新型化工新技术2006-2.ppt

第二章 新型分离技术;　 结晶在物质分离纯化过程中有着重要的作用，随着工业的发展，高效低耗的结晶分离技术在石油、化工、生物技术及环境保护等领域的应用越来越广泛，工业结晶技术及其相关理论的研究亦被推向新的阶段。;冷却剂直接接触冷却结晶法 反应结晶法 蒸馏-结晶耦合法 氧化还原-结晶液膜法 萃取结晶法 磁处理结晶法 熔融结晶技术 ;1，结晶分离原理 2，熔融结晶特点 3，熔融结晶技术 4，熔融结晶过程的数学模型 5，熔融结晶技术的应用;1，结晶分离原理;温度，℃ ;过饱和度;;葡萄糖冷却结晶器;1.2 熔融结晶分离原理;共熔物型物系相图;（2）原理;????图 1 萘-硫茚物系固 液相平衡示意图; 部分熔融 发汗和进一步提纯; 熔化 收集纯品 　　将换热介质的温度升高, 使晶层加热到熔点以上全部熔化，回收提纯后的物料.;（3）精馏与熔融结晶比较;2，熔融结晶特点; 按照操作方式的不同，常规熔融结晶过程可以分为逐步 冻凝(progressive freezing)结晶和悬浮(suspension)结晶两类。 ;层结晶过程和悬浮结晶过程的比较;低温操作 结晶过程一般是常压、低温操作， 既没 有物料挥发污染问题，操作简易安全，又对设备 材质没有过高要求， 因低温腐蚀性下降，可降低 操作成本及设备投资。; 适用于特种物系 同分异构体物系、热敏性物系， 因沸点相近和 热敏性问题，使用常规精馏，需几十块或上百块塔 板及高回流比或减压(高真空)操作，操作条件苛刻， 对设备材质和加工精度要求高，精馏釜中结焦 炭 化、聚合等现象亦无法避免，收率过低，难以得到 高纯度产品。结晶技术可避免这些问题，因为这些 物系的各个组份，熔点差常可达数十度以上，均可 用熔融结晶技术有效分离。;可分离出高纯产品 对于拂点差较小的物系用常规精馏法难以 分离出纯度高的馏份， 用新型结晶技术却可由 同分异构体中分离出高纯或超纯的物质， 纯度 可达99．9％以上。;3，熔融结晶技术;3.1 Brodie提纯技术;连续操作的逆流洗涤型分步结晶装置。由回收段1，结 晶精制段2，提纯段3和熔融段4组成。 回收段与精制段是水平放置，外装冷却夹套， 内有刮带 式螺旋输进器，提纯段是垂直安装的， 内有低速搅拌 器，用以防止晶体结块与液体沟流。 优点是操作弹性较大，母液组成变化为15％ 以内仍可保 持产品纯度。 缺点是设备结构复杂，内有运转件其维修要求高， 开车 周期长，操作难度大及容时产率较低。;3.2 KCP型分步结晶技术;KCP是一套连续结晶装置，由结晶器过滤器、螺旋输送器及提 纯塔4个子设备组成。 提纯塔是关键设备，塔内装有两根旋转方向相反的螺旋搅拌 桨，其作用是防止晶体结块并向上输送晶体，使晶体与回流液 进行有效的接触，完成逆流洗涤过程。 精制塔上部温度必须保持在晶体熔点附近以保证高纯产品生成 优点是使用了常规形式结晶器，与提纯器分开安装，亦可根据 物系特点更换结晶器。 缺点是子设备多，除结晶器外还有连续固液离心、螺旋输送器 等，且提纯器结构复杂并带有运转件， 维修与控制要求高。 ;3.3 CCCC结晶技术(连续逆流洗涤塔式结晶器);连续结晶装置，由3个塔组成。 第一、 二塔结构相似，塔内装有带刮刀的转桶及搅拌器， 同时具有副晶、搅拌及输送的作用；下部装有悬浆泵，可 将悬浮液扬至下一塔顶的液固离心分离器中 ，分离出的液 体返回原塔， 固体放入下塔中，进行下一步操作。 第三塔为提纯塔， 是一种晶体填充床式提纯设备，中心装 有长轴搅拌器，它的作用是使晶体填充床处于疏松状态， 以利于逆流洗涤与再结晶的进行。 优点是有运转件，但相对结构简单，容时生产能力较大。 缺点是操作控制难度大及有运转件等，高效液固分离器加 工要求很高。;3.4 降膜式结晶技术;国际上许多大公司都大力开展对该过程的研究开发，瑞士Sulzer公司在该技术的研究与应用方面处于领先地位，该公司在世界各地已建立了多套降膜结晶装置用于生产高纯度的萘、异氰酸盐、苯甲酸、酚、丙烯酸、火箭推进剂肼等众多化合物，仅中国就有近10家企业采用该技术。;国内天津大学较早地开展对降膜结晶分离技术的 研究，先后以工业萘、混合二氯苯、醚醛等物系 进行了降膜结晶分离研究,还进行过降膜结晶技 术与精馏分离相结合的分离提纯工艺研究.;降膜结晶分离过程三个步骤： 降膜结晶、部分熔融(发汗)、 熔化;在降膜结晶过程中，料液沿结晶管下降流动冷却结晶过程对提纯起主导作用。 冷却水初始温度降低和冷却水