熔融結(jié)晶是一種常用的分離技術(shù), 在化學(xué)工業(yè)中, 如脂肪酸、、苯酸、硝基氯苯、萘等產(chǎn)品的精制分離已廣泛應(yīng)用。我公司引進該技術(shù)并與天津科技大學(xué)合作,開發(fā)溶解結(jié)晶技術(shù)。近年來, 由于性的能源危機, 熔融結(jié)晶分離技術(shù), 作為一種具有特殊潛力的節(jié)能手段, 已受到越來越廣泛地重視, 由于其的優(yōu)點, 有著非常廣泛地應(yīng)用前景, 動態(tài)熔融結(jié)晶技術(shù)為生產(chǎn)高純度的有機產(chǎn)品提供了即經(jīng)濟又可靠的工藝。
熔融結(jié)晶器原理
熔融結(jié)晶的原理是很簡單的。如果把一個不純的、已熔融物質(zhì)冷到凝固點, 移去熱源, 部分物質(zhì)就凝固。對大多數(shù)系統(tǒng)來說, 固體是純物質(zhì), 雜質(zhì)濃縮在殘留熔融物中稱為殘渣。凈化產(chǎn)物從殘渣中分離回收并可再次熔融。
1、靜態(tài)熔融結(jié)晶器
這是的分步結(jié)晶技術(shù)。結(jié)晶層浸沒于靜態(tài)熔液中, 在冷卻表面慢慢生成, 設(shè)備常用水平管—殼式熱交換器, 熔液在殼程, 冷液在管程。開始時殼程進料, 然后加人冷液慢慢降溫, 晶體層成長,然后仔細(xì)升溫對晶體加熱, 結(jié)晶熔化后出料成品。靜態(tài)結(jié)晶器試驗裝置中, 其單板操作數(shù)據(jù)可以有效地按比例放大。靜態(tài)結(jié)晶器結(jié)晶層成長速率限于每小時, 結(jié)晶成長速率加快會導(dǎo)致固液界面雜質(zhì)含量上升, 換言之, 會局部地降低結(jié)晶點。結(jié)晶層成長不穩(wěn)定會導(dǎo)致多孔結(jié)晶結(jié)構(gòu), 使殘渣不易排出。
2、降膜式熔融結(jié)晶器
現(xiàn)今降膜結(jié)晶器技術(shù)已大量使用, 工廠規(guī)模達大中型, 生產(chǎn)的產(chǎn)品范圍寬。此法已大量取代了靜態(tài)結(jié)晶器生產(chǎn)禁, 取代苯及一抓乙酸的結(jié)晶熔融。此法也用于提取超高純的各種單體。它沒有結(jié)晶器常有的溢流現(xiàn)象, 用熔融液膜連續(xù)下降流過冷卻面, 在冷卻面上成長成結(jié)晶層, 在固液相接觸界面上的剪切力能迅速把雜質(zhì)傳送到粗滯的熔融液中, 使結(jié)晶特別迅速地成長, 并使得相間穩(wěn)定。當(dāng)結(jié)晶固相成長速率超過每小時時,比靜態(tài)結(jié)晶器的速率快倍地成長。
圖1表示了這樣的工藝流程, 結(jié)晶器中含有垂直管, 結(jié)晶層長成柱狀, 收集罐在管下與結(jié)晶器整體建造。在每個分離步驟開始時先用料液充滿, 然后啟動循環(huán)泵把物料充人管中。在結(jié)晶器的殼程制冷劑溫度緩慢下降時, 熔液循環(huán)速率比結(jié)晶沉淀時高, 以致其溫度和組成沿管長均勻地下降。
把殼程溫度緩慢恒速下降, 直到收集罐料面下降到預(yù)定值, 此時熔融物循環(huán)停止結(jié)晶排出, 余下殘渣。然后把殼程溫度緩慢地上升到恰好在產(chǎn)品的熔點下, 析出雜質(zhì), 再排料。殼程制冷劑也按降膜下降。泵循環(huán)速度加大, 冷液均勻分布于每根管子, 直至頂部。有效控制溫度梯度, 這對物料析出階段特別重要。管程中也要防止物料混流, 因為每根管子兩邊液力和熱力條件是相等的, 這里按比例放大的效應(yīng)很小。把試驗工廠的單級管數(shù)據(jù)放大可設(shè)計有幾千根管的裝置。
3、多級熔融結(jié)晶器系統(tǒng)
工業(yè)單級分離過程的產(chǎn)品若不能達到產(chǎn)品純度, 可用多級裝置。雜質(zhì)殘存于結(jié)晶結(jié)構(gòu)內(nèi)部或表面可簡單地用殘晶析出法清除, 這就是用重復(fù)結(jié)晶來析出及融熔生產(chǎn)產(chǎn)品。多級步驟是在同一結(jié)晶器中進行的。在同一裝置中把物料再加工, 在道加工步驟的最后階段,熔融狀的產(chǎn)品停留在收集罐里, 然后把此產(chǎn)品用同一裝置再結(jié)晶。
4、熔融結(jié)晶殘渣洗滌
若不帶殘渣洗滌分離系統(tǒng), 若加的料是較純的,這樣將損失產(chǎn)品, 因此需分離殘渣, 以提高收率。過程產(chǎn)生的廢蒸汽相應(yīng)可濃縮雜質(zhì), 實際上, 每批加工收集到的殘渣積存到可裝滿結(jié)晶器時再加工, 可以用多級洗滌分離進一步減少殘渣量。在多級殘渣中,共熔點組分都是相近的, 所以可一起回收。
下述物質(zhì)用熔融結(jié)晶法精制或分離二甲苯異構(gòu)體分離：
4,4-二氨基二苯甲烷、脂肪酸異構(gòu)體分離、苯甲酸異構(gòu)體分離、己內(nèi)酞胺、對甲異構(gòu)體分離、睛、、對二氯苯及抓苯衍生物、雙酚、丙烯酸、禁及蔡衍生物、硝基抓苯、硝基抓苯衍生物、丁烯二酸、蠟、硝基甲苯, 硝基苯衍生物、甲酚、二甲酚, 酚類異構(gòu)體分離、人造奶油、潤滑油脫蠟、半導(dǎo)體單質(zhì)及金屬材料的超高純單體等。
