本發(fā)明屬于化工，具體涉及一種超聲波輔助熔融結(jié)晶方法。

背景技術(shù)：

1、熔融結(jié)晶是一種重要的化工分離技術(shù)，具有能耗低、效率高、應(yīng)用范圍廣、環(huán)境友好、低溫操作等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于化工、制藥、食品等行業(yè)。熔融結(jié)晶的基本原理是將原料液在高于其熔點的溫度下進(jìn)行加熱，使其處于熔融狀態(tài)，然后通過換熱介質(zhì)在冷卻板片或管束內(nèi)的循環(huán)，使原料液在板片外部逐漸冷卻并結(jié)晶即通過混合物各組分的熔點不同而實現(xiàn)分離。熔融結(jié)晶可分為結(jié)晶和發(fā)汗兩個階段，結(jié)晶階段通過控制溫度使混合物中部分成分結(jié)晶，結(jié)晶過程的推動力為飽和度或過冷度，由于待分離物系熔點存在差異，且具有偏差形狀或大小不同的分子不易進(jìn)入晶格，結(jié)晶產(chǎn)生的晶相比殘液的純度更高。發(fā)汗則是提高晶相純度的后處理過程，該階段通過控制換熱介質(zhì)溫度，使結(jié)晶層逐漸受熱，因雜質(zhì)在晶層中分布不均，含較高雜質(zhì)的部分晶層熔點偏低，會首先融化為液體而排出，并對附著在晶體上的殘液起到置換和沖洗的作用。通過結(jié)晶和發(fā)汗操作，可大幅度提高物質(zhì)純度。

2、然而，熔融結(jié)晶存在以下缺陷：結(jié)晶核心的形成較困難，不僅延長了結(jié)晶時間，也降低了結(jié)晶效率。傳統(tǒng)方法中通常通過添加晶種的方式來促進(jìn)成核進(jìn)而提高結(jié)晶效率，但由于晶種粒度和粒度分布難以控制，且易引入新的雜質(zhì)導(dǎo)致純度降低。亦有通過超聲波輔助結(jié)晶的，例如公開號為cn104402697a的專利文獻(xiàn)公開一種超聲波輔助輔酶q10結(jié)晶的方法，該方案在輔酶q10結(jié)晶過程中引入超聲波，有效地促進(jìn)成核、減少聚結(jié)、提高結(jié)晶產(chǎn)品純度等作用，其理論依據(jù)是借助超聲波空化作用進(jìn)行超聲輔助結(jié)晶，在液體中，當(dāng)聲波的功率足夠大、液體受到的負(fù)壓力足夠強時，媒質(zhì)分子間的平均距離就會增大并超過極限距離，從而將液體拉斷形成空穴，在空化的空腔激烈收縮與崩潰的瞬間，泡內(nèi)可以產(chǎn)生局部的高壓，以及數(shù)千度的高溫，從而形成超聲空化現(xiàn)象。一般認(rèn)為，超聲空化作用的迅速降溫過程將給結(jié)晶溶液體系造成極高的局部過飽和度，促進(jìn)溶液結(jié)晶析晶；超聲波在溶液體系媒質(zhì)中的傳播，能加速溶質(zhì)分子的有效碰撞和擴散，有效促進(jìn)一次成核的進(jìn)行；空化產(chǎn)生的微射流能給大晶種造成有效沖擊，形成大晶粒的部分破碎和溶解，有效促進(jìn)二次成核，促進(jìn)顆粒均勻的小晶粒生成，解決晶種的制備并提高晶種數(shù)量，提高晶體生長的產(chǎn)量和結(jié)晶收率超聲空化作用引起的機械效應(yīng)、熱效應(yīng)和活化效應(yīng)可有效改善溶液的傳質(zhì)和傳熱效果，從而促進(jìn)結(jié)晶過程獲得良好的晶體。

3、然而，采用超聲波輔助結(jié)晶，產(chǎn)品純度有待于進(jìn)一步提升。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供一種超聲波輔助熔融結(jié)晶方法，以進(jìn)一步提升產(chǎn)品純度。

2、為實現(xiàn)上述方案，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明提供一種超聲波輔助熔融結(jié)晶方法，所述超聲波輔助熔融結(jié)晶方法依次包括降溫結(jié)晶工序和發(fā)汗工序，所述降溫結(jié)晶工序包括第一降溫階段和第二降溫階段，所述第一降溫階段的降溫速率大于所述第二降溫階段的降溫速率，在第一降溫階段開始時或第二降溫階段開始時啟用超聲波對待提純物料進(jìn)行輔助結(jié)晶，且開始出現(xiàn)晶體時降低所述超聲波的頻率。

4、本申請通過在第一降溫階段開始時或第二降溫階段開始時啟用超聲波對待提純物料進(jìn)行輔助結(jié)晶，能夠利用超聲波擾動促進(jìn)物料降溫成核，減少晶體中夾帶雜質(zhì)，縮短成核時間，提高降溫速率，提升產(chǎn)品純度且在結(jié)晶過程中啟用超聲波輔助進(jìn)行結(jié)晶，能夠加速熔融，降低熔融溫度，提升產(chǎn)品純度；通過在開始出現(xiàn)晶體時降低所述超聲波的頻率，能夠提高晶體的完整度，進(jìn)而提高產(chǎn)品純度。

