一种双酚A加合物结晶分离装置及分离工艺的制作方法

一种双酚a加合物结晶分离装置及分离工艺
技术领域
1.本发明属于结晶分离技术领域，具体涉及一种双酚a加合物结晶分离装置及分离工艺。


背景技术：

2.众所周知，“双酚a”或“p，p
′‑
双酚a”是由苯酚和丙酮缩合反应制备的2，2-双(4-羟苯基)-丙烷的简称。高纯度的双酚a用于制造许多商业产品，如聚碳酸酯和环氧树脂等具有高技术和商业重要性的产品。随着双酚a需求量不断增加，对双酚a的制备提出了更高的要求。
3.双酚a的反应混合物中含有着色杂质，在双酚a的制造工序中，除去这些着色杂质的主要工序是结晶工序、固液分离工序及洗净工序。结晶工序中生成的加合结晶的纯度和色相，会影响产品双酚a的纯度和色相。此外，在结晶工序中生成的加合结晶微细，会增加结晶表面上附着的平均结晶单位重量的母液量，导致后续固液分离工序与洗净工序中的着色杂质分离效率恶化。所以，制造双酚a中重要的一环是要在结晶工序中生成高纯度、色相良好，且细微结晶较少地加合结晶。
4.目前，双酚a加合物结晶分离工艺主要有两种，一种是烃类蒸发结晶分离技术，主要设备为带有搅拌叶轮的立式结晶器和离心机，结晶器中加入少量烃类，当原料进入结晶器后，烃类蒸发，原料温度降低，从而产生加合物晶体；另一种是抽出冷却结晶分离技术，主要设备包括循环泵、结晶器、外置换热器、分离器等，原料进入结晶器后由循环泵抽出经外置换热器冷却后返回结晶器内，冷却后的原料在结晶器内形成加合物晶体，晶体与母液通过分离器分离。
5.cn100402478a公开了一种双酚a的制造方法，该制造方法是在形成含有加合结晶的浆料的结晶工序中，(a)对供给的双酚a的苯酚溶液至少以2阶段温度进行冷却，形成含有加合结晶固体的浆料：(b)存在有冷却温度不同的至少2个阶段的结晶阶段；(c)将在供应给固液分离工序前的最后结晶阶段中的浆料固体成分比率设为a[wt％]，在最初生成结晶的结晶阶段中的浆料固体成分比率设为b[wt％]时，b/a值保持在0.7以下；并且采用内部经隔板分割为3个以上区间，且至少在1区间中具备冷却装置的多室式结晶装置，将含有双酚a的苯酚溶液供给结晶装置内的1个区间，并将生成的加合结晶浆料依次移动到各区间，在至少1组连续的2个区间中，将后段浆料温度控制在低于前段的状态，分阶段的冷却含有加合结晶的浆料。该专利中提供的装置内部结构较为复杂，设备成本较高，不便维修，多个冷却区间温度越来越低，能耗较高。
[0006]
综上所述，在保证双酚a产品的色相以及纯度的条件下，提供一种节省成本，节约能源的分离装置以及分离工艺具有重要的意义。


技术实现要素：

[0007]
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种双酚a加合物结晶分离装
置及分离工艺，所述分离装置以及分离工艺通过将动态分离与静态分离相结合，简化了操作流程，节省了操作成本，降低能耗，有利于工业化应用。
[0008]
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0009]
第一方面，本发明提供了一种双酚a加合物结晶分离装置，所述分离装置包括进料冷凝单元、动态分离单元、出料熔融单元、静态结晶分离单元以及产品存储单元；
[0010]
所述进料冷凝单元的出料口与所述动态分离单元的进料口相连；
[0011]
所述动态分离单元的底部出料口与所述出料熔融单元的进料口相连，所述动态分离单元的顶部出料口分别独立地与所述进料冷凝单元的回流口和所述静态结晶分离单元的进料口相连；
[0012]
所述出料熔融单元出料口与所述产品存储单元相连；
[0013]
所述静态结晶分离单元的出料口也与所述产品存储单元相连；
[0014]
所述产品存储单元的产品出口与所述动态分离单元的回流口相连。
[0015]
本发明中，双酚a加合物是指“双酚a和苯酚的结晶体”。
[0016]
