行業(yè)專家聚焦“熔融結(jié)晶”,共同探討低碳技術(shù)
云講座回顧
低碳超純分離技術(shù)——熔融結(jié)晶
本次講座由上海東庚化工技術(shù)有限公司,、上海新材料協(xié)會,、中國化工企業(yè)管理協(xié)會聯(lián)合舉辦,吸引了超過200位業(yè)內(nèi)專家,、研發(fā)人員,、以及諸多化工從業(yè)者與企業(yè)家的參與,。主講老師——上海東庚化工技術(shù)有限公司總經(jīng)理康小玲,就“熔融結(jié)晶”這項綠色低碳超純技術(shù)進行了詳細的介紹,,并與大家一同探討了此項技術(shù)在生產(chǎn)應(yīng)用中的實際問題,。下面是本次講座的視頻回放與精選內(nèi)容。
PART01技術(shù)背景
2019年我國就已經(jīng)是化工產(chǎn)品生產(chǎn)和消費最大的國家,近年來依舊保持著快速增長,,工業(yè)增加值年均增長率6%左右,。
在化工行業(yè)快速的發(fā)展過程中,,二氧化碳排放也極速攀升。中國化工行業(yè)的零碳轉(zhuǎn)型對全國實現(xiàn)碳中和目標至關(guān)重要,,也對化工價值鏈低碳轉(zhuǎn)型意義重大,。
在化工過程能源消耗結(jié)構(gòu)中,分離占據(jù)80%,,尤其是在電子化學(xué)品及新材料領(lǐng)域的高純化學(xué)品的分離面臨著能耗高,、技術(shù)難度大的瓶頸。針對當下普遍存在的問題,,有沒有可以廣泛應(yīng)用和推廣的解決方案呢?在化工行業(yè)碳中和時代背景下,,綠色低碳分離技術(shù)——熔融結(jié)晶,,就是一個很好的技術(shù)選擇。熔融結(jié)晶或熔融結(jié)晶耦合技術(shù)解決方案可以實現(xiàn)高純物質(zhì)的分離,、節(jié)能減排,、提高產(chǎn)品收益、產(chǎn)品等級靈活調(diào)整等價值,,今后會受到更廣泛的關(guān)注,。
PART02技術(shù)概況
熔融結(jié)晶的技術(shù)原理:
熔融結(jié)晶的技術(shù)原理從相平衡、傳質(zhì)速率,、分離性三個方面進行介紹,,對比精餾和熔融結(jié)晶的分離,我們總結(jié)了每個方面在產(chǎn)品純度,、能耗,,工藝生產(chǎn)條件和控制方面的區(qū)別。
從傳質(zhì)速率和分離性對比上看,在實際生產(chǎn)過程當中,,結(jié)晶的公用工程,、工藝條件要求,、操作要求更低,過程穩(wěn)態(tài)控制,。
熔融結(jié)晶技術(shù)的關(guān)鍵知識要點:
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熔融結(jié)晶分離是根據(jù)混合物物質(zhì)組分之間熔點不同,,逐步降低液態(tài)混合物溫度,使待分離組分物質(zhì)達到相平衡冰點和過飽和狀態(tài),,從混合物中逐步析出結(jié)晶,,并通過重熔純化來實現(xiàn)產(chǎn)品的分離。
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相圖:我們根據(jù)結(jié)晶物系和分離的難易程度劃分有機物系,,總結(jié)了六種常見的有機二元體系相圖,。發(fā)現(xiàn)80%以上的有機物適合用熔融結(jié)晶進行分離,而在經(jīng)典體系中,,低共熔體系下,,50%以上的有機物混合物可以通過熔融結(jié)晶得到純物質(zhì)和共熔混合物。
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傳熱的穩(wěn)態(tài)控制:這是根據(jù)溫控曲線工藝控制,,它是決定結(jié)晶產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵因素,。
傳質(zhì)的穩(wěn)態(tài)控制:它是流體相變過程中的結(jié)晶質(zhì)量和產(chǎn)能的穩(wěn)定保證,,既和傳熱穩(wěn)態(tài)控制有關(guān),,也和液相部分的流動狀態(tài)有關(guān)。在實際生產(chǎn)過程中,,主要靠關(guān)鍵設(shè)備來支撐和保證,。
層式熔融結(jié)晶的過程原理:
第一階段:結(jié)晶,。液態(tài)混合物原料在降膜或靜態(tài)結(jié)晶設(shè)備中通過冷媒和結(jié)晶壁傳熱,逐步冷卻降溫,,晶層緩慢生長,,達到預(yù)期設(shè)定厚度后進行排液。
這樣,,一次完整的結(jié)晶過程就完成了。


