己二酸裝置真空冷卻結晶單元操作的優化

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己二酸是重要的工業制劑、原料，國內普遍以環乙醇、環已酮為原料，在催化劑作用下，經過量硝酸氧化生產己二酸，收率可達到94%左右，生產出的己二酸溶液還含有較多的戊二酸、丁二酸副產品。為分離獲得己二酸，還需對產出溶液進行結晶、脫色、再結晶，從而獲得高純度的已二酸產品。

1 己二酸裝置真空冷卻結晶過程與存在問題

1.1 己二酸裝置真空冷卻結晶過程

晶體在溶液中析出過程即為結晶。已二酸結晶亦不例外，其晶核形成可分為初級均相成核、初級非均相成核、二次成核三個類型，也代表結晶成核的三個過程。晶體顆粒的大小是影響產品質量的主要因素，顆粒越大，比表面積越小，顆粒表面附著的雜質越少，產品的純度、品質越高。初級均相成核主要受溶液性質、己二酸純度、溫度、溶液飽和度等因素影響，也是流程控制重點，可控性強。二次成核速率與溶液過飽和度、溫度、雜質等因素影響，溶液化學組成、晶體結構特點其決定性作用。

國內己二酸裝置真空冷卻結晶工藝流程大同小異。結晶器有多個串聯的結晶室，溶液依次進出隔室，完成整個析出過程，各室之間以虹吸管連通，頂部有冷凝器、真空系統，后者可控制隔室內溫度，各室內壓力呈梯度變化，溶液在壓力差下順應流動，溶劑中的水份大量蒸發散熱，從而使己二酸從溶液中析出，為加速這一過程，加快熱交換，還常進行攪拌、過濾、分離作業。

己二酸裝置真空冷卻結晶過程是一個動態的持續性的過程，對一個結晶室進行單獨控制，無法獲得理想效果。一個結晶室結晶過程發生變化，理論上可影響其后所有結晶過程，但通過調控，一定程度上可削弱這種影響，使最后一個結晶室二次成核達到滿意效果，但一旦發生差錯，可影響整個工藝流程生產效率。故，需對所有結晶室進行動態控制[1]。

1.2 存在問題

連續生產過程中，結晶析出的己二酸初結晶往往具有較強的吸附性，易在隔室內壁結疤，不僅影響隔室有效體積，影響溶液整體流動性，還可能聚集在攪拌器附近，影響攪拌功率，甚至可能發生堵塞，損毀儀器設備。

結疤可分為液面上結疤與液面下結疤兩類，前者主要是因產物沸騰、攪拌濺射在內壁上逐漸聚集的結疤，后者主要是微結晶引起的結疤。結晶器中，微結晶主要發生在前幾室，物料溫度降溫快，溶解度迅速降低，時間短，結晶來不及形成大顆粒而形成微結晶，微結晶表面積大，吸附力強，易在液面下吸附在室壁上。

為提高儀器使用壽命，延長結晶器運行周期，結晶室內均設置有清洗裝置，可對壁面、溢流管進行沖洗，避免堵管，提高結晶室工作效率。同時，通過調整結晶室內壓力，控制溫度，也可以溶解結疤的結晶。

2 己二酸裝置真空冷卻結晶過程單元調整

2.1 調控壓力與溫度

結晶過程中晶核形成、晶體成長受溫度影響較大，降溫過速則析出速度過快，真空結晶器中壓力直接影響溫度，故合理調控結晶器中溫度非常重要。按照標準設置壓力梯度后，還應據進料、結晶器狀態，定期調教真空表，規避指示儀器本身誤差，使整個結晶過程各室內溫度、壓力達到理想狀態。

2.2 加速晶核生長

微結晶形成主要與結晶內溶液己二酸的過飽和度過高有關，在原有的壓力與溫度控制下，己二酸過飽和度，析出度上升，結晶生成過速,結晶微粒相互之間無法凝聚，而形成微結晶。在結晶器開始結晶室加入含有已二酸結晶的溶液，以溶液中的己二酸結晶作為晶種，有助于加速晶體凝結，對后續的結晶室產生較深遠的影響。加入的己二酸結晶液應嚴格測算，遵循先加入，后調控原則，通過幾次連續生產，測算得出最佳的晶種溶液比例[2]。

2.3 控制攪拌速度

攪拌對結晶形成影響較大，若速度過快，增大了碰撞成核的概率，使晶體碰撞、摩擦，促晶核生成，同時攪拌加速了熱量耗散，也有助于晶體析出。通過控制各室攪拌速度可控制晶核成長速度。一般來說，應控制整個成核流程中各室晶核由少向多發展，攪拌速度應與室內溫度、壓力相協調。

2.3 加強監控

現代化數控已被應用于己二酸結晶制備，結晶器內上方均安裝有攝像頭，工作人員可據此直觀的觀察結晶狀況、結晶條件，同時結晶室內均有收集壓力、溫度、攪拌速度等參數的傳感器，可將數據實時傳輸至數控中心，工作人員據此操作，可實現對整個流程的控制。為保障整個工藝順利、安全，工作人員還需進行沖洗壁面、壓力調整的操作[3]。

3 結語

己二酸裝置真空冷卻結晶單元操作是一個系統性工作，工作人員應掌握整個工藝流程原理，了解結晶析出影響因素，明確各室氣壓、溫度等參數意義，掌握整個工藝流程，熟練的運用集控中心監控設備。工作人員應積極積累經驗，學會相關性分析，積極總結各結晶室參數與結晶生產效率之間的關系，不斷優化操作，提高結晶器整體生產效用。工作人員還應大膽創新，學會基本的設備改造技術，從細節入手，優化操作。

[1]崔紅燕，魯長海.己二酸結晶器擴產技術改造[J].河北化工，2009，32（12）：47-49.

[2]曾勇.己二酸結晶分離技術中關鍵設備—結晶器的制造與檢驗管理[J].化工管理，2014（2）：90-91.

[3]汪鎮安.化工工藝設計手冊（第三版）[M].北京：化學工業出版社,2001：608-610.