Введение

Метод очистки веществ на основе различий в их растворимости В химии, фракционная кристаллизация является методом отделения по стадиям, который опирается на изменение жидкой твердой фазы. Он фракционируется за счет различий в температуре кристаллизации и позволяет очищать многокомпонентные смеси, если ни один из компонентов не может действовать как растворитель для других. Из-за высокой селективности равновесия твердое и жидкое можно достичь очень высокой чистоты для выбранного компонента.

Принцип разделения

Процесс кристаллизации начинается с частичного замерзания начальной жидкой смеси путем медленного снижения ее температуры. Замороженная твердая фаза впоследствии имеет другой состав, чем остальная жидкость. Это фундаментальный физический принцип, лежащий в основе процесса фракционирования расплава и вполне сопоставимый с дистилляцией, которая работает между жидкой и газовой фазой. Кристаллы будут расти на охлажденной поверхности или, в качестве альтернативы, в виде суспензии в жидкости. Тепло, выделяемое в процессе затвердевания, отводится через поверхность охлаждения или через жидкость. Теоретически 100% продукта можно было бы затвердеть и восстановить. На практике для достижения высоких уровней чистоты необходимо применять различные стратегии, такие как частичное плавление твердой фракции (повышение потоотделения).

Преимущества

Фракционная кристаллизация имеет различные преимущества перед другими технологиями разделения. Во-первых, это позволяет очищать закрытые котлы. Это позволяет достигать очень высокой чистоты даже для сложных компонентов. Кроме того, из-за низкой температуры работы тепловое напряжение, воздействующее на продукт, очень низкое. Это особенно актуально для продуктов, которые в противном случае могли бы олигомеризироваться или деградировать. Далее, фракционная кристаллизация обычно является по своей сути безопасной технологией, потому что она работает при низком давлении и низкой температуре. Кроме того, он не использует растворители и не выделяет вредных веществ. Наконец, поскольку латентное тепло затвердевания в 3 × 6 раз ниже теплового испарения, потребление энергии в сравнении с дистилляцией значительно ниже.

Спряженная пленка

В кристаллизаторе падающей пленки кристаллы вырастают из расплава, который образует тонкую пленку по внутренней стороне охлажденных трубок. По внешней стороне этих труб протекает одновременная среда охлаждения. Это устройство позволяет воспроизводить высокие скорости передачи тепла, облегчая рост кристаллов из падающей пленки плавления. Отделение твердого вещества от жидкого может быть осуществлено с помощью стиральной колонны или центрифуги. Эта технология более сложна, чем другие, но имеет преимущество высокой эффективности разделения и очень высокой чистоты. Типичный корм имеет концентрацию между 90 и 99%, которая очищается до 99,99 мас. % или больше. Например, ледяная акриловая кислота, бисфенол A оптического класса и карбонат этилена батарейного класса могут быть очищены до их наивысшего класса с использованием кристаллизатора падающей пленки.

Статика

Статический кристаллизатор позволяет кристаллам расти из застойного плавления, что делает его универсальной и надежной технологией. Он может очищать продукты с высокими требованиями, в том числе с самыми сложными свойствами, такими как высокая вязкость и высокая или низкая точка плавления. Примеры применения включают изопулегол, фосфорную кислоту, воск и парафины, антрацен / карбазол и даже гидразин спутникового класса.

Приостановка

При кристаллизации в суспензии кристаллы образуются на охлаждающей поверхности, а затем отскабливаются, чтобы продолжать расти в размерах в помешанном сосуде в суспензии или настойке. Отделение твердо-жидкой среды осуществляется либо через стиральную колонку, либо через центрифугу. Этот метод более сложен в эксплуатации, но имеет преимущество высокой эффективности разделения, что приводит к значительной экономии энергии. Примеры применения включают параксилен, галогеносодержащие ароматические вещества, а также водные корма.