بالمقارنة مع عمليات الفصل الأخرى ، يوفر تبلور الذوبان مزايا مثل بساطة التشغيل ، وانخفاض استهلاك الطاقة ، وكفاءة التكلفة ، وظروف التشغيل المعتدلة ، وإمكانية التطبيق الواسعة ، والود البيئي. وقد سهلت هذه المزايا زيادة تطورها. ومع ذلك ، عند تطبيقها على الإنتاج الصناعي ، فإن لبلورة الذوبان أيضًا قيود ، مثل دورات الإنتاج الطويلة والمعدات المعقدة ، مما يحد من تقدمها. لزيادة تحسين عملية الفصل ، يمكن النظر في اقتران تبلور الذوبان مع تقنيات الفصل الأخرى مثل التقطير والاستخلاص وتبلور المحاليل وفصل الغشاء. يمكن لهذا النهج أن ينتج منتجات عالية الجودة ويحقق أداء فصل أفضل.
تمت مقارنة تبلور الذوبان بطرق التقطير التقليدية. تشير المقارنة إلى أن التقطير يتميز باستهلاك طاقة مرتفع وتكاليف عالية ، مما يجعله غير مناسب لفصل المواد بنقاط غليان قريبة أو أنظمة آزيوتروبيك (Sun et al., ive). ومع ذلك ، فإن معدل نقل الكتلة ومعدل فصل الطور في عملية تبلور الذوبان بطيء نسبيًا ، مما يؤدي إلى دورات إنتاج طويلة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن معدل استرداد المنتج في بلورة الذوبان محدود ، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة الإنتاج. لتحقيق منتجات عالية النقاء باستخدام تبلور الذوبان ، غالبًا ما تكون معدات الفصل متعددة المراحل مطلوبة. من خلال الجمع بين تبلور الذوبان مع تقنيات التصحيح ، يمكن أن تكمل الطريقتان أوجه قصور بعضهما البعض ، وبالتالي تحسين كل من النقاء والكفاءة.
يتراوح محتوى ثنائي ميثيلنافثالين (2-6-dmn) في قطران الفحم من إلى أغنى Ban et al (من شوائب من من من من نوع DMN) محتوى من القطران الفحمي إلى من خلال التقطير بالفراغ ، متبوعًا بالتبلور لإزالة أيزوميرية أخرى. وقد أنتجت هذه العملية في نهاية المطاف ، و DMN مع نقاء من من من من من من والعائد من. أدى إدخال التقطير إلى انخفاض كبير في فقدان من من من ، DMN وتحسين نقاء المنتج. استخدم تشو et al (من) عملية تقطير-ذوبان بالتفريغ في عملية تقارن ، كما هو موضح في الشكل 1. تم استخدام التقطير الفراغي لإزالة معظم الشوائب من الدرجة الصناعية بالبروبان سولتون (1.3 ps) ، في حين أن تبلور الذوبان يزيل الشوائب بنقاط غليان مماثلة لنقاط 1,3 ps. حقق المنتج النهائي نقاوة تجاوزت من من من من من من من من النوع من حيث الإنتاجية كما تجاوز من حيث الجودة. لا تعمل تقنية الاقتران هذه على تحسين كفاءة الإنتاج وتقليل استهلاك الطاقة فحسب ، بل تعمل أيضًا على تحسين معايير المنتج الرئيسية مثل اللون ومحتوى الرطوبة. استخدم Spielmann التقطير لإزالة الشوائب ذات درجة الغليان المنخفضة من ذوبان الخام المحتوي على سلفات الألكيل المجمعة من قمة عمود التقطير. ثم تم تنقية المحلول المتدفق من أسفل عمود التقطير عن طريق التبلور الذائب. تم الحصول على سلفونات ألكيل عالية النقاء لاحقًا من خلال عمليات فصل وغسل السوائل الصلبة. بالمقارنة مع الأساليب المستخدمة سابقًا ، أظهر هذا النهج استهلاكا أقل للطاقة وقدم طريقًا جديدًا لتنقية مختلف سلفات الألكيل والهيدرات. بالإضافة إلى ذلك ، تلعب عملية اقتران تبلور ذوبان التقطير دورا حاسما في استخراج مواد أشباه الموصلات فائقة النقاء. أزال بوتولوكوف (Potolokov) غالبية الشوائب مثل B و Si و Ca و Mg و Ni من الخلطات المعدنية عن طريق التقطير للحصول على التيلوريوم الخام والكادميوم. تم تنقيتها أكثر باستخدام تبلور الذوبان لتحقيق التيلوريوم والكادميوم بنقاء.
