최근 몇 년 동안 이중 탄소 배경은 모든 삶의 녹색, 저탄소 및 에너지 절약 지향 개발 및 화학 산업에 대한 수요를 증가 시켰습니다. 탄소 배출의 주요 배출자로서 저탄소 개발의 관점에서 모든 측면에서 조정과 개선이 시급히 필요합니다. 화학 생산 공정은 높은 에너지 소비 및 전력 소비, 제품 폐기물 및 기타 다각적 인 문제 후 어렵고 낮은 자원 활용률을 얻기 위해 고순도 화학 물질에 존재합니다. 에너지 소비의 화학 과정에서의 분리 및 정화는 약 80%, 에너지 소비의 화학적 분리를 줄이는 기술적 수단을 통해 동시에 전체 에너지 소비를 줄이는 효과적인 수단의 화학 생산을 줄이는 것입니다. 고순도 화학 물질을 얻는 고급 화학 분리 기술은 화학 저탄소 및 에너지 절약 핵심 요소의 하류 적용이기도합니다. 화학 분리 기술의 저탄소 및 에너지 절약을 개선하는 주요 방법은 기술 경로를 조정하는 것이며 두 번째는 순환 경제 모드를 채택하는 것입니다. 제품 생산 공정 및 에너지 소비 활용의 열 결합 모드의 다단계 결합은 현재 화학 분리 기술의 개선 및 개발을위한 주요 조치 및 방향이 될 것입니다.
모든 화학 생산, 전체 생산 과정에서 화학 분리, 고순도 원료의 획득은 생산 공정에서 부산물을 줄이는 열쇠입니다. 고순도 중간 화학 물질은 세 폐기물 배출의 화학 생산을 더 줄일 수 있습니다, 최종 제품의 순도는 화학 기업의 시장 경쟁력의 구체화입니다. 증류 및 결정화 기술은 주요 화학 분리 기술이며, 증류 기술은 일반 산업 등급의 화학 물질을 얻을 수 있지만 초고순도 화학 물질을 얻는 것은 엄청난 에너지 소비입니다.용융 결정화 기술산업 등급 화학 물질에서 고순도 화학 물질을 쉽게 얻을 수 있습니다. 따라서, 낮은 에너지 소비에서 궁극적으로 고순도 화학 물질을 달성하기 위해 용융 결정화 및 증류의 두 기술의 결합과 각각의 에너지의 상호 사용이 현실화되었다.
증류 기술물질의 끓는점의 차이를 이용하여 혼합물의 성분을 분리하는 일반적으로 사용되는 분리 및 정제 기술입니다. 높은 제품 순도, 넓은 적용 가능성 및 지속 가능성의 장점으로 화학, 석유, 제약 및 식품 산업에서 널리 사용됩니다. 그러나, 초고순도 화학물질을 얻으려고 할 때 높은 에너지 소비, 복잡성 및 공정 및 작업 비용의 문제도 있다.
증류 공정은 두 가지 주요 단계, 즉 기화 및 응축 단계로 나누어진다. 먼저, 액체 혼합물을 비등점으로 가열하고, 여기서 낮은 비등 성분을 먼저 기화시킨 다음, 증기를 냉각하고 응축기에서 액체로 응축하여 성분을 분리한다. 증류 기술은 일반적으로 열과 냉기의 큰 공급을 필요로하므로 에너지 소비가 높습니다. 에너지 소비는 주로 다음 요소에 달려 있습니다.
가열: 다량의 열 에너지가 사용되어 혼합물을 기화 온도로 가열한다.
냉각: 증기를 응축하려면 일정량의 냉각 에너지가 필요합니다.
또한, 고순도 화학물질이 얻어진다면, 높은 증류 환류비가 요구되고, 이는 차례로 에너지 소비를 기하급수적으로 증가시킨다.
