En los últimos años, el Fondo de doble carbono ha dado lugar a la demanda de desarrollo verde, bajo en carbono y orientado al ahorro de energía en todos los ámbitos de la vida, y la industria química, como un importante emisor de emisiones de carbono, necesita urgentemente hacer ajustes y mejoras en todos los aspectos desde la perspectiva del desarrollo con bajas emisiones de carbono. El proceso de producción química existe en el alto consumo de energía y el consumo de energía, productos químicos de alta pureza para obtener difícil, baja tasa de utilización de recursos después de los residuos del producto y otros problemas multifacéticos, Y la separación y purificación en el proceso químico del consumo de energía representaron alrededor de 80%, A través de medios técnicos para reducir la separación química del consumo de energía es reducir la producción química de medios efectivos para reducir el consumo total de energía, al mismo tiempo, la tecnología de separación química avanzada para obtener productos químicos de alta pureza también es la aplicación posterior de factores clave químicos de bajo carbono y ahorro de energía. La principal forma de mejorar el bajo carbono y el ahorro de energía de la tecnología de separación química es ajustar la ruta técnica, y la segunda es adoptar el modo de economía circular, Y el acoplamiento de múltiples etapas del proceso de producción del producto y el modo de acoplamiento térmico de la utilización del consumo de energía serán las principales medidas y direcciones para la mejora y el desarrollo de la tecnología actual de separación química.
En toda la producción química, la separación química en todo el proceso de producción, la adquisición de materias primas de alta pureza es la clave para la reducción de subproductos en el proceso de producción, los productos químicos intermedios de alta pureza pueden reducir aún más la producción química de emisiones de tres desechos, La pureza del producto final es la encarnación de la competitividad del mercado de las empresas químicas. La tecnología de destilación y cristalización es la principal tecnología de separación química, la tecnología de destilación puede obtener productos químicos de grado industrial general, pero para obtener productos químicos de ultra alta pureza es un gran consumo de energía, mientras queTecnología de cristalización de fusiónPuede obtener fácilmente productos químicos de alta pureza de productos químicos de grado industrial. Por lo tanto, el acoplamiento de las dos tecnologías de cristalización en masa fundida y destilación, y el uso mutuo de sus respectivas energías, para finalmente lograr productos químicos de alta pureza con un bajo consumo de energía se ha convertido en una realidad.
Tecnología de destilaciónEs una tecnología de separación y purificación de uso común que separa los componentes de una mezcla aprovechando las diferencias en los puntos de ebullición de las sustancias. Con las ventajas de una mayor pureza del producto, amplia aplicabilidad y sostenibilidad, es ampliamente utilizado en industrias químicas, petroleras, farmacéuticas y alimentarias. Sin embargo, también hay desafíos de alto consumo de energía, complejidad y costo de procesos y operaciones cuando se intenta obtener productos químicos de ultra alta pureza.
El proceso de destilación se divide en dos pasos principales: vaporización y condensación. Primero, la mezcla líquida se calienta hasta el punto de ebullición, donde los componentes de menor ebullición se vaporizan primero, y luego el vapor se enfría y se condensa hasta un líquido en un condensador para separar los componentes. Las técnicas de destilación generalmente requieren un gran suministro de calor y frío y, por lo tanto, tienen un alto consumo de energía. Su consumo de energía depende principalmente de los siguientes factores:
Calefacción: Se consume una gran cantidad de energía térmica para calentar la mezcla a la temperatura de vaporización.
Enfriamiento: la condensación de los vapores requiere una cierta cantidad de energía de refrigeración.
Además, si se van a obtener productos químicos de alta pureza, se requieren altas relaciones de reflujo de destilación, lo que a su vez aumenta exponencialmente el consumo de energía.