本发明中，所述分离装置针对母液中双酚a加合物的浓度的变化情况，通过动态分离单元以及静态结晶分离单元的设置以及配合使用，极大地降低了操作成本，节约能源，且生产效率高、适用范围广、生产连续性高，具有较高的经济效益。
[0017]
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
[0018]
作为本发明优选的技术方案，所述进料冷凝单元包括进料冷凝罐以及套设于所述进料冷凝罐外部的夹套。
[0019]
优选地，所述进料冷凝罐顶部设置有进料冷凝单元的进料口。
[0020]
优选地，所述进料冷凝罐顶部还设置有进料冷凝单元的回流口。
[0021]
优选地，所述进料冷凝罐底部设置有进料冷凝单元的出料口。
[0022]
优选地，所述进料冷凝罐内部设置有桨式搅拌器。
[0023]
优选地，所述夹套的底部设置有冷媒入口。
[0024]
优选地，所述夹套的上部设置有冷媒出口。
[0025]
作为本发明优选的技术方案，所述动态分离单元包括动态分离器；
[0026]
优选地，所述动态分离器包括设置于上部的液相分离部以及设置于下部的加合物分离部。
[0027]
优选地，所述液相分离部内设置有活塞。
[0028]
本发明中，液相分离部内设置有由液压缸控制的活塞，在其作用下可将混合物中的母液和晶体分离，分离后的母液回流至进料冷凝罐中，再次进行冷却结晶，从而提高双酚a加合物的分离率。
[0029]
优选地，所述加合物分离部包括由上到下、同轴设置的旋转刮刀以及曲形刀片。
[0030]
本发明中，经动态分离后的晶体进入到加合物分离部，在旋转刮刀以及曲形刀片的作用下使颗粒变小，从而提高加合物分离部中混合物的流动性，避免由于颗粒过大造成的管道堵塞和不易冲洗的问题。并且晶体颗粒减小有利于加热熔融时缩短热交换时间，降低能耗。
[0031]
优选地，所述液相分离部的侧壁设置有动态分离单元进料口。
[0032]
优选地，所述液相分离部的顶部设置有动态分离单元顶部出料口。
[0033]
优选地，所述加合物分离部的底部设置有动态分离单元底部出料口。
[0034]
优选地，所述加合物分离部的侧壁设置有动态分离单元回流口。
[0035]
作为本发明优选的技术方案，所述出料熔融单元包括出料熔融器。
[0036]
优选地，所述出料熔融器包括壳程与管程。
[0037]
优选地，所述管程的顶部设置有出料熔融单元进料口。
[0038]
优选地，所述管程的底部设置有出料熔融单元出料口。
[0039]
优选地，所述壳程的侧壁下部设置有热媒入口。
[0040]
优选地，所述壳程的侧壁上部设置有热媒出口。
[0041]
作为本发明优选的技术方案，所述静态结晶分离单元包括静态结晶分离器。
[0042]
优选地，所述静态结晶分离器的顶部分别独立地设置有换热介质入口和换热介质出口。
[0043]
优选地，所述换热介质入口和换热介质出口通过所述静态结晶分离器内部设置的板束相连。
[0044]
本发明中，换热介质在板束中流动。
[0045]
优选地，所述静态结晶分离器的侧壁上部设置有静态结晶分离单元进料口。
[0046]
优选地，所述静态结晶分离器的底部设置有静态结晶分离单元出料口。
[0047]
优选地，所述静态结晶分离器的底部还设置有母液出口。
[0048]
本发明中，结晶分离后得到的母液排至上一个操作单元——精馏操作单元，进行循环利用。
[0049]
作为本发明优选的技术方案，所述产品存储单元包括产品缓存罐。
[0050]
优选地，所述产品缓存罐的底部设置有产品出口。
[0051]
优选地，所述产品出口还通过回流泵与所述动态分离单元回流口相连。
[0052]
第二方面，本发明提供了一种双酚a加合物结晶分离工艺，所述分离工艺采用第一方面所述的分离装置进行，所述分离工艺包括以下步骤：
[0053]
(1)对双酚a加合物母液进行冷却结晶，得到加合物晶体和母液的混合物；
[0054]
(2)将步骤(1)得到的混合物进行动态分离，分离后得到的母液进行静态降温结晶，然后将经过静态降温结晶后的母液排出，得到双酚a加合物晶体；对所述双酚a加合物晶体进行第一加热熔融，得到双酚a加合物产品；分离后得到的加合物晶体与回流的产品溶液形成浆料；