용융 결정화는 산업 결정화의 새로운 저탄소 기술로, 고순도 생성물 정제를 얻고 증류 분리의 병목 현상을 파괴하는 데 대체 할 수없는 역할을합니다. 통계에 따르면, 유기 혼합 시스템의 80% 이상이 낮은 공융 시스템이며, 이론적으로 용융 결정화는 제품의 순도와 공융 혼합물의 불순물에 100% 얻을 수 있습니다. 증류 기술은 이론적으로 pur를 얻는 것이 불가능합니다.E 물질은 고순도 화학물질의 분리에서 용융 결정화에 비해 자연적인 이점을 갖는다. 최근, 용융 결정화 기술은 많은 분야에서 널리 사용되고 개발되어 왔으며, 일반적인 용융 결정화 공정은 주로 유기 물질의 정제 및 API의 제조를 포함한다. 용융 결정화는 주로 고순도 생성물의 결정화를 통해 순수한 물질 및 낮은 공융 혼합물 특성을 얻을 수있는 결정화 과정에서 물질을 사용하여 이루어집니다.
용융 결정화의 침전 방법 및 결정화 장치의 유형에 따라, 용융 결정화는 주로 층 결정화 및 현탁액 결정화로 나뉜다. 층 결정화는 냉각 표면의 결정화 과정으로, 일반적으로 간헐적 인 공정으로, 서로 다른 단계로 나뉘며, 결정화로의 특정 부하, 차례로 결정화를 통해, 모액 배출, 발한 (부분적으로 녹은), 용융 (완전히 녹인), 정제 된 제품 배출. 반면에 서스펜션 결정화는 일반적으로 용융물에 현탁된 입자와 함께 교반과 함께 용기에서 용융물로부터 결정 입자의 신속한 결정화를 수반한다. 일반적으로 추가 고체-액체 분리 장비.
1. 높은 제품 순도: 비등점 차이로 인한 기존의 재료 시스템은 작고, 증류는 고순도 제품을 얻기가 어렵습니다. 일반적으로 용융 결정화는 고순도 제품 (99.9%) 을 얻을 수 있습니다. 그리고 심지어 초고순도 제품 (99.99%, 99.999%) 을 얻을 수 있습니다;
2. 온화한 작동 조건: 용융 결정화는 일반적으로 끓는점보다 훨씬 낮은 제품의 융점에서 작동하므로 작동 온도가 낮습니다. 동시에, 온화한 작동 조건으로 인해 장비에 대한 특별한 요구 사항은 없지만 장비의 제조 비용, 특히 열에 민감한 화학 물질의 경우, 용융 결정화는 고유한 장점을 갖는다.
3. 광범위한 제품: 일반 재료 시스템 외에도 이성질체 시스템과 같은 시스템을 분리하기가 어려운 많은 경우 열에 민감한 시스템이 좋은 분리 결과를 얻을 수 있습니다.
4. 에너지 절약 및 환경 보호: 일반적으로 물질의 용융 열은 기화 열보다 훨씬 작으며 증류 공정은 높은 환류 비율과 열 손실을 가지고 있습니다. 따라서 작동은 기존의 증류 에너지 소비보다 훨씬 작습니다. 동시에 다른 용제의 추가 도입이 없기 때문에 에너지를 절약 할뿐만 아니라 환경 오염을 줄입니다.
과학과 기술의 지속적인 진보와 함께, 용융 결정화 기술 또한 지속적으로 개선되고 개발되었다. 현대의 용융 결정화 기술은 고급 제어 및 감지 기술을 결합하여보다 정확한 온도 제어 및 결정화 공정 모니터링을 달성합니다. 또한 연구자들은 결정화 장비를 개선하고 공정 매개 변수를 최적화하며 용융 결정화의 효율성과 경제성을 높이기 위해 새로운 유형의 결정제를 개발하는 방법을 모색하고 있습니다.
