由于技术和经济上的局限性，是不容易做到彻底治理的。改革 现有合成工艺，改进设备和改进操作，闭路循环，减少系统泄露：控制排水、回 收和综合利用；按照清洁生产的理论，进行清洁生产。只有这样，企业的原料药 吼 叫命a 昆明理1 大学坝t 学位论殳铸论 合成车间才能达到清洁生产和药品生产质量管理规范的要求，才能实现环境效益、 经济效益和社会效益多赢的局面；企业才能在激烈的市场竞争中站稳脚跟，从而 实现企业的可持续发展。 表卜1 合成氯唑沙宗过程中污染物的米源 t a b 】e1 1 p 0 1 1 u t a n tf r o ms y n t h e t i c p r o c e sso fc h l o r z o x a z o n e i 序水解还原环合精制精干包 活性炭粉 硫化氢、硫溶剂的挥尘、废弃活离心母液的 母液、母液 化物及中间发、离心母性炭、离心挥发、产物 污染物来源挥发、清扫 体母液，清液、清扫卫母液的挥粉尘、清扫 卫生等 扫卫生等生等发、清扫卫甲生等 生等 1 7 拟作的工作 1 在氯唑沙宗精制的过程中，采用活性炭作为吸附剂( 脱色剂) ，造成的环境 污染已经严重影响了职工的身体健康，长期工作在这样的环境中，职】：容易得肺 水肿，甚至肺癌。不仅如此，也影响了企业的g m p ( g o o d m a n u f a c t u r i n gp r o d u c t i o n f o rd r u g ) 认证、验证等工作。因此，寻找合适的脱色剂、对活性炭进行改性、 改进活性炭的进料方式以及研究活性炭的再生是重多企业追求清洁生产的首要任 务。对活性炭进行改性，采用新型高效活性炭纤维( a c f ) 作为脱色剂，研究a c f 的再生技术。 2 工业上，在氯唑沙宗粗品精制的过程中，经常会出现物料堵塞管道的现象 如：在物料过滤堵塞了进入过滤器的管道，离心沉降时会出现堵塞放料阀以及离 心机运行不平稳等现象。从而造成产品损失和污染车间。导致这些现象的原因可 能是物料在压滤时，温度降低，没有采取保温措施；或在物料在结晶析出时候， 结晶晶粒不均匀等造成的。研究和探讨氯唑沙宗在操作条件下( 如温度、搅拌度、 或冷却速率) 结晶析出对氯唑沙宗品质的影响，以确保氯唑沙宗产品的纯度，减 少精制( 重结晶) 次数，节约酒精、吸附剂、水以及人力等，降低生产成本，提 高产品收率。 3 利用2 一氨基- 4 - 氯苯酚和尿素在溶剂中进行缩合反应，所需要的溶剂是盐 酸、硫酸或醋酸丁酯，而9 8 硫酸具有强烈的腐蚀性无论对工作环境还是设备都 8 昆州理t 大学硕学位论文绪论 是不利的；醋酸丁酯易挥发，其蒸汽对入的眼睛、鼻子、肺等器官有很大的损害。 相比较而言：盐酸的危害性小一点，利用盐酸时，要改进缩合反应的反应条件， 如温度、压力、溶剂的加入方式以及排空放出的氯化氯气体的回收问题等，如在 环合反应过程中，当温度超过尿素的自身熔点( 13 2 7 。c 时) ，尿素易分解成氨以 及异氰酸，它们与2 - 氨基4 一氯苯酚的羟基和氨基反应生成难以消除的使产品污 染的副产物。因此，必须通过实验找到合适的反应条件，尽可能地减少污染和提 高产品的质量和收率。目前，国内大都采用盐酸作为缩合反应的溶剂如山东鲁南 制药股份有限公司、江苏常州药物研究所、扬州制药厂以及上海复星实业股份有 限公司等。 4 在还原工序中即2 一氨基4 氯苯酚的合成过程中，国内外大多采用硫化钠或 二硫化钠作为还原剂，其优势是价格低廉，但也存在劣势，即在反应中产生大量 的刺鼻的臭鸡蛋味的硫化氢气体，很容易造成操作工人的硫化氢中毒，甚至发生 生命危险。此外，对大气和水体产生严重的污染，加重了后续处理的负担及费用， 影响了企业的可持续发展。