Производство высокочистых химических продуктов с использованием Кристаллизатора для динамического плавления 

I. Принцип работы Кристаллизатора для динамического плавления

Кристаллизация представляет собой важный химико-технологический процесс, заключающийся в выделении твердых веществ в виде кристаллов из пара, раствора или расплава. Многие химические продукты и полуфабрикаты выпускаются в кристаллической форме. В качестве важного разделительного процесса кристаллизация, в отличие от других методов разделения (например, дистилляции), осуществляется при относительно низких температурах, что эффективно уменьшает образование побочных реакций и снижает энергопотребление.

Кристаллизатор для динамического плавления — это новая разделительная технология, которая позволяет удалять примеси за счет равновесия между твердым и жидким фазами при плавлении и кристаллизации самого вещества для разделения, без добавления растворителя. Она зависит от разницы в температуре замерзания между веществами, подлежащими разделению: путем постепенного понижения температуры исходной жидкой смеси достигается частичная кристаллизация, при этом выделяемые твердые кристаллы имеют химический состав, отличный от остаточной жидкости (расплава), что обеспечивает разделение и очистку.

Двигательной силой процесса Кристаллизатора для динамического плавления является пересыщение или переохлаждение определенного компонента в расплаве. Процесс включает два этапа: кристаллизация и отделение примесей путем плавления.

Этап кристаллизации: при постепенном понижении температуры расплава определенный компонент в нем достигает состояния пересыщения, начинается образование кристаллических ядер, которые постепенно растут, образуя кристаллы.

После кристаллизации кристаллы осаждаются на стенках кристаллизатора, однако на поверхности и внутри кристаллов все еще остаются включения примесей. Поэтому для дополнительной очистки необходимо обработать грубые кристаллы. Отделение примесей путем плавления эффективно повышает чистоту грубых кристаллов: процесс заключается в постепенном повышении температуры кристаллов (содержащих примеси) до уровня, близкого к температуре плавления (температуре равновесия). Поскольку локальные слои кристаллов с высоким содержанием примесей имеют более низкую температуру плавления, они первыми плавятся и вытекают изнутри кристаллов. Данный процесс основан на теориях теплопередачи, массопередачи и равновесия между твердым и жидким фазами.

II. Технология Кристаллизатора для динамического плавления компании DODGEN

Технология Кристаллизатора для динамического плавления относится к экологически чистым разделительным технологиям и обладает следующими преимуществами: низкое энергопотребление, высокая эффективность, низкая температура эксплуатации, простые требования к эксплуатации, широкий диапазон применения, высокая селективность и экологичность. Она нашла широкое применение не только в очистке продуктов фармацевтической и пищевой промышленности, но и в крупногабаритном производстве химических продуктов. Сегодня технология Кристаллизатора для динамического плавления стала важным инструментом для производства высокочистых химических продуктов.

Компания DODGEN Chemical, используя свою сильную научно-исследовательскую мощность и технологические преимущества, впервые сломала монополию иностранных производителей и разработала отечественную технологию Кристаллизатора для динамического плавления с авторскими правами собственного разработки. При этом DODGEN не только усиливает исследования и разработки новых типов Кристаллизатора для динамического плавления, но и увеличивает инвестиции в разработку программных систем управления и применений продукции, формируя модель комплексного развития программного обеспечения, оборудования и приложений. Тонкопленочные кристаллизаторы и статические пластинчатые кристаллизаторы были разработаны последовательно, и были достигнуты замечательные результаты в применении операционных блоков химического разделения.

Система пленочного кристаллизатора, разработанная DODGEN, имеет следующие характеристики:

1.Использование полностью разработанного самостоятельно пленочного кристаллизатора: независимо от масштаба кристаллизации, каждая кристаллическая трубка обеспечивает полностью одинаковые гидравлические и термодинамические условия для движения продукта и теплоносителя по обе стороны стенки трубки, а также точное регулирование температуры для каждой трубки.

2.Уникальная и гибкая конструкция: обеспечивает низкое содержание продукта и тепло/холодоносителя в системе, что уменьшает расход тепла и холода при операциях с изменением температуры.

3.Мощная программная система управления: технология пленочного кристаллизатора DODGEN не только поддерживает полностью автоматическое управление системой, но и включает в себя самостоятельно разработанное программное обеспечение с функциями сбора данных, анализа данных, обратной связи и оптимизации технологического процесса. За счет этого программного обеспечения достигается автоматическая оптимизация кристаллизационного процесса, что максимизирует эффективность кристаллизатора и снижает энергопотребление.

4.Эффективная система разработки продукции: DODGEN располагает несколькими однотрубными кристаллизаторами для исследования и разработки новых применений, а также может осуществлять целенаправленную разработку продукции в соответствии с требованиями клиентов.

