في السنوات الأخيرة ، أدت الخلفية ثنائية الكربون إلى زيادة الطلب على التنمية الخضراء والمنخفضة الكربون والموفرة للطاقة في جميع مناحي الحياة ، والصناعة الكيميائية ، كباعث رئيسي لانبعاثات الكربون ، هناك حاجة ماسة إلى إجراء تعديلات وتحسينات في جميع الجوانب من منظور التنمية منخفضة الكربون. توجد عملية الإنتاج الكيميائي في استهلاك الطاقة العالية واستهلاك الطاقة ، والمواد الكيميائية عالية النقاء للحصول على صعوبة ، وانخفاض معدل استخدام الموارد بعد نفايات المنتج وغيرها من المشاكل المتعددة الأوجه ، وتمثل عملية الفصل والتنقية في العملية الكيميائية لاستهلاك الطاقة حوالي * ، من خلال الوسائل التقنية لتقليل الفصل الكيميائي لاستهلاك الطاقة هو تقليل الإنتاج الكيميائي للوسائل الفعالة لتقليل الاستهلاك الكلي للطاقة ، في نفس الوقت ، تقنية الفصل الكيميائي المتقدمة للحصول على مواد كيميائية عالية النقاء هي أيضًا تطبيق أساسي للعوامل الرئيسية الكيميائية منخفضة الكربون والموفرة للطاقة. الطريقة الرئيسية لتحسين انخفاض الكربون وتوفير الطاقة لتقنية الفصل الكيميائي هي ضبط المسار الفني ، والثاني هو اعتماد وضع الاقتصاد الدائري ، وسيكون الاقتران متعدد المراحل لعملية إنتاج المنتج ووضع الاقتران الحراري لاستهلاك الطاقة هو التدابير والاتجاهات الرئيسية لتحسين وتطوير تقنية الفصل الكيميائي الحالية.
في جميع الإنتاج الكيميائي ، والفصل الكيميائي خلال عملية الإنتاج بأكملها ، فإن الحصول على المواد الخام عالية النقاء هو المفتاح للحد من المنتجات الثانوية في عملية الإنتاج ، المواد الكيميائية الوسيطة عالية النقاء يمكن أن تقلل من الإنتاج الكيميائي للانبعاثات الثلاث النفايات ، نقاء المنتج النهائي هو تجسيدا للقدرة التنافسية في السوق للشركات الكيميائية. تقنية التقطير والتبلور هي تقنية الفصل الكيميائي الرئيسية ، يمكن لتقنية التقطير الحصول على مواد كيميائية صناعية عامة ، ولكن الحصول على مواد كيميائية عالية النقاء هو استهلاك ضخم للطاقة ، في حينتذوب تكنولوجيا التبلوريمكن بسهولة الحصول على مواد كيميائية عالية النقاء من المواد الكيميائية الصناعية. ولذلك ، فإن اقتران التقنيتين لبلورة وتقطير الذوبان ، والاستخدام المتبادل لطاقاتهما الخاصة ، لتحقيق مواد كيميائية عالية النقاء في نهاية المطاف عند استهلاك منخفض للطاقة أصبح حقيقة واقعة.
تكنولوجيا التقطيرهي تقنية فصل وتنقية شائعة الاستخدام تفصل مكونات الخليط عن طريق الاستفادة من الاختلافات في نقاط غليان المواد. مع مزايا نقاء المنتج العالي ، والتطبيق الواسع والاستدامة ، فإنه يستخدم على نطاق واسع في الصناعات الكيميائية والبترولية والصيدلانية والغذائية. ومع ذلك ، هناك أيضًا تحديات تتعلق بالاستهلاك العالي للطاقة وتعقيد وتكاليف العمليات والعمليات عند محاولة الحصول على مواد كيميائية عالية النقاء.
تنقسم عملية التقطير إلى خطوتين رئيسيتين: التبخير والتكثيف. أولاً ، يتم تسخين الخليط السائل إلى نقطة الغليان ، حيث يتم تبخير مكونات الغليان السفلية أولاً ، ثم يتم تبريد البخار وتكثيفه إلى سائل في مكثف لفصل المكونات. تتطلب تقنيات التقطير عادة إمدادات كبيرة من الحرارة والبرودة وبالتالي لديها استهلاك طاقة مرتفع. يعتمد استهلاكها للطاقة بشكل أساسي على العوامل التالية:
التسخين: يتم استهلاك كمية كبيرة من الطاقة الحرارية لتسخين الخليط إلى درجة حرارة التبخير.
التبريد: يتطلب تكثيف الأبخرة كمية معينة من طاقة التبريد.