所以，众多厂家正在极力寻找一种安全有效的还原剂 以取代现行的硫的还原剂。 5 在水解工序中即2 ，5 二氯硝基苯在碱性条件下的水解反应。在车间通风 不良的情况下，中间体2 氨基4 氯苯酚的混合物在离心沉降过程中产生的挥发性 的棕色的酚类气体和液体，对车间的墙体，空气和地下水产生的污染很严重。工 人们在此环境下工作，即使戴着防毒面具穿防护服，也难以持续工作几分钟，更 不用说g m p 达标人证了。水解产物不用离心沉降，就直接进入下一个工序，从而 不产生污水是一个最好的方法。需要对水解产物进行反复的还原实验，寻找最适 宜的反应条件，以求最佳收率和清洁生产工艺的条件，切实为化学制药绿色化打下 坚实的基础。 1 8 氯唑沙宗清洁合成工艺 要实现氯唑沙宗清洁生产，需要做多方面的工作如：清洁生产的管理模式， 清洁生产的指标体系与评价方法以及后续处理等。清洁生产( c l e a n e r p r o d u c t i o n ) 也是一个相对的过程，按照清洁生产的原理和绿色化工过程的要 求，在产品的生产过程，必须进行污染预防，最大可能地实现污染物零排放，其 关键在于生产工艺是否合理与先进，能在个反应釜中反应完成的产品，尽量在 一个反应釜中完成( 一锅煮法o n e p o t ) ，只有这样，才能尽量减少污染物的排放， 昆叫理1 一人1 导倾l j 学位论文绪沦 从而接近或实现氯唑沙宗的清洁生产。本研究课题主要从氯唑沙宗的合成工艺上 进行改进，如采用无毒或少毒的溶剂，产生少而无害的副产物：采用闭路循环、 减少污水排放，改进操作方式等，做到从源头上削减和控制污染物的产生，确保 蓝天、自云，清山碧水常在做到入与自然的和谐发展。 本研究内容采用的氯唑沙宗清洁合成工艺流程( 图见卜3 ) 。 1 0 i冷却降温 图卜3 氯唑沙宗清洁合成工艺流程圈 f i g 1 3 f l o wc h a r to fc l e a n e rp r o d u c t i o no fc h l o r z o x a z o n e 昆明理1 大学硕士学位论文 2 清消牛产概进 2 1 清洁生产的概念 2 清洁生产概述 一些国家在提出转变传统的生产发展模式和污染控制战略时，曾采用了不同 的提法，如废物最少量化、无废少废工艺、清洁工艺、污染预防等等。但是这些 概念不能包容上述多重含义，尤其不能确切表达当代环境污染防治于生产可持续 发展的新战略。 联合国环境规划署与环境规划中心( u n e p i e p a c ) 综合各种说法，采用了“清 洁生产”这一术语，来表征从原料、生产工艺到产品使用全过程的广义的污染防 治途径，绘出了以下定义： “清洁生产是指将综合预防的环境策略持续地应用于生产过程和产品中，以 便减少对人类和环境的风险性。就生产过程而言，清洁生产包括节约原材料和能 源，淘汰有毒原材料并在全部排放物和废物离开生产过程以前减少它的数量和毒 性。对产品而言，清洁生产策略旨在减少产品在整个生产周期过程( 包括从原料 提炼到产品的最终处置) 中对人类和环境的影响。清洁生产不包括末端治理技术， 如空气污染控制、废水处理、固体废弃物焚烧或填埋，清洁生产通过应用专门技 术，改进工艺技术和改变管理态度来实现。 美国环保局的定义：污染预防和废物是小量化都是美国环保局提出的。废物 最小量化是美国污染预防的初期表述，现一般已用污染预防一词所代替。美国对 污染预防的定义为：“污染预防是在可能的最大限度内减少生产厂地所产生的废 物量力它包括通过源削减( 源削减指：在进行再生利用、处理和处置以前，减少流 入或释放到环境中的任何有害物质、污染物或污染成分的数量：减少与这些有害 物质、污染物或组分相关的对公共健康与环境的危害) 、提高能源效率、在生产中 重复使用投入的原料以及降低水消耗量来合理利用资源人常用的两种源削减方法 是改变产品和改进工艺( 包括设备与技术更新、工艺与流程更新、产品的重组与 设计更新、原材料的替代以及促进生产的科学管理、维护、培训或仓储控制) 。