La cristalización en fusión es una nueva tecnología baja en carbono en la cristalización industrial, que tiene un papel insustituible en la obtención de purificación de productos de alta pureza y la ruptura del cuello de botella de la separación por destilación. Según las estadísticas, más del 80% del sistema mixto orgánico es un sistema eutéctico bajo, teóricamente se puede obtener una cristalización en masa fundida 100% la pureza del producto y sus impurezas de la mezcla eutéctica, y la tecnología de destilación es teóricamente imposible conseguir el PURLa sustancia en comparación con la cristalización en masa fundida en la separación de productos químicos de alta pureza tiene una ventaja natural. En los últimos años, la tecnología de cristalización de fusión se ha utilizado y desarrollado ampliamente en muchos campos, y el proceso común de cristalización de fusión incluye principalmente la purificación de sustancias orgánicas y la preparación de API. La cristalización en fusión es principalmente mediante el uso de sustancias en el proceso de cristalización se pueden obtener sustancias puras y características de mezcla eutéctica baja, mediante la cristalización de productos de alta pureza.
De acuerdo con el método de precipitación de cristalización en masa fundida y el tipo de dispositivo de cristalización, la cristalización en masa fundida se divide principalmente en cristalización en capas y cristalización en suspensión. La cristalización de la capa es el proceso de cristalización en la superficie de enfriamiento, generalmente un proceso intermitente, dividido en diferentes etapas, una cierta carga de material en el cristalizador, a su vez, a través de la cristalización, descarga de licor Madre, sudoración (parcialmente derretida), fusión (completamente derretida), Descarga de producto purificado. La cristalización en suspensión, por otro lado, generalmente implica una rápida cristalización de partículas de cristal de la masa fundida en un recipiente con agitación, con las partículas suspendidas en la masa fundida, generalmente con equipo adicional de separación sólido-líquido.
1. Alta pureza del producto: el sistema de material convencional debido a la diferencia del punto de ebullición es pequeño, la destilación es difícil de obtener productos de alta pureza, generalmente la cristalización de fusión puede obtener productos de alta pureza (99.9%), E incluso puede obtener productos de ultra alta pureza (99.99%, 99.999%);
2. condiciones de funcionamiento suaves: la cristalización del derretimiento se opera en el punto de fusión del producto, que generalmente es mucho más bajo que el punto de ebullición, por lo que la temperatura de funcionamiento es baja. Al mismo tiempo, debido a las condiciones de funcionamiento suaves, no hay requisitos especiales para el equipo, pero también reduce el costo de fabricación del equipo, especialmente para ciertos productos químicos sensibles al calor, la cristalización en masa fundida tiene una ventaja inherente.
3. Amplia gama de productos: además del sistema de material ordinario, para muchos sistemas difíciles de separar, como sistemas isoméricos, los sistemas sensibles al calor pueden lograr buenos resultados de separación;
4. Ahorro de energía y protección del medio ambiente: por lo general, el calor de fusión de las sustancias es mucho menor que el calor de la vaporización, y el proceso de destilación tiene una alta relación de reflujo y pérdida de calor, por lo que la operación es mucho más pequeña que el consumo de energía de destilación convencional, Y al mismo tiempo debido a la falta de introducción adicional de otros disolventes, no solo para ahorrar energía sino también para reducir la contaminación ambiental.
Con el progreso continuo de la ciencia y la tecnología, la tecnología de cristalización de fusión también se ha mejorado y desarrollado continuamente. La moderna tecnología de cristalización por fusión combina tecnologías avanzadas de control y detección para lograr un control de temperatura más preciso y un monitoreo del proceso de cristalización. Además, los investigadores están explorando formas de mejorar los equipos de cristalización, optimizar los parámetros del proceso y desarrollar nuevos tipos de cristalizadores para aumentar la eficiencia y la economía de la cristalización en masa fundida.