بالإضافة إلى ذلك ، إذا تم الحصول على مواد كيميائية عالية النقاء ، فإن نسب الجزر التقطير العالية مطلوبة ، والتي بدورها تزيد من استهلاك الطاقة بشكل كبير.
تبلور الذوبان هو تقنية جديدة منخفضة الكربون في التبلور الصناعي ، والتي لها دور لا غنى عنه في الحصول على تنقية المنتجات عالية النقاء وكسر عنق الزجاجة لفصل التقطير. وفقًا للإحصائيات ، فإن أكثر من من نظام مختلط عضوي هو نظام هضوي منخفض ، نظريًا يمكن الحصول على تبلور ذائب لنقاء المنتج وشوائب خليط هوتي ، وتقنية التقطير من المستحيل نظريًا الحصول على البورالمادة الإلكترونية مقارنة بالتبلور الذائب في فصل المواد الكيميائية عالية النقاء لها ميزة طبيعية. في السنوات الأخيرة ، تم استخدام تقنية التبلور بالذوبان على نطاق واسع وتطويرها في العديد من المجالات ، وتشمل عملية التبلور بالذوبان المشترك بشكل رئيسي تنقية المواد العضوية وإعداد الأبي. يتم التبلور بالذوبان بشكل رئيسي من خلال استخدام المواد في عملية التبلور ويمكن الحصول على مواد نقية وخصائص خليط هوتيكتيك منخفضة ، من خلال بلورة منتجات عالية النقاء.
وفقًا لطريقة هطول الأمطار الخاصة بالتبلور الذائب ونوع جهاز التبلور ، ينقسم التبلور الذائب بشكل أساسي إلى تبلور الطبقات وتبلور التعليق. تبلور الطبقة هو عملية التبلور على سطح التبريد ، وعادة ما تكون عملية متقطعة ، مقسمة إلى مراحل مختلفة ، حمولة معينة من المواد إلى البلورات ، بدوره ، من خلال التبلور ، تفريغ الخمور الأم ، التعرق (الذائب جزئيًا) ، الذوبان (الذائب تمامًا) ، تفريغ المنتج المنقى. من ناحية أخرى ، ينطوي التبلور المعلق بشكل عام على التبلور السريع لجزيئات الكريستال من الذوبان في وعاء مع التحريض ، مع تعليق الجسيمات في الذوبان ، عادة مع معدات فصل صلبة سائلة إضافية.
1. منتج عالي النقاء: نظام المواد بسبب اختلاف نقطة الغليان صغير ، التقطير التقليدي يصعب الحصول على منتجات عالية النقاء ، وعادة ما يمكن أن يحصل التبلور الذائب على منتجات عالية النقاء وحتى يمكن الحصول على منتجات عالية النقاء (فائق الجودة) ؛
2. ظروف تشغيل معتدلة: يتم تشغيل التبلور الذائب عند نقطة انصهار المنتج ، والتي عادة ما تكون أقل بكثير من نقطة الغليان ، وبالتالي تكون درجة حرارة التشغيل منخفضة. في الوقت نفسه ، نظرًا لظروف التشغيل المعتدلة ، لا توجد متطلبات خاصة للمعدات ، ولكنها تقلل أيضًا من تكلفة تصنيع المعدات ، خاصة بالنسبة لبعض المواد الكيميائية الحساسة للحرارة ، التبلور الذائب له ميزة متأصلة.
3. مجموعة واسعة من المنتجات: بالإضافة إلى نظام المواد العادي ، بالنسبة للعديد من الأنظمة التي يصعب فصلها مثل أنظمة الايزومير ، يمكن للأنظمة الحساسة للحرارة تحقيق نتائج فصل جيدة ؛
4. توفير الطاقة وحماية البيئة: عادة ما تكون حرارة ذوبان المواد أصغر بكثير من حرارة التبخير ، وعملية التقطير لها نسبة ارتداد عالية وفقدان الحرارة ، وبالتالي فإن العملية أصغر بكثير من استهلاك طاقة التقطير التقليدية ، وفي الوقت نفسه بسبب عدم وجود إدخال إضافي للمذيبات الأخرى ، ليس فقط لتوفير الطاقة ولكن أيضًا للحد من التلوث البيئي.
مع التقدم المستمر للعلوم والتكنولوجيا ، تم تحسين وتطوير تكنولوجيا التبلور الذائب باستمرار. تجمع تقنية التبلور الذائب الحديثة بين تقنيات التحكم والاستشعار المتقدمة لتحقيق تحكم أكثر دقة في درجة الحرارة ومراقبة عملية البلورة. بالإضافة إلى ذلك ، يستكشف الباحثون طرقًا لتحسين معدات التبلور وتحسين معايير العملية وتطوير أنواع جديدة من البلورات لزيادة كفاءة واقتصاد التبلور الذائب.