الشكل 1-مخطط تخطيطي لنظام اقتران التبلور بالذوبان والتقطير الفراغي (تشو ووانج)
اقتران منتكنولوجيا التقطيروتبلور الذوبانتم تطبيق تقنيات فصل الخلائط الآيزومرية بنقاط غليان مماثلة على نطاق واسع. هذه العملية المشتركة مهمة في تقليل استهلاك الطاقة وتكاليفها ، وتقليل التلوث البيئي ، وتحسين نقاء المنتج. ومع ذلك ، فإن نهج الفصل المختلط ينطوي على عمليات معقدة ودرجات متعددة من الحرية ، والتي تتناسب مع عدد المكونات وعمليات الوحدة التي يتم النظر فيها. وبالتالي ، يصبح تصميم العمليات لمثل هذه التحديات مهمة صعبة للغاية ، مما يحد من التطبيق الأوسع للتقطير-التبلور كوبليقدمت تقنية ng. Marquardt et a (Wolfgang Marquardt ، شمع) مقاربة ثلاثية الخطوات لفصل الخلطات متعددة المكونات وتحديد الطرق المثلى. وعلى نحو مماثل ، طبق فرانك وآخرون طريقة تصميم من ثلاث خطوات لتطوير عملية فصل لمخاليط الأيزومرية الثلاثية ، مما يوفر مرجعا قيما لتحسين التكلفة في عمليات الفصل المختلطة الأخرى. ومع ذلك ، يفترض أسلوب الخطوات الثلاث أن جميع وظائف التبلور والتكلفة معروفة ، وهو ما يصعب تحقيقه في الواقع العملي في كثير من الأحيان. ولمعالجة هذه القيود ، اقترح Micovic et al. طريقة تصميم من أربع خطوات. هذا النهج يتغلب على أوجه القصور في طريقة الخطوات الثلاث ويمكن تطبيقها في المراحل الأولى من تطوير العملية ، وخاصة عندما تفتقر البيانات التجريبية.
تقوم طريقة الاستخلاص بفصل المخاليط على أساس الاختلافات في قابلية الذوبان بين المواد في المذيبات غير القابلة للامتزاج. يمكن النظر إلى عملية الاستخلاص-التبلور على أنها نتيجة للاقتران من من من من خلال الاستخلاص في من خلال التبلور. ويمكن تقسيم مبادئها إلى فئتين: 1. قوة التفاعل بين المستخلص والمذيب أكبر من تلك الموجودة بين المنتج المستهدف والمذيب. يقلل الجمع بين المستخلص والمذيب من قابلية ذوبان المنتج المستهدف ، والذي يترسب بعد ذلك من خلال التبلور. 2. يتحد المستخلص مع المنتج المستهدف من خلال الروابط الكيميائية أو التفاعلات الأخرى ، مما يؤدي إلى تبلور وترسيب المنتج. الاستخلاص-التبلور مناسب لفصل المكونات ذات الخصائص الفيزيائية المماثلة ، مثل نقاط التطاير أو الغليان ، وقد تم تطبيقه على نطاق واسع في فصل الأملاح غير العضوية والمركبات العضوية والمواد الأخرى (Qu et al.).
حقق العديد من الباحثين نتائج ممتازة في فصل وتنقية المواد باستخدام عملية اقتران تبلور واستخلاص الذوبان. طور Hammon et al. طريقة لتنقية الذوبان في مادة خام واحدة على الأقل من المونومر. في هذه العملية ، يتم الحصول على ذوبان خام لواحد أو أكثر من المونومرات من خلال الاستخلاص أو طرق أخرى ، ثم يتم استخدام التبلور الذائب لفصل واحد أو أكثر من المونومرات عن ذوبان الخام. عملت Li et al. على فصل وتنقية الفينازين من النفايات الناتجة أثناء إنتاج 4-أمينوديفينيلامين. يظهر تدفق العملية في الشكل 2. أولاً ، يتم فصل الفينازين الخام عن سائل النفايات عن طريق التبلور الذائب. بعد ذلك ، تتم إزالة الشوائب في الفينازين الخام باستخدام الاستخلاص. يتم إعادة تبلور الفينازين الناتج للحصول على المنتج النهائي ، الذي يتمتع بنقاء الفينازين يبلغ حوالي من من من من من من من من الخارج والعائد بالمقارنة مع طرق الفصل التقليدية ، تقلل عملية الاقتران من التلوث من ثلاثة نفايات (مياه الصرف الصحي ، غاز النفايات ، والنفايات الصلبة) ، وتخفض تكاليف الإنتاج ، ويلعب دورا هاما في تعزيز قيمة المنتج الثانوي ، وتحقيق إنتاج أنظف ، وتعزيز الاستدامة.