Con el desarrollo económico y social, la pureza de los productos químicos en varios campos presenta requisitos más altos, la demanda de productos químicos ultra puros de alta pureza aumenta día a día. El uso de la tecnología de destilación de productos químicos de alta pureza hay una alta relación de reflujo, alto consumo de energía, lo que en última instancia conduce a altos costos, en el proceso de destilación de la eliminación de impurezas trazas es más difícil, la pureza de cada nivel de la relación de reflujo de destilación debe duplicarse o incluso multiplicarse, Lo que conduce a un fuerte aumento en el consumo de energía. La operación de destilación generalmente se opera en la operación del anexo del punto de ebullición del material, incluso si el uso de la tecnología de vacío para reducir la temperatura de funcionamiento, su condensación también debe ser más alta que el punto de fusión del producto, de lo contrario habrá debido a problemas de cristalización que conducen al bloqueo del condensador, por supuesto, Esto también proporciona una base teórica para el calor de condensación de destilación para la fuente de calor de la cristalización en masa fundida.
La cristalización en fusión utilizando sustancias en el proceso de cristalización puede obtenerse sustancias puras y mezclas eutécticas bajas de las características de la cristalización para obtener productos de alta pureza. Cuando la pureza de la materia prima para la cristalización en masa fundida es baja, debido a la proximidad del bajo punto eutéctico de la mezcla, existirá la desventaja de un bajo rendimiento o incluso no poder cristalizar la sustancia pura, sin embargo, la purificación del PUR inferiorSustancia ity es exactamente la ventaja de la destilación. Además, dado que la cristalización en masa fundida funciona cerca de su punto de fusión, la temperatura de funcionamiento es inevitablemente más baja que la temperatura de condensación en la parte superior de la columna de destilación, haciendo posible utilizar el calor de condensación en la parte superior de la columna de destilación para la cristalización en masa fundida.
El proceso utiliza tecnología de destilación para la separación inicial de materias primas y luego utiliza tecnología de cristalización por fusión para obtener productos químicos de alta pureza, y el licor madre cristalizado por fusión regresa a la destilación para su posterior destilación. El calor del condensador en la parte superior de la torre de destilación se utiliza como fuente de calor para la cristalización de la masa fundida, Y el calor de la cristalización en masa fundida se utiliza para enfriar el condensador en la parte superior de la torre de destilación.
Destilación y tecnología de cristalización acoplada, utilizando sus ventajas respectivas para la separación de alta pureza, el proceso es principalmente materias primas primera Purificación de destilación a una cierta pureza, productos del proceso de destilación y luego en el proceso de cristalización para una mayor cristalización y purificación a una mayor pureza, la cristalización del licor madre en el proceso de destilación, De modo que el rendimiento y la pureza han alcanzado el óptimo. En la actualidad, el proceso de acoplamiento de DESTILACIÓN-cristalización se ha utilizado ampliamente en la producción industrial, que puede ampliar aún más el sistema de separación, aumentar en gran medida el efecto de separación y mejorar en gran medida la pureza del producto. En la actualidad, la investigación y el desarrollo de la tecnología de acoplamiento de DESTILACIÓN-cristalización todavía se centra principalmente en la aplicación del sistema de material específico, para la continuidad del proceso de separación de acoplamiento y el proceso de consumo de energía de la optimización de la red es relativamente débil.
La tecnología de Acoplamiento térmico de DESTILACIÓN-cristalización logra una separación eficiente y ultrapurificación de componentes en mezclas mediante la transferencia y el uso de energía térmica en el proceso de acoplamiento térmico. Porque para el sistema de material general, el calor de la vaporización es 2 ~ 3 veces del calor de fusión, mientras que el punto de ebullición es mucho más alto que el punto de fusión, por lo tanto, en el proceso de acoplamiento térmico, El calor generado por la condensación de vapor en el condensador del proceso de destilación se puede utilizar como suministro de energía de las etapas de fusión y sudoración del proceso de cristalización, Y en el proceso de destilación-cristalización proceso de separación ultrapura acoplada térmicamente, las dos etapas de destilación y cristalización se acoplan entre sí para formar un proceso cíclico. Esta tecnología no solo Proporciona una separación altamente eficiente, sino que también ahorra energía y reduce las emisiones de carbono, lo que cumple con los requisitos de ahorro de energía bajo en carbono y ecologización.