مع التنمية الاقتصادية والاجتماعية ، نقاء المواد الكيميائية في مختلف المجالات طرح متطلبات أعلى ، يزداد الطلب على المواد الكيميائية عالية النقاء فائقة النقاء يومًا بعد يوم. استخدام تكنولوجيا التقطير الكيميائية عالية النقاء ، هناك نسبة ارتداد عالية ، استهلاك طاقة مرتفع ، يؤدي في النهاية إلى تكاليف عالية ، في عملية التقطير لإزالة الشوائب النزرة أكثر صعوبة ، يجب مضاعفة نقاء كل مستوى من نسبة ارتجاع التقطير أو حتى مضاعفته ، مما يؤدي إلى زيادة حادة في استهلاك الطاقة. تعمل عملية التقطير بشكل عام في عملية ملحق نقطة غليان المواد ، حتى لو كان استخدام تكنولوجيا التفريغ لتقليل درجة حرارة التشغيل ، يجب أن يكون تكثيفها أعلى من نقطة انصهار المنتج ، وإلا سيكون هناك بسبب مشاكل التبلور تؤدي إلى انسداد المكثف ، بالطبع ، وهذا يوفر أيضًا أساسًا نظريًا لحرارة تكثيف التقطير لمصدر الحرارة لبلورة الذوبان.
يمكن الحصول على مواد التبلور الذائبة باستخدام مواد في عملية التبلور للحصول على منتجات عالية النقاء ومزيج منخفض من خصائص التبلور. عندما يكون نقاء المادة الخام لتبلور الذوبان منخفضًا ، بسبب قرب نقطة الانصهار المنخفضة للخليط ، سيكون هناك عيب انخفاض العائد أو حتى عدم القدرة على بلورة المادة النقية ، ومع ذلك ، فإن تنقية البور السفليمادة إيتي هو بالضبط ميزة التقطير. بالإضافة إلى ذلك ، بما أن تبلور الذوبان يعمل بالقرب من نقطة الانصهار ، فإن درجة حرارة التشغيل أقل حتماً من درجة حرارة التكثيف في الجزء العلوي من عمود التقطير ، مما يجعل من الممكن استخدام حرارة التكثيف في الجزء العلوي من عمود التقطير لتبلور الذوبان.
تستخدم العملية تقنية التقطير للفصل الأولي للمواد الخام ثم تستخدم تقنية التبلور الذائب للحصول على مواد كيميائية عالية النقاء ، مع عودة الخمور الأم المتبلورة الذائبة إلى التقطير لمزيد من التقطير. يتم استخدام الحرارة من المكثف في الجزء العلوي من برج التقطير كمصدر للحرارة لبلورة الذوبان ، وتستخدم الحرارة الناتجة عن التبلور الذائب لتبريد المكثف في الجزء العلوي من برج التقطير.
تقنية التقطير والتبلور مقترنة ، باستخدام مزايا كل منها لفصل عالي النقاء ، العملية هي أساسا المواد الخام تنقية التقطير الأولى إلى نقاء معين ، منتجات عملية التقطير ومن ثم إلى عملية التبلور لمزيد من التبلور والتنقية إلى درجة نقاء أعلى ، تبلور الخمور الأم في عملية التقطير ، بحيث وصل العائد والنقاء إلى الأمثل. في الوقت الحاضر ، تم استخدام عملية اقتران التقطير-التبلور على نطاق واسع في الإنتاج الصناعي ، والتي يمكن أن تزيد من توسيع نظام الفصل ، وتزيد بشكل كبير من تأثير الفصل ، وتحسن بشكل كبير من نقاء المنتج. في الوقت الحاضر ، لا يزال البحث والتطوير لتكنولوجيا اقتران التقطير والتبلور يركز بشكل رئيسي على تطبيق نظام مواد معين ، لاستمرارية عملية فصل الاقتران وعملية استهلاك الطاقة لتحسين الشبكة ضعيفة نسبيًا.
تحقق تقنية التوصيل الحراري للتقطير-التبلور الفصل الفعال والتنقية الفائقة للمكونات في المخاليط من خلال نقل الطاقة الحرارية واستخدامها في عملية التوصيل الحراري. لأنه بالنسبة لنظام المواد العام ، فإن حرارة التبخير هي 2 ~ 3 مرات من حرارة الانصهار ، في حين أن نقطة الغليان أعلى بكثير من نقطة الانصهار ، لذلك ، في عملية اقتران حراري ، يمكن استخدام الحرارة الناتجة عن تكثيف البخار في مكثف عملية التقطير كإمداد طاقة لمراحل الذوبان والتعرق في عملية التبلور ، وفي عملية التقطير-التبلور مقرونة حراريا عملية الفصل فائقة النقاء ، تقترن خطوتان التقطير والتبلور مع بعضهما البعض لتشكيل عملية دورية. لا توفر هذه التقنية فصلًا عالي الكفاءة فحسب ، بل توفر أيضًا الطاقة وتقلل من انبعاثات الكربون ، والتي تلبي متطلبات توفير الطاقة المنخفضة الكربون وتخضرها.