污 染预防不包括废物的厂外再生利用、废物处理、废物的浓缩或稀释以及减少其体 积或有害性、毒性成分从一种环境介质转移到另一种环境介质中的活动。” 中国2 l 世纪议程的定义：清洁生产是指既可满足入们的需要又可合理 使用自然资源和能源并保护环境的实用生产方法和措施，其实质是一种物料和能 耗最少的人类生产活动的规划和管理，将废物减量化、资源化和无害化，或消灭 i l 昆叫理t 大学硕上学位论文 2 清洁生产概述 于生产过程之中。同时对人体和环境无害的绿色产品的生产亦将随着可持续发展 进程的深入而日益成为今后产品生产的主导方向。 2 2 清洁生产的内容n 引 2 2 1 清洁的能源 采用各种方法对常规的能源如煤采取清洁利用的方法，如城市煤气化供气 等；对沼气等再生能源的利用：新能源的开发以及各种节能技术的开发利用。 2 2 2 清洁的生产过程 尽量少用和不用有毒有害的原料：采用无毒、无害的中间产品：选用少废、 无废工艺和高效设备：尽量减少生产过程中的各种危险性因素，如高温、高压、 低温、低压、易燃、易爆、强噪声、强振动等；采用可靠和简单的生产操作和控 制方法；对物料进行内部循环利用；完善生产管理，不断提高科学管理水平。 2 2 3 清洁的产品 产品设计应考虑节约原材料和能源，少用昂贵稀缺的原料；产品在使用过程 中以及使用后不含危害人体健康和破坏生态环境的因素；产品合理：产品使用后 易于回收、重复使用和再生；使用寿命和使用功能合理。 清洁生产的实质就是利用生命周期分析的原理，基于污染预防，节约资源能 源的基础上，实施全过程的控制。它和i s o1 4 0 0 1 环境管理体系两者相辅相成的， 环境管理体系( e m s ) 是推行清洁生产技术的基本保证，清洁生产是环境管理体系持 续改进的目的，其实施的结果必然引导清洁生产，具体的协调了经济与环境的发 展，实现了人类可持续发展。 2 2 4 贯穿于清洁生产过程中的全过程控制“” 它包括两个方面的内容，即生产原料或物料转化的全过程控制和生产组织的 全过程。生产原料或物料转化的全过程控制，也常称为产品的生命周期的全过程 控制。它是指从原材料的加工、提炼到产出产品、产品的使用直至报废处置的各 个环节所采取的必要的污染预防控制措施。 生产组织的全过程控制，也就是工业生产的全过程。它是指从产品的开发、 规划、设计、建设到运营管理，所采取的防止污染发生的必要措施。 清洁生产是一个相对的、动态的概念，所谓清洁生产的工艺和产品是和现有 的工艺相比较而言的。清洁生产的英文名字c l e a n e rp r o d t l c t j o n 中的清洁 ( c l e a a e r ) 一词为比较级，也表明清洁是一个相对的概念。推行清洁生产，本身 昆明理t 太学硕士学位论文2 清埔生产概述 是一个不断完善的过程，随着社会经济的发展和科学技术的进步，需要适时地提 出更新的目标，不断采取新的方法和手段，争取达到更高的水平。 2 3 推行清洁生产的意义与目标 2 3 1 工业污染治理所面临的问题 发达国家在6 0 年代和7 0 年代初，由于经济快速发展，忽视对工业污染的防 治，致使环境污染问题日益严重。公害事件不断发生，如日本的水俣瘸事件，对 人体健康造成极大危害，生态环境受到严重破坏，社会反映非常强烈。环境问题 逐渐引起各国政府的极大关注，并采取了相应的环保措施和对策。例如增大环保 投资、建设污染控制和处理设施、制定污染物排放标准、实行环境立法等，以控 制和改善环境污染问，取得了定的成绩。