[0055]
(3)将步骤(2)得到的浆料进行第二加热熔融，经第二加热熔融后得到的产品溶液一部分回流到步骤(2)，另一部分产出得到双酚a加合物产品。
[0056]
本发明中，经动态分离后的母液还可以分为两部分，一部分回流至步骤(1)进行循环，另一部分进行静态降温结晶。
[0057]
本发明中，所述分离工艺针对母液中双酚a加合物浓度的变化情况，采用动态分离与静态分离相配合的方法，一方面，通过冷却结晶 动态分离的方式，并配合动态分离母液回流以及产品溶液回流快速高效的分离出双酚a加合物产品；另一方面，则将动态分离母液进行静态分离，通过降温的方式使结晶附着于板束上，即可得到双酚a加合物晶体；所述分离工艺操作简单，节约能源，并且提高了分离效率，适用范围广、生产连续性高，有利于工业
化生产。
[0058]
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)采用冷媒进行所述冷却结晶。
[0059]
优选地，所述第一冷媒的温度为60-80℃，例如60℃、65℃、70℃、75℃或80℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0060]
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)通过驱动活塞进行所述动态分离。
[0061]
优选地，步骤(2)采用第二冷媒进行所述静态降温结晶。
[0062]
优选地，所述第二冷媒的温度为60-80℃，例如60℃、65℃、70℃、75℃或80℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0063]
优选地，步骤(2)采用第一热媒进行所述第一加热熔融。
[0064]
本发明中，第一热媒包括导热油或蒸汽等。
[0065]
优选地，所述第一热媒的温度为120-130℃，例如120℃、122℃、124℃、126℃、128℃或130℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0066]
作为本发明优选的技术方案，步骤(3)采用第二热媒进行所述第二加热熔融。
[0067]
优选地，所述第二热媒的温度为120-130℃，例如120℃、122℃、124℃、126℃、128℃或130℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0068]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0069]
(1)本发明所述分离装置针对母液中双酚a加合物的浓度的变化情况，通过动态分离单元以及静态结晶分离单元的设置以及配合使用，极大地降低了操作成本，节约能源，且生产效率高、适用范围广、生产连续性高，具有较高的经济效益；
[0070]
(2)本发明所述分离工艺采用动态分离与静态分离相配合的方法，简化了工艺流程，节约能源，有利于工业化生产。
附图说明
[0071]
图1是本发明实施例1提供的双酚a加合物结晶分离装置的结构示意图；
[0072]
图2是本发明对比例2提供的双酚a加合物结晶分离装置的结构示意图；
[0073]
其中，1-进料冷凝罐，2-夹套，3-动态分离器，4-出料熔融器，5-产品缓存罐，6-回流泵，7-静态结晶分离器，8-桨式搅拌器，9-液压缸，10-活塞，11-旋转刮刀，12-曲形刀片，13-板束。
[0074]
箭头方代表物料流动方向。
具体实施方式
[0075]
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“一级”、“二级”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“一级”、“二级”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0076]