경제 및 사회 발전, 다양한 분야의 화학 물질의 순도는 더 높은 요구 사항을 제시하고, 고순도, 초순수 화학 물질에 대한 수요가 날마다 증가하고 있습니다. 고순도 화학 물질 증류 기술의 사용은 높은 환류 비율, 높은 에너지 소비, 궁극적으로 높은 비용으로 이어지고, 미량 불순물 제거의 증류 과정에서 더 어렵습니다. 증류 환류 비율의 각 수준의 순도는 두 배 또는 심지어 배가되어야합니다. 이는 에너지 소비의 급격한 증가로 이어진다. 증류 작업은 일반적으로 작동 온도를 낮추기 위해 진공 기술을 사용하더라도 재료의 비등점 별관 작업에서 작동되며, 응축은 제품의 융점보다 높아야하며, 그렇지 않으면 결정화 문제로 인해 응축기 막힘이 발생할 수 있습니다. 이것은 또한 용융 결정화의 열원을 위한 증류 응축 열에 대한 이론적 기초를 제공한다.
결정화 공정에서 물질을 사용한 용융 결정화는 순수한 물질 및 결정화 특성의 낮은 공융 혼합물을 수득하여 고순도 생성물을 얻을 수 있다. 용융 결정화를위한 원료의 순도가 낮은 경우, 혼합물의 낮은 공융 점의 근접성으로 인해, 낮은 수율 또는 심지어 순수한 물질을 결정화 할 수없는 단점이 있지만, 낮은 pur의 정제Ity 물질은 정확히 증류의 장점입니다. 또한, 용융 결정화가 융점 근처에서 작동하기 때문에, 작동 온도는 필연적으로 증류 컬럼의 상단에서의 응축 온도보다 더 낮다. 용융 결정화를 위해 증류 컬럼의 상부에서 축합 열을 사용하는 것을 가능하게 한다.
이 공정은 원료의 초기 분리를 위해 증류 기술을 활용 한 다음 용융 결정화 기술을 사용하여 고순도 화학 물질을 얻고 용융 결정화 된 모액은 추가 증류를 위해 증류로 돌아갑니다. 증류 타워 상단에있는 응축기의 열은 용융 결정화를위한 열원으로 사용됩니다. 용융 결정화로부터의 열은 증류 타워의 상부에서 응축기를 냉각시키는데 사용된다.
증류 및 결정화 기술은 고순도 분리에 대한 각각의 이점을 사용하여 주로 원료입니다. 특정 순도로 먼저 증류 정제, 증류 공정 생성물 및 결정화 공정으로 더 높은 순도로 결정화 및 정제, 모액의 증류 공정으로의 결정화, 수율과 순도가 최적에 도달하도록. 현재, 증류-결정화 커플링 공정은 산업 생산에 널리 사용되어 왔으며, 이는 분리 시스템을 더욱 넓히고 분리 효과를 크게 증가 시키며 제품의 순도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 현재, 증류-결정화 결합 기술의 연구 및 개발은 여전히 특정 재료 시스템의 적용에 중점을두고 있으며, 결합 분리 프로세스의 연속성과 네트워크 최적화의 에너지 소비 프로세스는 상대적으로 약하다.
증류-결정화 열 커플링 기술은 열 커플링 공정에서 열 에너지의 전달 및 사용을 통해 혼합물에서 성분의 효율적인 분리 및 초-정제를 달성한다. 일반적인 재료 시스템의 경우 기화 열은 녹는 열의 2 ~ 3 배이며 비점은 융점보다 훨씬 높기 때문에 열 결합 과정에서, 증류 공정의 응축기에서 증기의 응축에 의해 생성 된 열은 결정화 공정의 용융 및 발한 단계의 에너지 공급으로 사용될 수 있습니다. 그리고 증류-결정화 과정에서 열적으로 결합된 초순수 분리 공정, 증류 및 결정화의 두 단계가 서로 결합되어 순환 공정을 형성한다. 이 기술은 매우 효율적인 분리를 제공 할뿐만 아니라 에너지를 절약하고 저탄소 에너지 절약 및 녹화 요구 사항을 충족하는 탄소 배출을 줄입니다.