降膜結(jié)晶器采用并行放大的熱媒和物料雙系統(tǒng)設(shè)計,實現(xiàn)傳質(zhì)和傳熱的高效性和穩(wěn)態(tài)控制,,達到低碳運行的目標,。降膜結(jié)晶器的優(yōu)勢是:
處理能力大,產(chǎn)能可達十萬噸/年 -
生產(chǎn)效率高,,通常結(jié)晶一次只需要幾十分鐘,。一個完整的結(jié)晶過程只需要在兩個小時內(nèi)完成,。
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操作彈性寬,,相比精餾,操作彈性可達20%~110%,。
作為降膜結(jié)晶器的補充,,雖然靜態(tài)結(jié)晶器的生產(chǎn)效率比較低,但在復(fù)雜物料體系的情況下,,以及母液產(chǎn)品回收,、處理能力較小的裝置中,靜態(tài)結(jié)晶器和降膜結(jié)晶器可以進行優(yōu)勢互補,。
對于整個熔融結(jié)晶工藝系統(tǒng),,東庚建立了一套完整的技術(shù)創(chuàng)新體系,涵蓋了從工藝設(shè)計,、關(guān)鍵設(shè)備,、可持續(xù)創(chuàng)新研發(fā)、技術(shù)應(yīng)用和客戶服務(wù)的全流程完整體系,。尤其是在技術(shù)應(yīng)用體系中,,我們建立廣泛的產(chǎn)品應(yīng)用數(shù)據(jù)庫,積累了豐富的應(yīng)用經(jīng)驗,,幫助客戶快速地優(yōu)化工藝流程,。在客戶服務(wù)體系中,我們建立了小試,、中試到工業(yè)化流程的一體化服務(wù),,可以幫助客戶進行結(jié)晶可行性的快速驗證,。同時,應(yīng)用數(shù)據(jù)庫和模塊化中試裝置,,讓客戶提前直觀地體驗開車服務(wù),。
PART03應(yīng)用案例
1萬噸/年-熔融結(jié)晶項目應(yīng)用案例
該項目產(chǎn)品具有高沸熱敏特點,是屬于經(jīng)典的低共熔相平衡體系,。產(chǎn)品進料濃度中等偏高,,與共晶點的濃度差和溫差較大,結(jié)晶的推動力高,。
物料是從反應(yīng)工段直接進結(jié)晶,,對比原料及產(chǎn)品指標,結(jié)晶純度從初始進料的87%提升到99%以上的目標純度,。因為物料含復(fù)雜組分和聚合物,,所以通過三到四級結(jié)晶完成,收率在95%左右,,而直接用精餾收率只有60%,。
在進行結(jié)晶工藝對比發(fā)現(xiàn),結(jié)晶的能耗比精餾節(jié)約60%左右,??紤]綜合能耗、三廢,、產(chǎn)品收率等因素,,我們推薦使用熔融結(jié)晶技術(shù)進行分離。
PART04行業(yè)應(yīng)用與賦能
熔融結(jié)晶這種低碳綠色關(guān)鍵技術(shù)在行業(yè)中有著極為廣泛的應(yīng)用前景,,涵蓋了電子化學(xué)品,、石油化學(xué)品、生物化學(xué)品,,精細化學(xué)品,、新材料領(lǐng)域。
在如此廣泛的行業(yè)應(yīng)用中,,當您的企業(yè)產(chǎn)品分離遇到以下困難和問題時:
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進一步提純付出更高能耗
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希望產(chǎn)品純度>99.9%,,以期獲得高純度產(chǎn)品
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α值很低有機物
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同分異構(gòu)體
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形成共沸物
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高沸點,熱不穩(wěn)定降解,,熔點在-20°C~220°C之間
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分離時高溫聚合
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組分復(fù)雜熱敏生物合成化學(xué)品
遇到以上復(fù)雜問題,,熔融結(jié)晶將為您賦能,實現(xiàn)節(jié)能減排70%左右,,綠色環(huán)保,、獲得高純度產(chǎn)品,產(chǎn)品收率提高20%或更高。東庚公司數(shù)十套萬噸級系統(tǒng)裝置經(jīng)驗,,為客戶保駕護航,。