Tome el acoplamiento de destilación y cristalización de carbonato de etileno (EC) como ejemplo, el grado industrial de la CE por encima de 99% puede cumplir los requisitos, pero como un solvente de litio debe alcanzar 99,99 ~ 99.999% de los requisitos de grado electrónico, usando solamente la tecnología de destilación para obtener pureza de grado electrónico no es sólo alto consumo de energía, Pero también difícil de lograr. La destilación de la CE junto con la tecnología de la cristalización del derretimiento, no sólo puede obtener fácilmente productos de calidad electrónica de alta pureza, y destilación de la parte superior del calor de condensación de la torre para la fuente de calor de la cristalización del derretimiento para reducir aún más el consumo de energía, los mismos productos de grado electrónico, tecnología de acoplamiento de DESTILACIÓN-cristalización en relación con el método de destilación tradicional, Ahorro de energía de más de 60%.
1, el diseño y desarrollo del condensador de alta eficiencia puede reducir aún más el consumo de energía;
2, provocando el área superior de la torre de destilación de la torre de la energía térmica de vapor a baja temperatura efectivamente convertida en la etapa de fusión del cristalizador y la etapa de sudoración de la fuente de calor;
3, el proceso de destilación es generalmente un proceso continuo, mientras que el proceso de cristalización es generalmente un proceso intermitente, en el establecimiento de la red de utilización de calor, la necesidad de considerar la coordinación y el emparejamiento de la energía;
4, el proceso de cristalización del sistema de circulación del medio de conducción de calor y el control de calor del condensador de destilación para una regulación eficiente.
1, complejidad del diseño de ingeniería: La implementación del acoplamiento térmico requiere un diseño adecuado de equipos y sistemas de intercambio de calor, lo que aumenta la complejidad del equipo y los costos de inversión. El esquema de control para garantizar la transferencia efectiva de calor es un problema de ingeniería complejo.
2, optimización del proceso: CUPL térmicoING requiere un control preciso de la temperatura y transferencia de calor, con altos requisitos para los parámetros del proceso y las condiciones de funcionamiento. La optimización de los parámetros y el funcionamiento del proceso de acoplamiento térmico requiere una consideración completa de una serie de factores como la transferencia de calor, el transporte de materiales y la cinética de reacción.
3, la compatibilidad del material: en el proceso de acoplamiento térmico, la compatibilidad y la estabilidad térmica de las sustancias deben considerarse para evitar reacciones químicas adversas o descomposición térmica. Especialmente para operaciones a altas temperaturas y presiones, la elección y durabilidad de los materiales deben evaluarse cuidadosamente.
La tecnología de separación ultrapura acoplada térmicamente de DESTILACIÓN-cristalización es una tecnología que acopla los procesos de destilación y cristalización para lograr una separación eficiente y La ultrapurificación de componentes en una mezcla mediante la recuperación y reutilización de energía. Y es una tecnología clave para el ahorro de energía integral y la optimización de la integración del calor del proceso de la operación de la destilación, Que tiene ventajas significativas en términos de ahorro de energía de bajo carbono y enverdecimiento de la producción, y puede ahorrar energía, reducir las emisiones de carbono, Y es aplicable a una serie de campos industriales. Puede ahorrar energía y reducir las emisiones de carbono, y es aplicable a las necesidades de separación y purificación de una amplia gama de sectores industriales. Con los crecientes requisitos de ecologización y desarrollo sostenible, se espera que la tecnología de separación ultrapura acoplada térmicamente de DESTILACIÓN-cristalización se aplique y promueva más ampliamente en el mundo industrial. reduciendo así el consumo de energía de los procesos de separación de sustancias químicas, contribuyendo a la realización del objetivo nacional de "doble carbono" y creando un futuro industrial bajo en carbono y de alta gama.
