癸二酸反应结晶过程研究

• 作 者: 徐瑞琳
• 出 处: 天津大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 癸二酸 癸二酸二钠盐 热力学 晶体形貌 反应结晶 结晶工艺

癸二酸属于饱和直链二元酸家族中的一员,是一种重要的化工原料,其广泛应用于精细化工、医学工程、材料、化妆品等多个工程领域。中国是癸二酸的生产大国,但是,目前国内癸二酸生产存在制备工艺过程耗时长、产品纯度低、晶体形状不规则、粒度小并且分布不均匀等问题。在此背景下,本文对癸二酸反应结晶过程的热力学、晶体形态学和结晶工艺等进行了系统研究,以为国内癸二酸工业生产提供技术支撑和理论依据。首先,本文采用重量法测定了癸二酸二钠盐在纯水、水+甲醇、水+丙酮、水+DMF三种混合溶剂中的溶解度数据,并用经验模型Apelblat模型、λh模型以及理论模型NRTL模型对溶解度数据进行关联拟合;同时,还利用NRTL活度系数模型及溶解度数据计算癸二酸二钠盐溶解过程中的热力学性质,并对其溶解过程进行了理论分析。其次,利用BFDH和AE模型预测真空状态下的癸二酸晶习,并与实际晶习进行了对比,发现理论晶习和实际晶习存在较大差别,这说明癸二酸晶习受外部环境影响很大。因此,本文还探究了有机溶剂、搅拌类型、聚合物添加剂以及非聚合物添加剂对癸二酸晶体形貌的影响。结果表明,上述条件均对癸二酸形貌有明显影响。通过一系列的波普测试表征,验证了Klapwijk等人提出的聚合物与二元羧酸之间相互的作用机理,并且从分子层面定性地解释了实验过程中晶形各异的现象。最后,在上述理论研究的基础上,对癸二酸反应结晶工艺进行了研究。考察了反应温度、降温速率、初始浓度等操作参数对癸二酸的晶习、粒度分布、纯度和过程收率的影响情况,确定了优化的结晶工艺条件。由优化的结晶工艺条件制备得到的产品平均粒径大、粒度分布均匀,且过程收率较高。