化工工藝流程中的萃取劑選取研究

孫 會

（浙江華方藥業股份有限公司，浙江 臺州 318020）

0 前言

化工企業在生產的過程中，就是通過化學反應的相關原理來將這些原材料轉化為化工產品。在生產的過程中要保證每個環節都在相關的部門領導下進行，不能隨意地進行操作。化工生產本身需要用到催化劑、萃取劑、原材料。萃取劑主要運用于萃取分離的過程中，它是化工生產最常見的方法，在進行萃取分離時，需要選擇合適的萃取劑，這樣可以有效保證化工生產的安全性和效益性。所以化工企業的領導要重視萃取劑的選擇，從上到下的規范要求員工使用萃取劑。

1 化工工藝流程

化工工藝流程實際上就是通過化學反應原理把化工原料轉化為化工產品的過程。化工工藝流程主要是由3個部分組成的：首先，要對原材料進行處理。從化工加工的生產角度入手，在進行化工生產前，要對這些化工原料進行整體的清理，保證原材料的純凈度。對于一些材料進行提濃、混合和乳化。只有這樣才能夠最大程度地保證化工生產的實際需求。其次，要注重化學反應這個環節。在完成對化工原材料的處理之后，就需要結合所要生產的化工產品的特性，來選擇合適的溫度，對這些物質進行化學反應，保證整個化學反應的速率。結合不同的化學原理，化學反應類型主要包括氧化反應、還原反應、異構化反應以及化能合成反應等。根據要加工的化工產品需要，選擇合適的化學反應類型來進行相關的生產活動。最后，也就是化學反應的精練環節[1]。當化學反應完成后，將得到的產物進行相應的分離，把其中的雜質去除掉，這樣才能夠得到最終的化工產品。在生產化工產品時，要保證它能夠在一定的環境下進行，保證所使用的生產設備符合相關要求。在化工生產過程中，使用的工藝要根據相關加工產品的類型來進行選擇化工材料和環境，也就是在采用化工加工工藝時，要保證它的特殊性，選擇適合的加工工藝，需要配合相應的特定設備。不僅要對這些環境、設備提出相應的要求之外，還應該嚴格規定產品的操作流程，使用恰當的萃取劑、催化劑，保證產品的結構。每個化工生產都需要按照上述的3個步驟，也就是對原理進行預處理、化學反應、產物的分離及精制。在化工生產的過程中需要通過化學反應來進行加工生產，也就意味著整個化工過程都需要以化學反應過程為核心。在化學過程中，需要化學處理過程和物理處理過程。整個的工藝過程反映出了需要多個單元通過一定的順序進行相應的組合，把這些原料轉化為目的的產品。

在化工工藝流程過程中，流程圖多分為3種：1）方框流程圖，它是最簡單的1種流程圖，運用方框間的箭頭來連接，保證整個過程。2）簡易流程示意圖，通過一些圖像、符號和代號來表示化工的設備、管道等。3）帶控制點的工藝流程圖，主要包括生產裝置、設備、物料以及動力管線等。以醋酸乙烯酯合成工序工藝為例，用方框流程圖可以更加清晰地看到整個流程[2]。首先，是乙炔通過吸附的方式，進行鼓風機增壓、混合、預熱、合成，再通過氣固分離的方式，來合成產物氣體和催化劑粉末，醋酸通過加料泵進行蒸發，得到蒸發的殘液。

目前，化工企業在加工生產的過程中，大多數是將化學原理、基礎學科知識和化工工程的知識與技術應用到一起，這樣可以有效地提高化工企業的規模化生產，保證化工企業能夠規范地生產。對化工原料和副產品進行有效的利用，保證化工工藝加工可以向著新型能源轉化，加強對催化劑的使用，保證化工加工可以節能減排降耗，實現自動化生產。

