己二酸装置真空冷却结晶单元操作的优化

孙亚巍（唐山中浩化工有限公司,河北 唐山 063611）

己二酸是重要的工业制剂、原料，国内普遍以环乙醇、环已酮为原料，在催化剂作用下，经过量硝酸氧化生产己二酸，收率可达到94%左右，生产出的己二酸溶液还含有较多的戊二酸、丁二酸副产品。为分离获得己二酸，还需对产出溶液进行结晶、脱色、再结晶，从而获得高纯度的已二酸产品。

1 己二酸装置真空冷却结晶过程与存在问题

1.1 己二酸装置真空冷却结晶过程

晶体在溶液中析出过程即为结晶。已二酸结晶亦不例外，其晶核形成可分为初级均相成核、初级非均相成核、二次成核三个类型，也代表结晶成核的三个过程。晶体颗粒的大小是影响产品质量的主要因素，颗粒越大，比表面积越小，颗粒表面附着的杂质越少，产品的纯度、品质越高。初级均相成核主要受溶液性质、己二酸纯度、温度、溶液饱和度等因素影响，也是流程控制重点，可控性强。二次成核速率与溶液过饱和度、温度、杂质等因素影响，溶液化学组成、晶体结构特点其决定性作用。

国内己二酸装置真空冷却结晶工艺流程大同小异。结晶器有多个串联的结晶室，溶液依次进出隔室，完成整个析出过程，各室之间以虹吸管连通，顶部有冷凝器、真空系统，后者可控制隔室内温度，各室内压力呈梯度变化，溶液在压力差下顺应流动，溶剂中的水份大量蒸发散热，从而使己二酸从溶液中析出，为加速这一过程，加快热交换，还常进行搅拌、过滤、分离作业。

己二酸装置真空冷却结晶过程是一个动态的持续性的过程，对一个结晶室进行单独控制，无法获得理想效果。一个结晶室结晶过程发生变化，理论上可影响其后所有结晶过程，但通过调控，一定程度上可削弱这种影响，使最后一个结晶室二次成核达到满意效果，但一旦发生差错，可影响整个工艺流程生产效率。故，需对所有结晶室进行动态控制[1]。

1.2 存在问题

连续生产过程中，结晶析出的己二酸初结晶往往具有较强的吸附性，易在隔室内壁结疤，不仅影响隔室有效体积，影响溶液整体流动性，还可能聚集在搅拌器附近，影响搅拌功率，甚至可能发生堵塞，损毁仪器设备。

结疤可分为液面上结疤与液面下结疤两类，前者主要是因产物沸腾、搅拌溅射在内壁上逐渐聚集的结疤，后者主要是微结晶引起的结疤。结晶器中，微结晶主要发生在前几室，物料温度降温快，溶解度迅速降低，时间短，结晶来不及形成大颗粒而形成微结晶，微结晶表面积大，吸附力强，易在液面下吸附在室壁上。

为提高仪器使用寿命，延长结晶器运行周期，结晶室内均设置有清洗装置，可对壁面、溢流管进行冲洗，避免堵管，提高结晶室工作效率。同时，通过调整结晶室内压力，控制温度，也可以溶解结疤的结晶。

2 己二酸装置真空冷却结晶过程单元调整

2.1 调控压力与温度

结晶过程中晶核形成、晶体成长受温度影响较大，降温过速则析出速度过快，真空结晶器中压力直接影响温度，故合理调控结晶器中温度非常重要。按照标准设置压力梯度后，还应据进料、结晶器状态，定期调教真空表，规避指示仪器本身误差，使整个结晶过程各室内温度、压力达到理想状态。

2.2 加速晶核生长

微结晶形成主要与结晶内溶液己二酸的过饱和度过高有关，在原有的压力与温度控制下，己二酸过饱和度，析出度上升，结晶生成过速,结晶微粒相互之间无法凝聚，而形成微结晶。在结晶器开始结晶室加入含有已二酸结晶的溶液，以溶液中的己二酸结晶作为晶种，有助于加速晶体凝结，对后续的结晶室产生较深远的影响。加入的己二酸结晶液应严格测算，遵循先加入，后调控原则，通过几次连续生产，测算得出最佳的晶种溶液比例[2]。

2.3 控制搅拌速度

搅拌对结晶形成影响较大，若速度过快，增大了碰撞成核的概率，使晶体碰撞、摩擦，促晶核生成，同时搅拌加速了热量耗散，也有助于晶体析出。通过控制各室搅拌速度可控制晶核成长速度。一般来说，应控制整个成核流程中各室晶核由少向多发展，搅拌速度应与室内温度、压力相协调。

2.3 加强监控

现代化数控已被应用于己二酸结晶制备，结晶器内上方均安装有摄像头，工作人员可据此直观的观察结晶状况、结晶条件，同时结晶室内均有收集压力、温度、搅拌速度等参数的传感器，可将数据实时传输至数控中心，工作人员据此操作，可实现对整个流程的控制。为保障整个工艺顺利、安全，工作人员还需进行冲洗壁面、压力调整的操作[3]。

3 结语

己二酸装置真空冷却结晶单元操作是一个系统性工作，工作人员应掌握整个工艺流程原理，了解结晶析出影响因素，明确各室气压、温度等参数意义，掌握整个工艺流程，熟练的运用集控中心监控设备。工作人员应积极积累经验，学会相关性分析，积极总结各结晶室参数与结晶生产效率之间的关系，不断优化操作，提高结晶器整体生产效用。工作人员还应大胆创新，学会基本的设备改造技术，从细节入手，优化操作。

[1]崔红燕，鲁长海.己二酸结晶器扩产技术改造[J].河北化工，2009，32（12）：47-49.

[2]曾勇.己二酸结晶分离技术中关键设备—结晶器的制造与检验管理[J].化工管理，2014（2）：90-91.

[3]汪镇安.化工工艺设计手册（第三版）[M].北京：化学工业出版社,2001：608-610.