苏尔寿结晶流程简介

一、基本过程描述
1. 简介
1.1 过程
SULZER结晶操作，是分批次操作的降膜结晶过程。

在结晶中，熔化组分通过产品循环泵连续的在结晶器中循环。

图.1产品循环回路
结晶器很像一个垂直的单一流向的壳体和管式热交换器，包括壳体和内侧都是充满液体的。

管两测的操作都是降膜操作模式。

熔化的产品由泵打回到单元操作的顶部，均匀的像膜一样的分布到每一根管道的内部，流入下面的接受槽中。

冷却或加热介质在壳层降膜分布，沿着管的外壁降落。

参照上述的分批过程可以分解成随后的组分的次序和步骤。

1 Run（流程）：一定数量的不同的循环（cycle）按序排列，每一批的母液的产生都伴随
着一批或更多的纯化的产品。

2Cycle（循环）：几个按一定顺序排列的分段（stage）的操作过程。

每一个循环从一个分段（stage）末端产生的母液开始。

结晶物在这个阶段，随着增加的
返回的原料，在连续的过程中逐渐的纯化直到最终的阶段得到纯品。

3Stage（分段）：.一个独立的过程包括结晶、部分熔化（发汗）和完全熔化三阶段。

4Phase（阶段）：一个分段（stage）的特殊的操作过程。

在下一部分（过程的基础原理）描述了下面的三个阶段。

-结晶
-部分熔化（发汗）
-全熔化
每一阶段都可以独立的设置或程序步骤，是过程控制系统的一个描述。

2. 过程的基础原理
2.1结晶化(phase 1)
熔化组分在管道内壁形成的降膜在结晶化阶段的降温过程中逐渐形成了一个晶体层。

在这个阶段过程中，冷媒的进料温度曲线呈下降趋势以补偿不断增加的晶体层的厚度而减少了的热传导和因循环熔化组分纯度的不断下降而将低了的熔点。

这种条件下使得纯的晶体层迅速增加，而不纯的杂质积累在逐渐减少的液体中。

当残存的一定量的母液进入预先设定的水平高度结晶化过程就结束了。

2.2部分熔化(phase 2)
结晶层在结晶化阶段以相当快的速度增长，会包含杂质从而降低一个分段（stage）的分离效率。

随后的控制热载体的升温过程将改善悬浮的结晶层的纯度。

这种逐渐的加热将使包含的杂质优先渗出结晶层。

这个过程称为“发汗”。

同时，发汗物的排出也清洗和置换附着在晶体上的母液。

发汗过程中产生的物料排到收集器（collecting tank）中，通常和结晶化的剩余残液一起，回到下一个纯度较低的分段。

如果不需要提高收率，则作为母液排出生产装置。

2.3全熔化(phase 3)
发汗过程提高了这个分段的悬浮晶体的纯度，使之达到规定的要求。

结晶物现在完全熔化。

首先，提高热载体进料温度。

当收集器积累了足够的液体，产品循环泵开始运行以加速熔化过程。

当全熔化过程结束，这个分段的所有的纯品呈液体在收集器中。

它们作为纯品排出或进一步提纯。

2.4独特的特点
上述过程清晰的阐述了所有的馏分均作为液体运输。

麻烦的操作比如泵送浆体或固－液体的分离（例如, 过滤）等都被避免了。

SULZER体系不易产生操作的混乱。

这应归功于组合的过程和设备的特征设计。

分段的连续的结晶化和熔化保证了每一个分段的结晶沉淀的完全熔化。

这就完全消除了固体堆积的可能性，其影响产能和分离的效果。

装置简朴的机械设计保证了操作的可靠性和不需要维护的特点。

泵和阀门是整个装置的唯一活动的部件。

3.分段再结晶－操作
原料在分段中的生产方式取决于所需要的产品纯度和收率。

这种分段再结晶操作过程如图表2中所表示：
R
F feed进料
C1，C2，C3，C（产品）纯度上升的结晶组分
R3，R2，R1，R（母液）纯度下降的母液组分
S1，S2，S3 纯度上升的发汗组分
分段1通过从混合物中分离出结晶产品以提高单元过程的收率
-R2 分段2的液体组分
-R1 分段1的液体组分
-S1 分段1的发汗组分
装置的母液R从液体馏分中分离出分段（stage）。