2 化工工藝流程中萃取劑選擇的原則

在選擇萃取劑時，主要是從化工企業生產的產品質量以及萃取工藝的安全性和成本上入手的，所以在化工生產過程中要遵循以下原則：首先， 在選擇萃取劑時要盡可能地保證它的良好性質。選擇萃取劑的時候要保證萃取過程中溶質的溶解能力，對于那些不是萃取部分的物質萃取劑是不會對其進行萃取的。在對溶液進行組分的過程中，要保證選擇的萃取劑具有一定的指向性。萃取劑本身應該具有一定的物理特性，這樣可以根據它的物理特性對其進行階段性的萃取。其次，在選擇萃取劑時需要穩定的化學性質，保證萃取劑的提取速率。萃取劑的化學性質和萃取過程的穩定性有一定的關聯性，所以要盡可能地選擇腐蝕性比較低、化學反應低、分解反應低的一些萃取劑。明確萃取劑的速率，可以最大程度地保證化工生產過程中的成本。再次，在選擇萃取劑時，要充分考慮到它本身的性價比以及萃取劑的安全性。萃取劑的價格參差不齊，但并不意味著高價格的萃取劑就更好，在萃取的過程中所用的萃取劑的經濟性和實用性的特點。萃取劑要選擇那些無毒、沒有刺激性、燃點高以及容易揮發的材料，這樣才能進一步保證在化學反應過程中的安全性。 最后，要保證萃取劑有良好的反萃取特點，這樣才能夠保證萃取條件發生變化時，萃取劑可以作用于萃取溶液，便于從中進行物質的轉換。綜上所述，在化工生產過程中，人們常用的萃取劑為：

在使用萃取劑時，既要保證萃取劑的來源，又要簡單便捷易操作。當萃取劑的類型比較多時，就需要綜合考慮化工生產過程中的因素進行分析，最后選擇適合生產需要的萃取劑，保證萃取劑的使用滿足上述原則[3]。在工藝流程配置的過程中，要學會選擇合適的方法，對原料進行預處理，保證預處理系統的科學性，讓企業可以更好地選用價廉易得的原料。運用合適的工藝流程和工藝條件，提高原料的轉化率和反映選擇性。在反應系統中，反應器多是單臺，當然也可以選擇多臺并聯的方式，當催化劑活性低時，就可以運用雙臺串聯的方式，這樣有利于加快催化劑的反應速率，有利于反應吸熱、放熱，保證整個反應過程中有反應器和再生器一起工作。在反應產物的分離系統中，要想把反映生產的產物從中分離出來，就需要通過相應的精制、提純的方式，得到相應生產的產品。把這些原料進行循環使用，降低生產成本，對回收的物料進行合理的處理。在化工生產過程中，要根據化工工藝的特點，保證生產化工品的需求，時刻關注化工生產的流程，綜合考量來選擇萃取劑。

3 化工工藝流程中萃取劑選擇應注意的事項以及相關應用

3.1 化工工藝流程中萃取劑選擇應注意的事項

3.1.1 可選性強

在化工工藝流程過程中，萃取劑的作用是和一些必要的物質進行相溶，將其中不同的部分分隔開，其中被隔離的物質就是萃取物。這樣可以根據特性來選擇適當的萃取劑，保證萃取劑所具備的分離系數。當分離系數大時，萃取劑的效果就會越顯著，通過反復地反應后可以得到的萃取物量也會隨之增加，通過研究可知，萃取物獲得的數據越多，也就意味著該項研究結果更有說服力。反之，當萃取劑的分離系數比較低時，和物質相溶后所分離出的溶質也就會少，這樣不能達到預期的量，也就意味著參數和相關指標的準確率不能得到保證，不能夠用于真正的研究中。用于研究的萃取物，都是需要經過大量多次的實驗得出的數據，當得出相同或相近的結果比較多時，也就意味著這項研究的可信度比較高。所以，在選擇萃取劑時，要保證它的可選性強，這樣才能夠真正達到分離萃取物的目的。化工生產每天需要大量的能源消耗，在生產的過程中需要注意節能的問題。對整個換熱流程進行合理地計劃，保證可以通過分級回收熱能，來提高傳熱速率。保證設備位置的相對高低，學會利用位能輸送物料，使物料通過自動化的方式進入低壓設備，保證整個設備的平衡性。