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0077]
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
[0078]
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种双酚a加合物结晶分离装置，所述分离装置包括进料冷凝单元、动态分离单元、出料熔融单元、产品存储单元以及静态结晶分离单元；
[0079]
所述进料冷凝单元的出料口与所述动态分离单元的进料口相连；
[0080]
所述动态分离单元的底部出料口与所述出料熔融单元的进料口相连，所述动态分离单元的顶部出料口分别独立地与所述进料冷凝单元的回流口和所述静态结晶分离单元的进料口相连；
[0081]
所述出料熔融单元出料口与所述产品存储单元相连；
[0082]
所述静态结晶分离单元的出料口也与所述产品存储单元相连；
[0083]
所述产品存储单元的产品出口与所述动态分离单元的回流口相连。
[0084]
进一步地，所述进料冷凝单元包括进料冷凝罐1以及套设于所述进料冷凝罐1外部的夹套2；所述进料冷凝罐1顶部设置有进料冷凝单元的进料口；
[0085]
优选地，所述进料冷凝罐1顶部还设置有进料冷凝单元的回流口；所述进料冷凝罐1底部设置有进料冷凝单元的出料口；所述进料冷凝罐1内部设置有桨式搅拌器8；所述夹套2的底部设置有冷媒入口；所述夹套2的上部设置有冷媒出口。
[0086]
进一步地，所述动态分离单元包括动态分离器3；所述动态分离器3包括设置于上部的液相分离部以及设置于下部的加合物分离部；所述液相分离部包括通过液压缸9驱动的活塞10；所述加合物分离部包括由上到下、同轴设置的旋转刮刀11以及曲形刀片12；所述液相分离部的侧壁设置有动态分离单元进料口；所述液相分离部的顶部设置有动态分离单元顶部出料口；所述加合物分离部的底部设置有动态分离单元底部出料口；所述加合物分离部的侧壁设置有动态分离单元回流口。
[0087]
进一步地，所述出料熔融单元包括出料熔融器4；所述出料熔融器4包括壳程与管程；所述管程的顶部设置有出料熔融单元进料口；所述管程的底部设置有出料熔融单元出料口；所述壳程的侧壁下部设置有热媒入口；所述壳程的侧壁上部设置有热媒出口。
[0088]
进一步地，所述静态结晶分离单元包括静态结晶分离器7；所述静态结晶分离器7顶部为平顶；所述静态结晶分离器7底部为平底；所述静态结晶分离器7的顶部分别独立地设置有换热介质入口和换热介质出口；所述换热介质入口和换热介质出口通过所述静态结晶分离器7内部设置的板束13相连；所述静态结晶分离器7的侧壁上部设置有静态结晶分离单元进料口；所述静态结晶分离器7的底部设置有静态结晶分离单元出料口；所述静态结晶分离器7的底部还设置有废液出口。
[0089]
进一步地，所述产品存储单元包括产品缓存罐5；所述产品缓存罐5的底部设置有
产品出口；所述产品出口还通过回流泵6与所述动态分离单元回流口相连。
[0090]
以下为本发明典型但非限制性实施例：
[0091]
实施例1：
[0092]
本实施例提供了一种双酚a加合物结晶分离装置及分离工艺，所述分离装置与具体实施方式中提供的分离装置相同，其结构示意图如图1所示。
[0093]
采用上述分离装置进行的双酚a加合物结晶分离工艺包括如下步骤：(1)将双酚a加合物母液通入进料冷凝罐1中，采用60℃的调温水使其进行冷却结晶，得到加合物晶体和母液的混合物；
[0094]
(2)将步骤(1)得到的混合物通入动态分离器3中，在活塞10的作用下将加合物晶体和母液分离，分离后得到的母液通入静态结晶分离器7中，并向板束13中通入60℃的调温水，进行静态降温结晶；然后将经过静态降温结晶后的母液排出，得到双酚a加合物晶体；接着，排空调温水，向板束13中通入130℃的导热油，对双酚a加合物晶体进行加热熔融，加热熔融后的溶液流入产品缓存罐5中；分离后得到的加合物晶体在旋转刮刀11和曲形刀片12的作用下破碎，与回流的产品溶液形成浆料；