يوفر اقتران عمليات التبلور والاستخراج المصهور مزايا مثل انخفاض استهلاك الطاقة ودورات التشغيل القصيرة والحد الأدنى من التلوث الناتج عن عملية الاستخراج. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يعزز عامل الفصل العالي لبلورة الذوبان. هذا الاقتران يبسط تدفق العملية ويعزز كفاءة الفصل.
الشكل 2-رسم بياني تخطيطي لعملية استخراج الفينازين من نفايات إنتاج 4-أمينوديفينيلامين (Li et al., va)
تبلور المحلول هو عملية يحدث فيها تبلور المذاب في مذيب عن طريق خفض درجة الحرارة ، أو تبخير المذيب ، أو إضافة مذيبات مشتركة لتقليل قابلية ذوبان المذاب وزيادة تشبع المحلول. إن القوة الدافعة لبلورة المحلول هي عملية نقل الكتلة ، في حين أن القوة الدافعة لبلورة الذوبان هي عملية نقل الحرارة (تشو ،!). عند مقارنة طريقتي التبلور ، يتطلب تبلور المحلول عادة كميات كبيرة من المذيبات ، مما قد يؤدي إلى مشاكل بيئية. على الرغم من أن تبلور الذوبان لا يتطلب إضافة المذيبات ، فإن استهلاكه للطاقة أعلى من بلورة المحلول. لذلك ، يجدر النظر في الجمع بين هاتين الطريقتين التبلور لتحقيق نتائج فصل أفضل.
استخدم تشو وآخرون (من من من) طريقة تبلور وذوبان مقترن لتنقية حمض السكسينيك منمحلول حمض ثنائي الكربوكسيليك مختلط يحتوي على حمض السكسينيك وحمض الجلوتاريك وحمض الأديبيك. أولاً ، تم فصل محلول حمض ثنائي الكربوكسيل المختلط بمحلول تبريد التبلور ، وتم إزالة المذيب من الخمور الأم باستخدام مبخر دوار. بعد تحسين معايير العملية ، تمت زيادة محتوى حمض الجلوتاريك من من من من من من من من من من من. بعد مرحلتين من التبلور الذائب ، تم الحصول على حمض الجلوتاريك بدرجة نقاء أكبر من ، يظهر تدفق العملية في الشكل 3.
مخطط تدفق ثلاثي العمليات لتنقية تبلور حمض الغلوتاريك (zzo, ou)
حققت عملية الاقتران هدف فصل وتنقية حمض الجلوتاريك عالي القيمة المضافة من المنتجات الثانوية منخفضة القيمة ، والتي لديها توجيه قوي للتطبيقات الصناعية.
يمكن أيضًا استخدام اقتران تبلور الذوبان وتبلور المحلول لفصل الأيزومرات. استخدم Cheng et al. (،) هذه الطريقة لفصل خليط من ثنائي ميثيل الفثالات (DMO) ، وفثالات إيزو ثنائي ميثيل (DMI) ، واستر ثنائي ميثيل التيرفثاليك (DMT). تم فصل الخليط أولاً عن طريق التبريد التبلور وفصل السائل الصلب ، مما أدى إلى مرحلتين. تعرضت المرحلة الصلبة ، التي لم تحتوي على أي DMO تقريبًا ، إلى مرحلتين من التبلور الذائب المستمر لإنتاج منتجات DMT و DMI بنقاء أكبر من. بالنسبة للمرحلة السائلة الغنية بـ DMO ، بعد تبخر المذيب ، ترسب كمية صغيرة من الشوائب DMT و DMI وفصلها عن طريق التبخر بالتبريد ، مما أدى إلى منتج DMO بنقاء أكبر من. حققت هذه العملية استعادة المخلفات الصلبة ومنتجات عالية النقاء في ظل ظروف استهلاك الطاقة المنخفضة. تم إغناء Ban et al. (من من من من ؟) ثنائي ميثيلنفثالين (2 ، 6-DMN) من خلال التقطير الفراغي ، والحصول على محلول يحتوي على أيزومر ثنائي ميثيلنفثالين أكبر من ، في حين كان محتوى-DMN فقط. بناءً على اختلافات نقطة الذوبان في هذه الأيزومرات ، تم فصل المحلول من خلال التبلور الذائب للحصول على من من-DMN مع نقاء من من وعائد من. ثم تعرض المنتج لبلورة المحلول. من خلال تحسين الظروف مثل معدل التبريد ودرجة حرارة التبلور ، تبين أن زيادة معدل التبريد يقلل من نقاء المنتج والعائد. بينما أدى تقليل درجة حرارة التبلور إلى تحسين المحصول ، انخفض النقاء أيضًا وفقًا لذلك. بعد ضبط معلمات الاختبار وأداء ثلاث مراحل من التبلور ، تم الوصول إلى النقاء النهائي لـ-DMN. حققت هذه العملية تنقية من قطران الفحم من خلال اقتران تبلور الذوبان وتبلور المحلول.