3.1.2 容量較大

在化工工藝流程中，化工企業會使用到很多的原料，為了保證這些原料的質量，就需要對萃取劑進行容量的檢驗，保證萃取劑容量的要求和萃取劑萃取效果有很大的關系。可以選擇相同的特性，萃取劑的容量是指在特定單位萃取劑在萃取過程后產生的萃取物的量，良好的萃取劑所得到的萃取物也多。這也就意味著萃取劑的容量和萃取物的量是正比的關系，當萃取劑容量大時，萃取的效果也就會好，所得到的萃取物也就多。在生產過程中，不能通過將容量小的萃取劑增加劑量的方式來進行萃取，這樣不僅不會提高萃取的效果，還會影響萃取物的物質變化，當出現這樣情況后，要進行針對性地解決。這些問題多是在未知的情況下進行的，在短時間內很難找到相應的解決方法，容易增加生產的成本。這樣的投入存在一定的風險，當出現不能控制的情況時，就會造成人們難以想象的后果。所以，在使用萃取劑時，只需要少量即可得到預期的量，雖然投入得少但是得到的量多，盡可能地投入萃取劑，減少一些不必要的投入。

3.1.3 性質穩定

在化工工藝流程中應用萃取劑，要保證它的性質和狀態，只有達到相關要求，才不會產生別的變化。在使用萃取劑時，很容易用到水或者油，當萃取劑可以和水、油進行融合時，就容易被溶解，失去了萃取的作用。在萃取過程中，還會受到溫度的影響，有的萃取劑會隨著溫度的變化而產生分解，這就會使萃取劑的效果大大降低，在進行化工工藝的處理時，還會加入一些試劑來改變物質的特性，有的需要同時加入萃取劑才能夠保證物質的特定狀態，當萃取劑的性質不穩定時，就容易出現其他的化學反應或者溶于其他的試劑中。由于萃取劑的使用多是通過人工來進行操作的，所以在使用萃取劑時要考慮到它是否具有腐蝕性、輻射性、毒性，當含有這些成分時，就需要在操作中配備相應的防護措施，降低對操作人員的危害。員工在使用萃取劑時要充分考慮到它本身的特性，做好相關的事前準備，避免對人體產生危害。

3.1.4 易于反萃取

這一過程是萃取的逆過程，在化工工藝中，很多萃取后的物質狀態不是人們想要的，為了減少浪費的情況，就需要把它們調整為相應的狀態，利用反萃取的方式把萃取物中的一些物質轉化為水相。反萃取劑實際上就是反萃取功能，把那些有機相中被萃組分結構進行相應的破壞，使其溶于水，或成為和水與機相不相容的沉淀物，也就是通過萃取得到的萃取物大多數都具有反萃取的性質，由于萃取劑的容量和性質等不同方面的差異，會影響到反萃取物的能力[4]。在選擇萃取劑時，要注重反萃取的特點，將它作為1個選擇的參考指數，這樣便于進行反萃取的操作，保證在特殊的情況下也能夠解決或者是還原相關物質的特性，降低一些不必要的損耗。

3.1.5 成本控制

在制備萃取劑時需要一定的成本，當萃取劑的種類繁多時，就需要選擇和實際生產相關的萃取劑，有很多萃取劑不符合相關要求，所以需要從多個角度控制成本。對于化工企業來說，要選擇那些容易制備，價格便宜效果好的萃取劑，由于萃取劑的成本本身就高，要想取得良好的效果，就需要嚴格選擇材料。好的萃取劑不僅投資少，萃取效果也更好，只需要使用少量的劑量，就能夠達到相應的效果，這樣才能更好地把握萃取劑的成本。目前，現階段所使用的萃取劑有數十種，萃取劑本身的性質和特點存在比較大的差異，所以在制備的投入上也有所不同，應用時也有很大的區別，例如在萃取鎢時，運用了三烷基胺，在稀土中使用烷基磷酸等，由于這些萃取劑本身的結構較為復雜，所以在制備時需要的投入也會相應地增加。例如己酸異戊酯的制備，可以用于溶劑以及調味、制革、人造絲、膠片和紡織品等加工工業，可用于香皂、合成洗滌劑等日化香精配方中，見表1。在化工工藝流程中，萃取劑的種類繁多，真正能夠滿足化工企業需求的制備卻不多，要保證這些制備既能夠滿足化工企業的需要，又能夠降低生產成本。