全熔化后，结晶组分C1和新鲜物料F混合，再和分段3的液体组分R3、分段2的发汗组分S2，一起汇合到分段2的收集器中，在分段2中一起得到晶体C2和液体组分R2。

在第三个分段，熔化的晶体C2和部分熔化组分S3混合，通过发汗得到纯品C和液体组分R3。

所有的操作过程都是连续的，通过微处理器进行监督和控制。

保证独立的循环过程能够严格的再现。

需要进行详细分离的作业的信息包含了以下的资料：
-物料流程图显示了各独立组分的流程和数量
-温度－时间图给出了温度梯度和独立分段的持续阶段。

4.物料流程图
一个3－分段的分离过程的物料流程图如下（图3）：
包括分段受槽的图更准确的展现出原料流程（图4）：
物料流程图的术语(图3和图4)以及每个循环的质量单元定义
X=(r1 + s1 + R2) - 分段1的总进料（stage 1开始时接收槽中的总量）
Rr 1 - 未结晶的液体(stage 1的残液)
CS 1= (X – Rr 1) - 分段1中的晶体的总重量（在phase1中）
R = (Rr 1– r 1) - 从装置中放出的残液
r 1 - 留在装置内的残液（循环回来的残液）
S 1 - 分段1的发汗组分
C1 = (CS1 – S1) - stage 1发汗后的晶体，在phase 2熔化(在stage 2中再提纯)
F = (C + R) -进料（一个完整的循环）
Y = (C1 + F + S2 + R3) - stage 2的总进料（stage 2开始时的接收槽中的总量）。

R2 - stage2未结晶液体（stage2的残液）
CS2 = (Y – R2) - stage 2的结晶产品的总量（phase1）
S2 - stage2的部分发汗组分，也就是phase2的发汗的液体产品C2 = (CS2 – S2) - stage 2发汗后的晶体，在phase3中熔化(stage3中再提纯) Z = (C2 + S3) - stage 3中的总进料（stage 3始时的接收槽中的总量）。

R3 -未结晶液体（stage3残液）
CS3 = (Z – R3) - stage 3结晶产品的总量（phase1）
S3 - stage3总进料，也就是stage3开始时的接收槽中的总量。

C3 = (CS3 – S3) - stage3发汗后的产品，在phase3中熔化随后放出装置作为
纯品
C = ( C3) - 纯品（成品）
温度－时间图也对个独立的组分进行了描述(见图5)
5.温度－时间图
温度－时间图显示了在每一个分段的测试指导过程中的温度剖面的建立。

给定的总的循环时间有一定理论依据的和一点偶然性。

一些生产过程是根据预先设定的条件的来决定的而不是固定的循环时间。

这就导致了总的循环时间的不同。

同样，一个大的工业化装置比所用的指导单元（装置）能更好的控制对传热的操作，这使得生产过程能够最优化。

在结晶化阶段热载体和产品之间的温度差随结晶阶段而增长。

这个过程是必要的，以补偿结晶层增长的厚度和热阻。

同时，结晶过程中，杂质浓缩在熔化组分中，也降低了熔点。

分段的生产过程的温度－时间图在图5中得以描述。

6. 温度曲线
一个独立的结晶分段的分离效率主要取决于正确的温度控制。

结晶的开始，也就是管壁内部的最初晶核的形成，通过冷却该分段的混合进料完成，其控制常数是热载体的进料温度比物料的温度大约低2度。

晶核生成后，晶体层开始生长。

这使未结晶组分中的杂质的浓度增加，导致了凝固点的下降。

同时随着晶体层的生长热传导的阻力也增加。

热载体进料温度的缓慢下降可以补偿以上的两个影响因素而得到合适的结晶速度。

.如果温度下降得过快会造成产品的过冷，由于过快的结晶速度而影响分段的分离效果。

如果下降速度过慢，会使结晶时间不必要的延长。

二、装置的开车
1 标准循环的执行
MWB 过程依靠间歇的分段运行和连续的重结晶的方式实现。

这意味着一个时刻只有一个分段在执行，分段是预先设定好顺序的。

在一个循环（包含完整的按照一定顺序组成的几个分段）中，结晶的组分保留在结晶器和各自的收集槽中。

在每一个分段结束后，残液（母液）被输送到适当的分段受槽中
下面的是一个含93％对二氯苯原料进料，4分段的循环过程
初始状态：当产品从分段4中清除后结晶器和收集槽是空的。

各分段受槽中储存了具
有不同数量和浓度的组分。

附：流程图
P-1A P-6
成品
母液
返回进料
P-4P-2P-1P-3
2.1分段1的填充
用P-1将分段受槽461中的物料打入收集槽460中。

2.2分段1的结晶化
产品泵P-8使熔化组分通过结晶器进行循环。

依照预先设定的温度曲线将冷媒乙二醇的温度降低。

由于结晶器列管中的结晶层的生长，收集槽460中的液体的质量在减少。

当预设的最小液位达到时结晶过程停止。

当冷却水的温度足够低的时候，冷却的能量将从受槽472（冷媒槽）中获得，否则将从F. E. S.氟里昂压缩机中获得。

2.3分段1的母液放出
分段1中未结晶组分通过阀门V-81, V-51从460输送到分段受槽465（低油），称重并记录。

2.4母液（残液）的输出
465中的物料作为残液通过泵P-1A排出装置。

其PDCB（对二氯苯）的质量浓度必须控制在22％以下。

输送凝固点低于环境温度的物料可能导致P-1A传送线路完全的结冻。

下表列出了与PDCB 百分含量相对应熔点：
% PDCB 熔点℃熔点o F
20 -10 14
25 -3 27
30 3 37
35 8 46
40 13 55
2.5分段1的部分熔化（发汗）
471（热媒槽）中的热载体输送到（结晶器），采用缓慢的温度曲线加热进行发汗。