على سبيل المثال ، اقتران تقطير وتبلور كربونات الإيثيلين (EC) ، يمكن أن تفي الدرجة الصناعية EC بالمتطلبات ، ولكن كمذيب الليثيوم يجب أن يصل إلى + ~ من متطلبات الدرجة الإلكترونية ، باستخدام تقنية التقطير فقط للحصول على درجة النقاء الإلكترونية ليس فقط استهلاك طاقة عالي ، ولكن أيضا من الصعب تحقيقه. تقطير EC إلى جانب تقنية تبلور الذوبان ، لا يمكن فقط الحصول على منتجات عالية النقاء من الدرجة الإلكترونية ، وتقطير الجزء العلوي من حرارة تكثيف البرج لمصدر حرارة التبلور الذائب لزيادة تقليل استهلاك الطاقة ، نفس المنتجات الإلكترونية ، تقنية اقتران التقطير والتبلور بالنسبة لطريقة التقطير التقليدية ، توفير للطاقة أكثر من من ،
1 ، تصميم وتطوير مكثف عالي الكفاءة يمكن أن يقلل من استهلاك الطاقة ؛
2 ، مما دفع برج التقطير المنطقة العلوية من الطاقة الحرارية للبخار بدرجة حرارة منخفضة تحويلها بفعالية إلى مرحلة ذوبان البلورات ومرحلة التعرق لمصدر الحرارة ؛
3 ، عملية التقطير هي عموما عملية مستمرة ، في حين أن عملية التبلور هي عموما عملية متقطعة ، في إنشاء شبكة استخدام الحرارة ، الحاجة إلى النظر في تنسيق الطاقة ومطابقتها ؛
4 ، عملية التبلور لنظام التوصيل الحراري المتوسط والتحكم في حرارة مكثف التقطير من أجل التنظيم الفعال.
1 ، تعقيد التصميم الهندسي: يتطلب تنفيذ الاقتران الحراري معدات التبادل الحراري وتصميم النظام المناسب ، مما يزيد من تعقيد المعدات وتكاليف الاستثمار. نظام التحكم لضمان النقل الفعال للحرارة هو مشكلة هندسية معقدة.
2 ، تحسين العملية: كوبل الحرارييتطلب جي التحكم الدقيق في درجة الحرارة ونقل الحرارة ، مع متطلبات عالية لمعلمات العملية وظروف التشغيل. يتطلب تحسين معايير وتشغيل عملية الاقتران الحراري دراسة شاملة لعدد من العوامل مثل نقل الحرارة ونقل المواد وحركية التفاعل.
3 ، توافق المواد: في عملية الاقتران الحراري ، يجب النظر في التوافق والاستقرار الحراري للمواد لتجنب التفاعلات الكيميائية الضارة أو التحلل الحراري. خاصة بالنسبة للعمليات في درجات حرارة وضغوط عالية ، يجب تقييم اختيار المواد ومتانتها بعناية.
تقنية الفصل فائق النقاء مقترنة حراريًا بالتقطير-التبلور هي تقنية تجمع بين عمليات التقطير والتبلور لتحقيق فصل فعال وتنقية فائقة للمكونات في خليط من خلال استعادة الطاقة وإعادة استخدامها ، وهي تقنية رئيسية لتوفير الطاقة الشامل والتكامل الحراري لعملية التقطير ، التي لديها مزايا كبيرة من حيث توفير الطاقة منخفضة الكربون وتخضير الإنتاج ، ويمكن توفير الطاقة ، والحد من انبعاثات الكربون ، وهي قابلة للتطبيق على عدد من المجالات الصناعية ويمكنها توفير الطاقة وتقليل انبعاثات الكربون ، وهي قابلة للتطبيق على احتياجات الفصل والتنقية لمجموعة واسعة من القطاعات الصناعية. مع المتطلبات المتزايدة للتخضير والتنمية المستدامة ، من المتوقع أن يتم تطبيق تكنولوجيا الفصل فائق النقاء على نطاق أوسع في العالم الصناعي على التقطير والتبلور المقترن حراريًا ، وبالتالي تقليل استهلاك الطاقة لعمليات الفصل الكيميائي ، والمساهمة في تحقيق الهدف الوطني "المزدوج الكربون" ، وخلق مستقبل صناعي منخفض الكربون وراقي.
