《化工新技术》PPT课件

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1、第二章新型分离技术1结晶分离新技术2短程蒸馏技术3双水相萃取技术4反胶团萃取技术5新型亲和分离技术6纳滤膜分离技术1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。一、结晶分离新技术NovelTechnologyofCrystalization2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31，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溶液结晶熔融结

2、晶熔融结晶技术41，结晶分离原理结晶过程：晶核生成—过饱和溶液中生成一定数量的晶核；晶体生长—在晶核基础上生长为晶体。影响结晶过程的因素：溶液过饱和度、杂质、搅拌速度等。1.1溶液结晶分离原理5温度，℃蒸发介稳区饱和区不饱和区平衡溶解度曲线第一过饱和曲线第二过饱和曲线绝热蒸发冷却浓度，CΔCMAXΔTMAX6过饱和度数量（或程度）实用的过饱和度结晶的质量（密度、粒度、均匀度等）结晶生长速度（与单位时间产量一致）晶体形成速率（与单位时间去除的细晶一致）78葡萄糖冷却结晶器91.2熔融结晶分离原理（1）相图有机物系的固液平衡相图有六种形式：其中a、b、c一般统称低共熔型，d、e、f统称固体溶液

3、型。10共熔物型物系相图固体溶液型物系相图多级结晶高纯固体产物：实际上－多级结晶理论上－单级结晶11（2）原理熔融结晶分离过程三个步骤：结晶提纯物质与残液分离部分熔融发汗和进一步提纯熔化收集纯品12图1萘-硫茚物系固液相平衡示意图结晶提纯物质与残液分离图1为萘-硫茚物系固液相平衡示意图。当熔体被冷却到固液两相区，所析出的晶体中萘含量比液相的大(CS>CL)，若温度降至固相线以下，熔体将全部结晶析出。13部分熔融发汗和进一步提纯结晶晶体＋杂质（纯度低）缓缓加热部分熔化（发汗）汗液包含更多杂质晶体含量提高14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.以上

4、三个步骤组成一个结晶级。15（3）精馏与熔融结晶比较三个基本要素：相平衡、传质速率、相可分性汽液相完全混合液相混合、固相不混合汽液相平衡共熔体系分离因子适中并随纯度增加而降低分离因子很高（理论上可达无限）很难获得超高纯度物质易获得超高纯度物质理论上物收率限制共熔组成限制收率汽液两相均有很高传质速率，易达到平衡完全混合液相有一定传质速率，固相传质速率小，达到平衡慢汽液相密度差:100:1~1000:1固液相密度差：10％两相粘度低液相粘度适中,固相刚性粘度大相分离快而完全相分离慢，表面张力影响分离逆流接触快而完全逆流接触慢而低效项目精馏熔融结晶相平衡传质速率相可分性162，熔融结晶特点在工业

5、的有机化合物混合物中，有许多是同分异构体、共沸物系、或热敏性物系。对于这些物系进行分离方法筛选时，结晶方法还显示出独特优点。对于有机物系的分离，熔融结晶的优势在于以下几方面：17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(progressivefreezing)结晶和悬浮(suspension)结晶两类。逐步冻凝结晶又称为层结晶(1ayercrystallization)，即结晶物料直接在冷却界面上固化形成结晶层，当结晶层达到一定厚度后，提高温度使晶体熔化而得产品。悬浮结晶是将原料液置于带有搅拌的结晶釜或带有固体输送器的结晶塔中，通过降温而使晶体析出，析出的晶体颗粒悬浮于熔融液中

6、并不断生长。结晶后对晶浆进行简单的固-液分离就可得高纯产品。(1)分类18层结晶过程和悬浮结晶过程的比较操作温度主组分熔点附近主组分熔点附近结晶热转移通过晶层通过熔液晶体生长速率10-7-10-5m/s10-8-10-7m/s晶体熔液相界面积10-102m2/m310-103m2/m3转动装置无有传质速率大小结壁现象无有项目层结晶悬浮结晶19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。节能一般物系的气化热是熔融热的2～3倍，再计入精馏的高回流比与热损失，使结晶技术能耗仅为常规分离方法精馏的

7、10～30％。（2）特点20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。21可分离出高纯产品对于拂点差较小的物系用常规精馏法