表1 乙酸異戊酯產品規格

3.2 化工工藝流程中萃取劑的相關應用

3.2.1 環境處理

在萃取的過程中，萃取劑的使用需要和指定物質進行相互作用，這樣才能夠改變物質的特點，讓它能夠溶于萃取劑中，當二者混合在一起后，萃取劑就可以有選擇地進行溶解，將那些不必要的物質溶解掉，留下想要的部分，保證萃取后物質的純凈度。再通過分離技術把萃取物分離出來，達到相應萃取的目的。該方法在環境處理中也比較常見。例如，在對萃取設備處理煤氣化廢水時，萃取劑的選擇見表2。

表2 幾種萃取劑物理性質和萃取性能比較

利用上述的萃取劑將含有其他雜質的廢水進行特定程度的凈化，可以采用特定量的萃取劑和廢水進行結合，首先可以將溶質和廢水進行隔離，運用萃取劑來進行萃取，把廢水中一些摻雜的物質溶解掉，其次，把留下來的溶質運用分離技術和廢水進行分離，這樣就可以獲取所需要的物質，最后，達到提取的目的。

3.2.2 化工處理

在進行化工處理時，需要將萃取劑和被萃取物質結合在一起，將被萃取物質轉化為化學試劑，應用到化工的處理中。化工企業經常會產生一些廢氣、廢水和廢渣，這些廢棄的東西里含有多種有毒、有害物質，需要進行妥善的處理，如果沒有達到相關要求就排放，勢必會影響到環境。使用萃取劑主要是因為萃取劑的性質穩定，不會輕易溶于水、沸點高、不易燃，可以有效控制成本，能夠有選擇性地進行萃取，滿足人們的不同需求。萃取劑可以通過多種的組分溶劑來進行實現，可以更好地對化工進行處理，是化工企業員工使用的常見手段。例如要想去除咖啡中的咖啡因，就可以采用適量的三氯乙烯為萃取劑，或者是對鈾礦石進行提取時，萃取劑可以選用2-乙基己基磷酸。

3.2.3 產品精制

在對化工工藝流程進行處理后，化工企業就可以獲得自己所要的產品，這些產品多是由混合物或化合物組成的，所以很容易夾雜一些雜質，如果直接使用，就會影響到產品本身的質量，所以，這些產品都要經過萃取劑才能夠保證沒有雜質，把那些不必要的東西分離出去，這樣可以有效提高產品的質量，保證產品的穩定性。如果要保證產品品質，就需要去掉那些不必要的物質。例如，要想去除苯中的苯酚，可以加入氫氧化鈉，把苯酚轉化為苯酚鈉，利用酚鈉易溶于水的特點，把它和苯分開。例如油品的化學精制，可以運用化學藥劑（硫酸、氫氧化鈉等）和油品中的一些雜質硫化物、瀝青質等發生化學反應，把這些雜質可以去除掉，改變油品的氣味、顏色等。

4 結語

綜上所述，隨著我國化工工業的不斷發展，要想保證化工工藝流程的規范性，就需要合理使用萃取劑。優化化工工藝流程可以給企業的生產帶來很大的便利，例如可以提高企業的生產效率，保證生產出的產品質量，還能夠有效控制化工企業的生產成本，通過最少的投資來獲取更多的利益。在選擇萃取劑時要注意很多問題，結合生產作業的具體情況而定，工人要嚴格按照相關規章制度盲目操作。