في السنوات الأخيرة ، تطورت تكنولوجيا فصل الأغشية بسرعة بسبب مزاياها مثل التشغيل البسيط ، والانتقائية العالية ، والتلوث المنخفض ، وانخفاض استهلاك الطاقة ، وجذب اهتمام متزايد. الغشاء عبارة عن مادة ذات نفاذية انتقائية ، تسمح فقط لمادة واحدة أو عدد قليل من المواد بالمرور ، بينما تمر مواد مختلفة عبر الغشاء بمعدلات مختلفة. تقنية فصل الأغشية مدفوعة باختلافات الأداء (مثل الضغط والتركيز وما إلى ذلك) عبر الغشاء ، وذلك باستخدام نفاذيتها الانتقائية لتحقيق الفصل. لديها تطبيقات واسعة في فصل وتنقية مياه الشرب أو مياه الصرف الصحي ، وإنتاج المواد الكيميائية الدقيقة ، والمستحضرات الصيدلانية البيولوجية (الخباز ، أو). ومع ذلك ، فإن تقنية فصل الأغشية لها عيوبها ، مثل ضعف مقاومة الأحماض والقلويات ، وقوة ميكانيكية منخفضة ، وضعف مقاومة درجات الحرارة العالية (Liu et al. ،!). لذلك ، يمكن تطبيق تقنية فصل غشاء الاقتران مع تبلور الذوبان في عمليات الإنتاج الصناعي لتحقيق نتائج فصل أفضل.
استخدم Ling et al عملية تبلور متعددة الخطوات لمعالجة الصناعة ، ثم حل منتج تبلور الذوبان في ماء عالي النقاء وتصفيته من خلال غشاء مسامي صغير. تم تبخير الماء في المرشح ، وتم تبلور المحلول المركز للحصول على منتج يفي بالمعايير. تناولت هذه العملية المقترنة مشكلة المحتوى الأيوني المعدني المنخفض في ، مما أدى إلى تحسين جودته بشكل كبير. استخدم Xie et al. التقطير بالبخار لإزالة النفثالين من ortho-cresol الخام ، يليه إضافة بيكربونات الصوديوم لتحييد الطور العضوي. تمت تصفية المحلول باستخدام غشاء معدني تحت ظروف التحريك لإزالة حمض الفاليريك ومنع التآكل في النظام. ال neutتمت معالجة الطور العضوي المعدل ثلاث مرات للحصول على الفينول ، أورثو كريسول ، وميتا/الفقرة كريسول. نظرًا لأن الأورثو كريسول الذي تم الحصول عليه يحتوي على كمية صغيرة من 2 ، 6-ثنائي ميثيل فينول ، فقد تم تنقيته عن طريق التبلور الذائب. أخيرًا ، بعد إزالة اللون ، تم الحصول على أورثو-كريسول بنقاوة أعلى مما تم الحصول عليه. يظهر تدفق العملية بالكامل في الشكل 4. استخدم كونتوس وآخرون (من) تكنولوجيا فصل الأغشية لفصل المواد الفينولية عن المياه المستعملة التي تحتوي على كمية كبيرة من المنتجات عالية القيمة من مصنع معالجة الزيتون. ثم تمت إزالة المذيب عن طريق التبخر بالفراغ والتبريد والتجفيف لزيادة تنقية المواد الفينولية. أخيرًا ، تم استخدام تبلور الذوبان للحصول على منتج عالي النقاء. بالمقارنة مع العمليات البديلة مثل التبلور التبخيري ، يمكن أن تعمل هذه الطريقة في درجات حرارة منخفضة ، وتتجنب بشكل فعال تبخر مركبات الفينول.
الشكل 4-مخطط تدفق العملية لتنقية أورثو-كريسول (Xie et al.)
