水蒸气蒸馏技术在精细化学品生产中的应用.pdf

水蒸气蒸馏技术在精细化学品 生产中的应用 张珍明 江苏省中医学校 南京210036 摘要 水蒸气蒸馏技术是分离和提纯化合物的重要方法 本文综述了水蒸气蒸馏的应用领域 操作方式 重点论述 了水蒸气蒸馏在精细化学品生产中分离异构体 反应 回收溶剂 回收未反应的或过量的原料 提纯高沸点物质和去 除反应的杂质等方面的应用现状 关键词 水蒸气蒸馏 精细化学品 分离纯化 水蒸气蒸馏反应 收稿日期 2004 03 30 作者简介 张珍明 1964 女 高级讲师 Application of Steam Distillation T echnology in the Production of Fine Chemicals Zhang Zhenming Jiangsu Province School of Traditional Chinese Medicine Jiangsu Nanjing 210036 Abstract The steam distillation technology is an important method to the separation and purification of organic sub2 stances The operation types and fields of the steam distillation are reviewed The isomers separation reaction the recoveryof solvent and unreacted or excess raw materials puriflcation materials with higher boiling point and remove the impurity with steam distillations are emphasized Key words steam distillation fine chemicals separation and purification reaction with steam distillation 水蒸气蒸馏技术常用于和水长时间共沸不反应 不溶或微溶解于水 且具有一定挥发性的有机化合物 或无机物的分离和提纯 水蒸气蒸馏的主要优点就 是能够降低蒸馏温度 因此水蒸气蒸馏在工业上特 别是在精细化学品生产上得到了广泛的应用 1水蒸气蒸馏的应用领域 鉴于有机化合物的相对分子质量要比水大得多 即 使有机化合物在100 时蒸气压只有01667 kPa 用水蒸 气蒸馏就能获得良好的效果 甚至固体 如粗萘 8 羟基 喹啉等 也可用水蒸气蒸馏的方法提纯 水蒸气蒸馏常 用于下列各种特殊的情况 从植物叶茎中提取香精 油以及从中药中提取挥发油和天然药物 1 在煤焦 油和石油工业中回收苯类化合物 水蒸气蒸馏与溶 剂萃取 或固相吸附 相结合测微量物质 2 脂肪酸 食用油和聚酯类 高沸物 的除臭 降酸度 从大量的 有机物分离出少量的易挥发的杂质组分 3 回收高 沸点的物质 蒸馏的物质在它的沸点范围内不稳定 或和其他组分会发生反应 目前水蒸气蒸馏技术已广泛应用到天然香料的提 取和分离 食品工业的除臭医药中间体和原料药的制 备 分离和纯化 工业分析上样品的富集和分离以及农 药和化妆品等领域 2水蒸气蒸馏的操作方式 水蒸气蒸馏的方式有 常压水蒸气蒸馏 绝大 多数的芳香植物均可用水蒸气蒸馏方法生产精油 减压水蒸气蒸馏 许多有机化合物加热到100 左 右就不稳定 易分解或爆炸 则可以用减压水蒸气蒸 馏来分离或提纯 如在去头皮屑的杀菌剂2 巯基 吡啶氧化物盐的制备中 用H2O2氧化2 氯吡啶得 到2 氯吡啶氧化物 而未反应的2 氯吡啶若留在 产品中气味太大 即使微量也会影响它的使用 而2 氯吡啶氧化物在高温易分解 且不随水蒸气挥发 所以用减压水蒸气蒸馏 能完全除去2 氯吡啶 4 加压水蒸气蒸馏 适应于挥发性较小物质的提纯 84 第18卷第6期 2004年6月 化工时刊 Chemical Industry Times Vol 18 No 6 Jun 6 2004 1994 2012 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 如磷的回收和纯化 5 水蒸气精馏可适合多元组 