5、可選地，在第一降溫階段開始時或第二降溫階段開始時啟用頻率為40-50khz的超聲波對待提純物料進(jìn)行輔助結(jié)晶。

6、可選地，開始出現(xiàn)晶體時將所述超聲波的頻率降低至20-30khz，優(yōu)選為25-30khz。

7、具體而言，本申請通過將開始出現(xiàn)晶體時將所述超聲波的頻率設(shè)置成降低至20-25khz，特別是25-30khz，能夠進(jìn)一步提高晶體的完整度，進(jìn)而進(jìn)一步提升產(chǎn)品純度。

8、可選地，所述超聲波的功率為60-80w，優(yōu)選為70-80w。

9、具體而言，本申請通過所述超聲波的功率設(shè)置為60-80w，特別是設(shè)置為70-80w，能夠減小晶體顆粒的力度，增加晶核的生長速度，提高降溫速率，進(jìn)而進(jìn)一步提升產(chǎn)品純度。

10、可選地，所述待提純物料選自氟代碳酸乙烯酯或碳酸乙烯酯。

11、可選地，所述第一降溫階段的降溫幅度小于所述第二降溫階段的降溫幅度。

12、可選地，第一降溫階段所采用的換熱介質(zhì)的降溫幅度為8-11℃，所述第二降溫階段所采用的換熱介質(zhì)的降溫幅度為15-20℃。

13、可選地，若所述待提純物料為氟代碳酸乙烯，結(jié)晶過程中，所述換熱介質(zhì)為乙二醇水溶液。

14、可選地，所述乙二醇水溶液中，乙二醇的濃度為25wt%-35wt%。

15、可選地，若所述待提純物料為碳酸乙烯酯，結(jié)晶過程中，所述換熱介質(zhì)為水。

16、可選地，發(fā)汗之后，所述超聲波輔助熔融結(jié)晶方法還包括：升溫熔融。

技術(shù)特征：

1.一種超聲波輔助熔融結(jié)晶方法，所述超聲波輔助熔融結(jié)晶方法依次包括降溫結(jié)晶工序和發(fā)汗工序，所述降溫結(jié)晶工序包括第一降溫階段和第二降溫階段，所述第一降溫階段的降溫速率大于所述第二降溫階段的降溫速率，其特征在于，在第一降溫階段開始時或第二降溫階段開始時啟用超聲波對待提純物料進(jìn)行輔助結(jié)晶，且開始出現(xiàn)晶體時降低所述超聲波的頻率。

2.如權(quán)利要求1所述的超聲波輔助熔融結(jié)晶方法，其特征在于，在第一降溫階段開始時或第二降溫階段開始時啟用頻率為40-50khz的超聲波對待提純物料進(jìn)行輔助結(jié)晶。

3.如權(quán)利要求2所述的超聲波輔助熔融結(jié)晶方法，其特征在于，開始出現(xiàn)晶體時將所述超聲波的頻率降低至20-30khz。

4.如權(quán)利要求1所述的超聲波輔助熔融結(jié)晶方法，其特征在于，所述超聲波的功率為60-80w。

5.如權(quán)利要求1所述的超聲波輔助熔融結(jié)晶方法，其特征在于，所述待提純物料選自氟代碳酸乙烯酯或碳酸乙烯酯。

6.如權(quán)利要求5所述的超聲波輔助熔融結(jié)晶方法，其特征在于，所述第一降溫階段的降溫幅度小于所述第二降溫階段的降溫幅度。

7.如權(quán)利要求6所述的超聲波輔助熔融結(jié)晶方法，其特征在于，第一降溫階段所采用的換熱介質(zhì)的降溫幅度為8-11℃，所述第二降溫階段所采用的換熱介質(zhì)的降溫幅度為15-20℃。

8.如權(quán)利要求7所述的超聲波輔助熔融結(jié)晶方法，其特征在于，若所述待提純物料為氟代碳酸乙烯，結(jié)晶過程中，所述換熱介質(zhì)為乙二醇水溶液。

9.如權(quán)利要求7所述的超聲波輔助熔融結(jié)晶方法，其特征在于，若所述待提純物料為碳酸乙烯酯，結(jié)晶過程中，所述換熱介質(zhì)為水。

10.如權(quán)利要求1所述的超聲波輔助熔融結(jié)晶方法，其特征在于，發(fā)汗之后，所述超聲波輔助熔融結(jié)晶方法還包括：升溫熔融。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超聲波輔助熔融結(jié)晶方法。該超聲波輔助熔融結(jié)晶方法依次包括降溫結(jié)晶工序和發(fā)汗工序，降溫結(jié)晶工序包括第一降溫階段和第二降溫階段，第一降溫階段的降溫速率大于第二降溫階段的降溫速率，在第一降溫階段開始時或第二降溫階段開始時啟用超聲波對待提純物料進(jìn)行輔助結(jié)晶，且開始出現(xiàn)晶體時降低超聲波的頻率。本申請通過在第一降溫階段開始時或第二降溫階段開始時啟用超聲波對待提純物料進(jìn)行輔助結(jié)晶，能夠利用超聲波擾動促進(jìn)物料降溫成核，減少晶體中夾帶雜質(zhì)，縮短成核時間，提高降溫速率，通過在開始出現(xiàn)晶體時降低超聲波的頻率，能夠提高晶體的完整度，進(jìn)而提高產(chǎn)品純度。

技術(shù)研發(fā)人員：靳乾梅,劉曉花,孫彬,鄧任軍,常曲,陳明亮,周蓋圍,張成
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海東庚化工技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9