[0095]
(3)将步骤(2)得到的浆料通入出料熔融器4中，采用120℃的导热油进行加热熔融，加热熔融后的溶液流入产品缓存罐5中，产品缓存罐5中的产品溶液一部分回流到步骤(2)，另一部分产出得到双酚a加合物产品。
[0096]
对比例1：
[0097]
本对比例提供了一种双酚a加合物结晶分离装置及分离工艺，所述分离装置参照实施例1中的分离装置，区别仅在于：所属分离装置不包括静态结晶分离单元，因此，与静态结晶分离单元相关的结构对应的删除。
[0098]
采用上述分离装置进行的分离工艺包括如下步骤：(1)将双酚a加合物母液通入进料冷凝罐1中，采用60℃的调温水使其进行冷却结晶，得到加合物晶体和母液的混合物；
[0099]
(2)将步骤(1)得到的混合物通入动态分离器3中，在活塞10的作用下将加合物晶体和母液分离，分离后的母液返回至步骤(1)进行循环使用，分离后的加合物晶体在旋转刮刀11和曲形刀片12的作用下破碎，与回流的产品溶液形成浆料；
[0100]
(3)将步骤(2)得到的浆料通入出料熔融器4中，采用120℃的导热油进行加热熔融，加热熔融后的溶液流入产品缓存罐5中，产品缓存罐5中的产品溶液一部分回流到步骤(2)，另一部分产出得到双酚a加合物产品。
[0101]
对比例2：
[0102]
本对比例提供了一种双酚a加合物结晶分离装置及分离工艺，所述分离装置仅包括产品存储单元以及静态结晶分离单元，其连接结构示意图如图2所示。
[0103]
采用上述分离装置进行的分离工艺包括如下步骤：
[0104]
(1)将双酚a加合物母液直接通入到静态结晶分离器7中，采用60℃的调温水使其进行冷却结晶，使双酚a加合物晶体附着在换热板表面，与母液分离；
[0105]
(2)将步骤(1)经冷却结晶后的母液排出，采用120℃的导热油使附着在静态结晶器内表面的双酚a加合物晶体加热熔融，加热熔融后的溶液流入产品缓存罐5中，得到双酚a加合物产品。
[0106]
测定实施例1和对比例1-2在产能相同的情况下，得到的双酚a加合物的纯度、母液
中残存双酚a加合物的浓度以及生产周期，结果如表1所示。
[0107]
表1
[0108] 双酚a加合物纯度母液中残存双酚a加合物生产周期数实施例199.93wt％40wt％2对比例199.5wt％60wt％1对比例299.95wt％30wt％3
[0109]
(在相同产能下将动态结晶分离装置的生产周期定义为一个生产周期)
[0110]
由表1可知，将实施例1与对比例1进行对比，当只使用动态结晶分离装置进行结晶分离操作时，得到目标产物的纯度为99.5wt％，母液中残留的双酚a加合物为60wt％；将实施例1与对比例2进行对比，当只使用静态结晶分离装置进行结晶分离操作时得到的目标产物纯度为99.95wt％，而母液中残留的双酚a加合物为30wt％。但是在产能相同的情况下，生产周期与实施例1相比扩大了1.5倍。
[0111]
综合上述实施例和对比例可以看出，本发明所述分离装置针对母液中双酚a加合物的浓度的变化情况，通过动态分离单元以及静态结晶分离单元的设置以及配合使用，极大地降低了操作成本，节约能源，且生产效率高、适用范围广、生产连续性高，具有较高的经济效益；所述分离工艺采用动态分离与静态分离相配合的方法，简化了工艺流程，节约能源，有利于工业化生产。
[0112]
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的装置和详细方法，但本发明并不局限于上述装置和详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述装置和详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明操作的等效替换及辅助操作的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。