5.Гибкая регулировка параметров продукции: благодаря простому изменению алгоритмов разделения, система может удовлетворять различным требованиям к спецификациям продукции, что обеспечивает значительный рыночный потенциал. Производство продукции с чистотой от процентного диапазона до диапазона ppm (частей на миллион) является возможным, а производительность одной линии может достигать более 50 000 тонн в год.

6.Низкие затраты на обслуживание и ремонт: кроме насосов и клапанов, в процессе кристаллизации нет подвижных частей, поэтому затраты на обслуживание минимизированы.

III. Применение технологии Кристаллизатора для динамического плавления компании DODGEN

(1) Разделение изомеров

В химическом производстве, особенно в производстве тонких химикатов, часто встречаются реакционные продукты, состоящие из двух или более изомеров. Эти компоненты имеют одинаковую молекулярную массу и близкие температуры кипения, поэтому традиционная дистилляция не позволяет их эффективно разделить для получения высокочистых продуктов.

Технология Кристаллизатора для динамического плавления DODGEN уже нашла широкое применение в разделении таких изомеров, как лактид, м-фенилендиамин (MPD), п-фенилендиамин (PPD), о-фенилендиамин (OPD), ксиленолы с определенным составом, дихлорбензол (DCB), нитротолуол, нитрохлорбензол (NCB), дурил, 2,6-диметилнафталин, нафтол и другие, и обеспечила высокое качество очистки.

(2) Электронные химикаты

Электронные химикаты представляют собой высокотехнологичные продукты, объединяющие электронные материалы и тонкие химикаты. С развитием технологических инноваций и постоянным продвижением концепции углеродной нейтральности и сокращения выбросов углерода сферы применения электронных химикатов расширяются, проникая во все секторы национальной экономики и оборонного строительства. Эти химикаты требуют исключительно высокой степени чистоты химических продуктов, демонстрируя чрезвычайно низкую толерантность к примесям, таким как вода и ионы металлов. Традиционные методы дистилляции не позволяют производить электронные химикаты, отвечающие этим строгим требованиям.

Технология Кристаллизатора для динамического плавления DODGEN применяется в производстве электронных химикатов, таких как этиленкарбонат (EC) электронной чистоты, диметилкарбонат (DMC) электронной чистоты, виниленкарбонат (VC) электронной чистоты, фторэтиленкарбонат (FEC) электронной чистоты, фосфорная кислота электронной чистоты, пероксид водорода и другие. При необходимости, посредством многоэтапной кристаллизации можно получить сверхчистые продукты с чистотой от 99,99 % до 99,9999 %. Производительность одной линии варьируется от 3 000 до 30 000 тонн в год.

(3) Разделение термочувствительных веществ

Термочувствительные вещества характеризуются чувствительностью к температуре: их свойства изменяются при различных температурах, а при нагревании они легко подвергаются деградации, полимеризации, окислению и другим процессам повреждения. При традиционном разделении методом дистилляции наблюдается низкий выход продукта, большое количество побочных реакций и высокие производственные затраты.

Технология Кристаллизатора для динамического плавления DODGEN обеспечило эффективное разделение таких продуктов, как бисфенол А (BPA), изоцианат (MDI/TDI), капролактам (CPL), акриловая кислота с кристаллизацией (GAA), гликолид, лактид, бензойная кислота, кротоновая кислота, малеиновый ангидрид и другие.

(4) Разделение азеотропных систем

Из-за термодинамических особенностей азеотропных систем традиционный процесс разделения дистилляцией обычно сопровождается высоким энергопотреблением, необходимостью использования третьего компонента (растворителя) и высоким риском загрязнения окружающей среды, что значительно увеличивает затраты на разделение.

Технология Кристаллизатора для динамического плавления DODGEN уже применялась в разделении азеотропных систем, таких как очищенный нафталин с indenотиофеном, диметилкарбонат с метанолом и другие. Благодаря этой технологии получены высокочистые индивидуальные продукты, а затраты на производство продуктов из азеотропных систем значительно снизились.

(5) Функциональные полимерные материалы

Полимеры имеют высокие требования к чистоте мономеров: низкая чистота мономеров приводит к снижению молекулярной массы полимера, ухудшению цвета продукта, снижению прочности, ухудшению термостойкости и другим проблемам. Поэтому высокочистые мономеры для полимеров имеют более высокую добавочную стоимость по сравнению с промышленными-grade мономерами.

Технология Кристаллизатора для динамического плавления DODGEN уже применялась в очистке мономеров для функциональных полимерных материалов, таких как полилактид (PLA), полигликолид (PGA), поликапролактон (PCL), нилон 6, полибутиленсукцинат (PBS), PBAT (поли(бутиленадിപат-терефталат)), суперабсорбирующий полимерный материал полиакрилат натрия (SAP) и другие. Это позволило обеспечить высококачественные мономеры для производства функциональных полимерных материалов.