蒸馏--结晶耦合法分离易结晶物质

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1、蒸馏--结晶耦合法的初步研究潘晓菁周荣琪(清华大学化学工程系)摘要：蒸馏--结晶耦合法是分离易结晶物质的新方法。该方法根据易结晶物质熔点高、易结晶析出的特点，将蒸馏过程与结晶过程有机地结合在一个装置中完成。本文针对从生产乙烯的裂解渣油中提取工业萘的体系，研究了蒸馏--结晶耦合法的可行性。实验结果表明蒸馏--结晶耦合法不仅能够有效地解决易结晶物质在分离过程中结晶析出而堵塞装置系统的问题，而且可以提高产品的纯度，强化蒸馏过程。关键词：蒸馏结晶耦合萘StudyofAnewTechnolgyofDistillation--

2、CrystallizationcouplingPanXiaojingZhouRongqi(DepartmentofChemicalEngineering,TsinghuaUniversity.Beijing,100084)Abstract:Consideringdistillationandcrystallizationprocesses,thepaperpresentsacompletelynewideaofdistillation-crystallizationcoupling.Inthenewmethod,d

3、istillationandcrystallizationarecombinedinaequipment.Inthispaper,distillation-crystallizationcouplingwasstudiedonthebasisofrecoveringtechnicalnaphthalenefromcrackingresidue.Experimentalresultprovedfeasibilityofthisprocess.Thenewprocesshasconsiderablypotentiali

4、ty.Inordertointensifydistillationseparation,ittakesadvantageofcrystallinematerials,substitutesone-stepsolid-liquidequilibriumforseveralstepsvapor-liquidequilibriuminthetowerandcombinesorganicallydistillationandcrystallization.KeyWords:Distillation,Crystallizat

5、ion,Coupling,Naphthalene,一、引言在现代化工生产中，有许多物质的熔点较高，如萘(80.3℃)、联苯(69.2℃)、对二氯苯(53.13℃)、十七醇(53.83℃)等。这些物质称之为易结晶物质。在分离过程中，易结晶物质很容易结晶析出，堵塞管道和设备，造成物料损失或生产中断。分离易结晶物质要求生产过程的操作温度须高于熔点，尽量避免结晶的产生，如果产品是热敏性物质或生产工艺对温度有一定的限制时，分离便难于进行。蒸馏是一种常用的化工分离方法。一些易结晶物质的沸点相近，但它们之间的熔点却相差很大。如果

6、仅利用蒸馏过程进行分离，沸点相近使得分离的难度加大，熔点高造成的易结晶现象又会使得操作控制比较困难。但利用它们熔点差较大的特性，开发一些新的分离方法是很有意义的，这一方面可以解决操作过程的困难，另一方面利用熔点差大的特点可以加强分离效果[1－3]。提出了用蒸馏--结晶耦合法来分离易结晶物质，并针对从生产乙烯的裂解渣油中提取萘，验证其可行性和优越性。5二、设计思想熔融结晶在近年来得到了迅速发展。对于易结晶的物质，它主要利用组分间熔点差大的特点，达到比较高的分离纯度。同时，它也和普通精馏一样，不引入外部溶剂，因而容易满

7、足环保要求。熔融结晶是一种简单操作,当不纯的熔融液被冷却至凝固点时，部分物质固化出来，与原熔融液分开。大部分体系的固化物质是一个纯组分，而杂质在熔融液中富集。熔融结晶是以固-液相平衡为基础的。一般来讲，两组分的固液相平衡主要有以下两种类型：1、共晶体系统2、固熔体系统研究表明，85%的两相混合物都属于共晶体系统。从理论上讲,通过一级熔融结晶就可以得到纯的分离。唯一的限制在于要保持结晶组分具有足够高的浓度以防止共晶体的产生。然而，一级熔融结晶只能保证高纯度，收率却很有限。从表观上看，熔融结晶与蒸馏过程非常类似，只是用

8、固液平衡代替了汽液平衡。这两种分离技术都依靠三个基本要素：相平衡、传质速率和分相速率。但二者在这三个基本要素方面，熔融结晶和蒸馏还是有很大的不同。表1对二者进行了比较。表1蒸馏过程与熔融结晶的比较[4]蒸馏熔融结晶(共晶体体系)相平衡汽液两相完全混合液相混合，固相不混合汽液两相都含有杂质固相为纯物质(除共晶点)分离因子居中并随纯度的增加而降低分离因子高理论上