分混合物的分离提纯 3水蒸气蒸馏在化学品生产中的应用 3 1 天然产物的分离和提取 在植物天然香料如精油等的生产中 水蒸气蒸馏法 是最常用的方法 该法的特点是设备简单 操作方便 成本低 产量大 主要有水中蒸馏 原料浸于水中 加热 后在沸水中流动 水上蒸馏 隔水蒸馏 原料与水不直接 接触 水汽蒸馏 蒸馏器内不加水 把蒸气直接通入蒸馏 器内 由喷气管喷出进行水蒸气蒸馏 水蒸气蒸馏也用 于中草药的有效成分的提取和分离 中草药中的挥发 油 一些小分子的生物碱 如麻黄碱 烟碱 槟榔碱等 和 小分子酚类物质 如丹皮酚 等可以应用水蒸气蒸馏法 来提取 3 2 分离异构体 苯酚和三氯甲烷在碱作用下发生Reimer Tiemann 反应生成水杨醛和对羟基苯甲醛 苯酚在低温下硝化得 到邻硝基苯酚和对硝基苯酚 这两种反应都形成一对 异构体 用一般的蒸馏 萃取分离都比较困难 由于邻 位异构体能形成分子内氢键 分子间不缔合 也不与水 缔合 因而沸点比对位异构体低 又不溶于水 可通过水 蒸气蒸馏实现与对位异构体的分离 3 3 回收反应溶剂 有些制备反应需要在高沸点的溶剂中进行 由于溶 剂的沸点高 反应完成后用直接蒸馏法把产物与溶剂分 离开比较麻烦 而用水蒸气蒸馏法分离溶剂较方便 3 4 回收未反应的原料 一些有机化合物具有随水蒸气挥发的性质 反应后 生成的新化合物没有挥发性或挥发性很小 可以采用水 蒸气蒸馏来回收未反应的原料或过量加入的原料 如 用过量的环己胺和氨基磺酸反应生成甜蜜素 环己氨基 磺酸钠 应用水蒸气蒸馏除去过量的环己胺 9 3 5 分离和提纯 在松脂加工过程中 把采集的松脂进行水蒸气蒸 馏 可得到液态的松节油和固态的松香 传统的制备 二茂铁的纯化过程是加酸 加水 静置 抽滤 洗涤 柱 层析或重结晶 步骤多 耗时长 而用水蒸气蒸馏的方 法提纯 只需40多min 就可以直接得到较纯的产 品 10 3 6 水蒸气蒸馏反应 有些有机合成反应是在水蒸气蒸馏的条件下完 成的 如脱磺酸基反应 重氮盐水解反应等 这种方法 除了完成官能团的转换外 同时还可以把反应产物从 反应体系中分离出来 许多选择性保护芳香环位置 的磺酸基在完成保护后 再用水蒸气蒸馏的方法脱去 磺酸基 同时把反应产物分离出来 如2 6 二氯苯 胺 11 邻溴苯酚的制备 重氮盐水解生成酚的反应 也可以采取水蒸气蒸馏的方法来完成 如大红色基G 用亚硝酸重氮化后形成重氮盐 然后在水蒸气蒸馏的 条件厂水解生成5 硝基邻甲酚 对于某些制备反应 若产物易随水蒸气挥发 原 料不挥发 而产物在反应体系中停留时间长会发生副 反应 则可用水蒸气蒸馏的方式来完成 能够提高收 率 例如苯甲醇的下脚料用稀硝酸氧化制备苯甲醛 采用水蒸气蒸馏的方法 把苯甲醛尽快地从反应体系 中分离出来 防止进一步氧化形成苯甲酸 同时安装 分馏柱进行水蒸气蒸馏 它的作用是把未氧化成苯甲 醛的苯甲醇分离出来 回到反应体系 继续反应 提高 了苯甲醛的收率 12 4水蒸气蒸馏技术的应用前景展望 水蒸气蒸馏不会对设备和操作条件有苛刻的要 求 污染小 能耗适中 工业应用价值很大 但是水蒸 气蒸馏仅限于简单蒸馏 或者是过热水蒸气作为惰性 气的载气蒸馏 水蒸气蒸馏的独特优势还远未得到充 分利用 国内已有人在水蒸气精馏 水蒸气蒸馏的教 育等方面开展了研究 并取得了可喜的成果 还应当 开发水蒸气蒸馏在反应操作 作为保护气体等方面的 研究 可以相信 随着人们对水蒸气蒸馏技术的应用 研究的深入开展 该技术将会应用到更多的领域中来 生产人们所需的精细化学品 参考文献 1 何 坚 季儒英 1 香料概论 1 北京 中国石化出版社 1993 2 王丽丽 刘汉成 楼挺华 顾 熔 1 烟草科技 1993 4 26 28 3 P1A1Schweitzer1Handbook of separation techniques for chemical engi2 neers New Y ork McGraw Hilllnc11979 4 张珍明 1 化工时刊 1999 12 23 28 5 VK1Srivastava A1K1Saxena1IndianJournal of Technology 1987 25 141 145 6 钱庆利 白 鹏 王红星 1 浙江化工 2003 17 1 25 27 7 吴宝庆 果学军 1 食品工业科技 1994 6 35 36 8 马广亮 1 冀东学刊 199