一次发汗：
通过加热结晶体使一些杂质熔化(发汗)。

发汗组分送到分段受槽465，作为额外的残液。

二次发汗：
当温度曲线上升时，额外的发汗组分排到461作为下个流程的分段1的进料
2.6分段1的完全熔化和分段2的填充
乙二醇的温度(TIC 100)设定在60℃，收集槽内部的加热阀门(V-142, 143, 144)全开。

同时，分段受槽462中的物料通过泵P-2送到收集槽。

.当460中的液位达到设定的最低要求后，循环泵P-8开始工作将产品通过结晶器进行循环，这加快了晶体的熔化。

3分段2
3.1分段2的结晶化
分段2的结晶化和分段1类似，按照另一个温度曲线开始运行。

3.2分段2的母液放出
分段2未结晶的组分通过V-81, V-11从460送到分段受槽461。

3.3分段2的一次发汗
乙二醇从471罐中引入。

发汗的第一部分液体随同未结晶的组分一起排到分段受槽461。

3.4分段2的二次发汗
发汗继续，更多的发汗产品引入分段受槽462（通过阀V-81, V-21）
3.5分段2的全熔化和分段3的填充
分段2的全熔化和分段2类似，只是乙二醇的温度控制在70℃。

分段受槽464中的物
在一个生产流程的开始，分段1执行1次，分段2执行2次。

收集槽中的熔化组分部分返回到分段受槽462，储存起来以保证下个分段2有足够的进料。

4 分段3
4.1 分段3的结晶
和分段1相似
4.1.1 原料从800 & 801到464
MWB的进料是通过800和801储罐提供的。

纯度通常在85～97％之间，取决于生产状况，包括856/857塔和其他因素，比如在反应中使用助催化剂等；但典型的进料是88～93％。

PDCB通过自动控制阀（V-44）进入464，MWB的分段3的产品罐。

MWB进料罐（800或801）通过手动阀门间歇进料到受槽464 。

再循环线路上的手动阀将被限制在50％（的开启）以供给464足够的进料。

800泵以1300-1600磅／分钟向464中输送PDCB。

在800泵的流出处有一个包含高温滤袋的篮式过滤器对PDCB进行过滤。

物料从464的南面，V-44阀门所在进入处。

从800或801的进料通过在主控室的CRT 上的MWB程序自动控制。

4.2分段3的母液放出
分段3的未结晶的组分通过V-81，V-21从460到分段受槽462。

4.3分段3的部分熔化
一次熔化组分：
乙二醇从罐471引入。

发汗产生的液体进入分段受槽462。

二次熔化组分：
当温度曲线向上移动时，额外的熔化组分流入受槽464。

4.4分段3的全熔化和分段4的填充
分段3的全熔化和分段1类似，只是乙二醇温度设定在80℃，分段受槽463的物料泵送到460
5分段4
5.1分段4的结晶
和分段1类似
5.2分段4母液放出
分段4的未结晶组分通过V-81，V-41从460到分段受槽464。

5.3分段4的部分熔化
一次发汗：
乙二醇从471中引入。

发汗的最初液体组分放入分段受槽464。

二次发汗：
当温度升高时，熔化产品引入受槽463。

5.4分段4的全熔化
温度上升到设定的80℃.当熔化的物料逐渐到达460设定的液面，泵P-8运行使物料循环加速熔化的过程。

5.5纯产品的放出
分段4结晶的物料代表了这个循环的纯品，通过V-82 和V-61从460送到产品受槽466。

5.6纯品从受槽466的运送
受槽466中的纯产品，依照一个特定的顺序周期的泵送。

6整个流程的构成
一个流程由以下8个cycle，19个stage组成：
Cycle1 stage3 + stage4
Cycle2 stage3 + stage4
Cycle3 stage3 + stage4
Cycle4 stage3 + stage4
Cycle5 stage2 + stage3 + stage4
Cycle6 stage3 + stage4
Cycle7 stage3 + stage4
Cycle8 stage3 + stage4
Cycle1 stage1 + stage2 + stage3 + stage4
整个流程约需26小时，得到纯品8批（13920*8Kg＝111360 Kg），母液1批（10690Kg）。

阅：2008/11/26。