يوفر اقتران تبلور الذوبان مع تقنيات الفصل الأخرى مزايا كبيرة في الإنتاج منخفض الكربون وموفر للطاقة والأخضر. يمكنه توفير الطاقة وتقليل انبعاثات الكربون ، وهو مناسب لاحتياجات الفصل والتنقية في مختلف المجالات الصناعية. مع الطلب المتزايد على الاستدامة والممارسات الخضراء ، من المتوقع أن تشهد تقنيات الاقتران هذه للفصل فائق النقاء تطبيقًا وتروجًا أوسع في الصناعة. وسيساعد ذلك على تقليل الاستهلاك في عمليات الفصل الكيميائي ويساهم في تحقيق أهداف الطاقة المزدوجة الكربونية الوطنية ، مما يخلق مستقبلاً صناعيًا متطور ومنخفض الكربون.
المراجع
الشمس ، س. ، وآخرون. تطوير عملية تذويب الكريستال. تشيم. إنج. (الصين) 36 (12) ، 18-20 + 24.
Ban, H., et al. تحضير حمض 2-6 النفثالين-ديكاربوكسيليك عالي النقاء من تقطير قطران الفحم. تشيم. إنج. Tancol.42 (6) ، من من.
تشو ، جي. ، وانغ ، ب. أو. دراسة حول الفصل بين صولبن البروبان عن طريق التقطير الفراغي وتبلور الذوبان. قوانغتشو تشيم. ايند. 47 (06) ، 76-77.
سبيلمان ، جي. إم ، دي) ، كوخ ، مايكل (سبيير ، دي) ، وورتمان ، يورغن (ليمبرجرهوف ، دي) ، رويتر ، فيلي (فرانكنثال ، دي) ، ويجوني ، سابين (فرينسهايم ، دي) ، borgmeier ، فريدر
(مانهايم ، دي) ، عملية لتنقية الأحماض الألكانزوفونيك. • ، BASF SE (Ludwigshafen am Rhein ، DE): الولايات المتحدة.
بوتولوكوف, N.A. فيدوروف ، V.A. أو. Ulturpurification من التيلوريوم والكادميوم عن طريق التقطير والتبلور. اينورج. الأم. 48 (11) ، من من من.
فولفجانج ماركوارت ، ش. ك. كريمر ، كوربينيان ، من. إطار عمل لتصميم منهجي لعمليات إشعال الذقن الهجينة. ي. تشيم. إنج. 16 (3) ، من من من.
Franke, M.B., et al. تصميم وتحسين عملية التبلور الهجين للتقطير/الذوبان. جي ايشي 54 (11) ، من من من.
Micovic, J., et al. تصميم عمليات التقطير الهجينة/ذوبان crys-tallisation لفصل مخاليط الغليان القريبة. Chem. إنج. عملية. -عملية. Intensif. 67 ، 16-24.
Qu, H., et al. التقدم البحثي في عملية البلورة الاستخراجية. تشيم. وقود بوليم. الأم. 05 ، 26-29.
هامون ، يو إم ، DE) ، Eck ، Bernd (Viernheim ، DE) ، Baumann ، deter (Walldorf ، DE) ، Heilek ، Joerg (Bammental ، DE) ، Mueller-engel ، Klaus Joachim (Stutensee Blankenlock ، DE) ، طريقة لإنتاج ذوبان منقى من مونومر واحد على الأقل. • ، BASF Aktiengesellschaft (Ludwigshafen ، DE): الولايات المتحدة.
Li ، M. ، et al. ،. دراسة على استخراج الفينازين باستخدام النفايات من إنتاج 4-أمينو ديفينيلامين شاندونغ الصناعات الكيميائية 44 (05) ، 10-11 + 15.
Cheng ، Y. ، et al. ، نوع من طريقة فصل التبلور لمزيج الفثالات ثنائي ميثيل.
تشو ، ص. ، أو. تنقية حمض الغلوتاريك عن طريق عملية فصل هجين لبلورة المحلول-الإذابة. جامعة خبي للتكنولوجيا.
Xie ، F. ، et آل ، نوع من طريقة تنقية O-Cresol.
بيكر ، ر. و. نفسجي. الاحتياجات البحثية في صناعة فصل الغشاء: النظر إلى الوراء ، والتطلع إلى الأمام. ي. إمبير. الخيال العلمي. ، (1-2) ، من من من من من.
ليو ، ي. ، وآخرون. تقدم البحث في تكنولوجيا فصل الأغشية. قوانغتشو تشيم. ايند. 49 (13) ، 27-29 + 71.
لينغ ، F. et al ، هي نوع من الطرق لتحسين جودة الصناعة ، من من من من من من من من من حيث النوع
Kontos, S.S., et al. تنفيذ عملية تبلور الترشيح والإذابة الغشائية من أجل المعالجة الفعالة وإعادة تكرير مياه الصرف الصحي لمطحنة الزيتون. سيب. بوريف. تكنول. من من من من ؟