但是通过十多年的实践发现：这种仅 着眼于控制排污口( 末端) ，使排放的污染物通过治理达标排放的办法，虽在一定 时期内或在局部地区起到一定的作用，但并未从根本上解决工业污染问题。其原 因在于： 第一，随着生产的发展和产品品种的不断增加，以及人们环境意识的提高， 对工业生产所排污染物的种类检测越来越多，规定控制的污染物( 特别是有毒有害 污染物) 的排放标准也越来越严格，从而对污染治理与控制的要求也越来越高，为 达到排放的要求，企业要花费大量的资金，大大提高了治理费用，既使如此，一 些要求还难以达到。 第二，由于污染治理技术有限，治理污染实质上很难达到彻底消除污染的目 的。因为一般末端治理污染的办法是先通过必要的预处理，再进行生化处理后排 放。而有些污染物是不能生物降解的污染物，只是稀释排放，不仅污染环境，甚 至有的治理不当还会造成二次污染；有的治理只是将污染物转移，废气变废水， 废水变废渣，废渣堆放填埋，污染土壤和地下水，形成恶性循环，破坏生态环境。 第三，只着眼于末端处理的办法，不仅需要投资，而且使一些可以回收的资 源( 包含未反应的原料) 得不到有效的回收利用而流失，致使企业原材料消耗增高， 产品成本增加，经济效益下降，从而影响企业治理污染的积极性和主动性。 第四，实践证明：预防优于治理。根据日本环境厅1 9 9 1 年的报告，“从经 济上计算，在污染前采取防治对策比在污染后采取措施治理更为节省。例如就整 个日本的硫氧化物造成的大气污染而言。排放后不采取对策所产生的受害金额是 现在预防这种危害所需费用的l o 倍。以水污染而言，其推算结果则为1 0 0 倍。可 见丽者之差极其悬殊。 1 3 昆明理工大学硕士学位论文2 清洁生产概述 据美国e p a 统计，美国用于空气、水和土壤等环境介质污染控制总费用( 包 括投资和运行费) ，1 9 7 2 年为2 6 0 亿美元( 占g n p 的1 ) ，1 9 8 7 年猛增至8 5 0 亿 美元，8 0 年代末达到12 0 0 亿美元( 占g n p 的2 8 ) 。如杜邦公司每磅废物的处 理费用以每年2 0 3 0 的速率增加，焚烧一桶危险废物可能要花费3 0 0 15 0 0 美 元。即使如此之高的经济代价仍未能达到预期的污染控制目标，末端处理在经济 上已不堪重负。 因此，发达国家通过治理污染的实践逐步认识到防治工业污染不能只依靠 治理排污口( 末端) 的污染，要从根本上解决工业污染问题，必须“预防为主”， 将污染物消除在生产过程之中，实行工业生产全过程控制。7 0 年代术期以来，不 少发达国家的政府和各大企业集团( 公司) 都纷纷研究开发和采用清洁工艺( 少废、 无废技术) ，开辟污染预防的新途径，把推行清洁生产作为经济和环境协调发展的 一项战略措施。 2 3 2 我国经济发展所面临的挑战m 8 0 年代以来，随着改革开放的不断深化，我国经济发展很快，各条战线取得 了显著的成就。1 9 9 1 年国民生产总值比1 9 8 0 年增加1 2 4 倍。9 0 年代以来，中国 经济以每年1 0 左右盼速度稳定持续增长。经济的高速增长，城市化进程的加快， 各种资源的开发和消耗不断增加，对环境带来了很大的影响。 根据2 0 0 2 年中国环境状况公报，全国废气中二氧化硫排放总量19 2 6 6 万 吨，其中工业来源的排放量15 6 2 0 万吨，生活来源的3 6 4 6 万吨。烟尘排放总 量10 1 2 7 万吨，其中工业烟尘持放量8 0 4 2 万吨，生活烟尘排放量2 0 8 5 万吨， 工业粉尘排放总量9 4 1 0 万吨。 全国普遍存在酸雨的污染题，酸雨控制区内9 0 以上出现酸雨。部分地区已 被列为世界三大酸雨区之一。全国近年废气中主要污染物排放量见表2 - 1 。2 0 0 2 年，全国废水总排放量3 6