에틸렌 카보네이트 (EC) 의 증류 및 결정화 커플링을 예로 들어 보겠습니다. EC 산업 등급이 요구 사항을 충족시킬 수 99%. 그러나 리튬 용매가 전자 등급 요구 사항의 99.99 ~ 99.999% 도달해야하기 때문에 전자 등급 순도를 얻기 위해 증류 기술만을 사용하는 것은 높은 에너지 소비뿐만 아니라, 또한 달성하기 어렵습니다. 용융 결정 기술과 결합 된 EC의 증류는 고순도 전자 등급 제품을 쉽게 얻을 수있을뿐만 아니라, 그리고 용융 결정화 열원을 위해 탑 응축 열의 상단을 증류하여 에너지 소비, 동일한 전자 등급 제품, 전통적인 증류 방법에 대한 증류 결정 결합 기술, 60% 이상의 에너지 절약.
1, 고효율 콘덴서의 설계 및 개발은 에너지 소비를 더 줄일 수 있습니다.
2, 저온 증기 열 에너지의 증류 타워 탑 상단 영역을 자극하여 효과적으로 결정화 기 용융 단계 및 열원의 발한 단계로 변환합니다.
3, 증류 공정은 일반적으로 연속 공정이지만, 결정화 공정은 일반적으로 열 이용 네트워크의 확립에서 간헐적 인 공정이며, 에너지의 조정과 매칭을 고려할 필요성;
도 4 를 참조하면, 효율적인 조절을 위한 열 전도 매체 순환 시스템 및 증류 응축기 열 제어의 결정화 과정.
1, 엔지니어링 설계 복잡성: 열 커플 링의 구현에는 적절한 열 교환 장비 및 시스템 설계가 필요하며 장비 및 투자 비용의 복잡성이 증가합니다. 열의 효과적인 전달을 보장하기위한 제어 방식은 복잡한 엔지니어링 문제입니다.
2, 공정 최적화: 열 쿠데타링은 공정 매개 변수 및 작동 조건에 대한 높은 요구 사항과 함께 정확한 온도 제어 및 열 전달이 필요합니다. 열 결합 프로세스의 파라미터 및 작동의 최적화는 열 전달, 물질 수송 및 반응 동역학과 같은 다수의 인자에 대한 포괄적인 고려를 필요로 한다.
3, 재료 호환성: 열 결합 과정에서 화학 반응 또는 열 분해를 피하기 위해 물질의 호환성과 열 안정성을 고려해야합니다. 특히 고온 및 압력에서의 작동을 위해 재료의 선택과 내구성을 신중하게 평가해야합니다.
증류-열적으로 결합 된 초순수 분리 기술은 증류 및 결정화 공정을 결합하여 에너지 회수 및 재사용을 통해 혼합물에서 성분의 효율적인 분리 및 초유 화를 달성하는 기술입니다. 증류 작업 과정의 포괄적 인 에너지 절약 및 열 통합 최적화를위한 핵심 기술입니다. 저탄소 에너지 절약 및 생산 녹색화 측면에서 상당한 이점이 있으며 에너지를 절약하고 탄소 배출을 줄일 수 있으며, 그리고 산업 분야의 수에 적용 가능합니다 그것은 에너지를 절약하고 탄소 배출을 줄일 수 있으며 광범위한 산업 분야의 분리 및 정화 요구에 적용 할 수 있습니다. 녹화 및 지속 가능한 개발의 요구 사항이 증가함에 따라 증류-결정화 열 결합 초순수 분리 기술은 산업 세계에서 더 널리 적용되고 촉진 될 것으로 예상됩니다. 따라서 화학 분리 공정의 에너지 소비를 줄이고 국가 '이중 탄소' 목표를 실현하고 저탄소 고급 산업 미래를 창출합니다.
