[发明专利]一种多组分混合物膜辅助冷却结晶分离方法

说明书

一种多组分混合物膜辅助冷却结晶分离方法，它涉及一种多组分混合物的分离方法。本发明的目的要解决现有多组分混合物的结晶分离过程中，分离不彻底，溶解性相近的物质无法分离的问题。分离方法：一、确定多组分混合物中含有物质的种类及含量；二、确定溶解度；三、确定溶剂的加入量；四、确定饱和状态或过饱和状态物质数量；五、设备组装；六、物料搅拌至溶解；七、启动输送泵；八、放入活化晶种，完成饱和状态或过饱和状态物质分离；九、再次分离多组分混合物。优点：产品收率接近100％。本发明主要用于多组分混合物的分离。

技术领域

本发明涉及一种多组分混合物的分离方法。

背景技术

多组分混合物由两种或多于两种(三种或三种以上)不同的组分组成的混合物，气态的混合物常采用吸收操作；液体混合物常采用蒸馏或者萃取操作；而固体混合物常采用结晶操作。结晶操作利用各组分在溶剂中的溶解性不同进行混合物分离，然而当两种或两种以上物质达到饱和后，二者将同时结晶析出无法继续分离。因此传统的结晶分离操作，受限于热力学平衡条件，分离不彻底，收率低，甚至某些溶解性相近的物质无法分离。

化工结晶过程以固液相平衡为热力学基础，当溶液浓度等于溶质的溶解度时，溶液达到液固相平衡状态，称为饱和溶液，此状态为稳定状态；当溶液浓度高于溶质的溶解度时，称为过饱和溶液，此状态偏离该条件下液固相平衡状态，为不稳定状态；不稳态的过饱和溶液有析出固体降低浓度达到热力学平衡的趋势。然而，澄清溶液中新固相(晶体)的形成需要克服晶体成核的表面自由能和体积自由能，因此需要过饱和溶液的浓度高于溶解度一定的数值，使得溶液中的势能足以克服成核能垒才能形成新的固相。溶液过饱和而欲自发的产生晶核的极限浓度曲线称为超溶解度曲线。溶解度平衡曲线与超溶解度曲线之间的区域为结晶的介稳区。超溶解度曲线以上，过饱和溶液浓度高，溶液化学势足够大，可以自发成核形成新的晶体。而超溶解度曲线以下，溶液的化学势能不足以克服成核能垒形成固相，所以在超溶解度曲线以下，溶解度曲线以上的介稳区内晶体只生长不成核。

发明内容

本发明的目的要解决现有多组分混合物的结晶分离过程中，分离不彻底，溶解性相近的物质无法分离的问题，而提供一种多组分混合物膜辅助冷却结晶分离方法。

一种多组分混合物膜辅助冷却结晶分离方法，具体是按以下步骤完成的：

一、确定多组分混合物中含有物质的种类及含量，设多组分混合物中含有M种物质，M≥2；

二、确定多组分混合物中各种物质在温度T_min至T_max区间内在溶剂中的溶解度；

三、根据多组分混合物中各种物质在溶剂中T_max下的溶解度，确定当多组分混合物的质量为m kg时，在温度为T_max下利用n L溶剂将m kg多组分混合物完全溶解，形成混合液，且所述混合液中至少存在一种物质处于饱和状态；

四、根据步骤三，当多组分混合物的质量为m kg，溶剂的使用量为n L时，根据多组分混合物中各种物质在温度T_min至T_max区间内在溶剂中的溶解度和m kg的多组分混合物中各种物质的含量，确定在T_min下多组分混合物中有N种物质处于不饱和状态，N≥0，确定在T_min下多组分混合物中有O种物质处于饱和状态或过饱和状态，O≥2，且N+O＝M，所述M为多组分混合物中含有物质的种类数量，并确定该O种物质对于饱和状态时对应的温度T₁～T_O；

五、按照步骤四在T_min下多组分混合物中有O种物质处于饱和状态或过饱和状态准备O个结晶器，O个结晶器之间采用O个管道进行连通，且保证每个结晶器内均设置一条进料管道和一条出料管道，在每条管道上设置一个输送泵和一个加热装置，且管道伸入结晶器的端部装有滤膜；