專利名稱：一種靜態(tài)熔融結(jié)晶提純有機(jī)混合物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分離技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種磁場環(huán)境中靜態(tài)熔融結(jié)晶提純有機(jī)混合物的方法。
背景技術(shù)：
熔融結(jié)晶技術(shù)是一種利用有機(jī)混合物中各組分的熔點(diǎn)差異來進(jìn)行分離、純化、濃縮有機(jī)混合物的技術(shù)，在化工中間體、醫(yī)藥中間體或生化制品的精制提純中有廣泛的應(yīng)用。熔融結(jié)晶處理的有機(jī)混合物在常溫下或者經(jīng)過加熱后為液體，由多個(gè)互溶組分組成的有機(jī)混合物，各組分熔點(diǎn)有一定的差異。CN102350271A發(fā)明了一種熔融結(jié)晶分離裝置，可廣泛適用于有機(jī)物的分離。CN102423542A提供的熔融結(jié)晶器可廣泛適用于所有熔點(diǎn)差異明顯的同分異構(gòu)體、同系物有機(jī)物的分離。上述兩個(gè)專利都解決了現(xiàn)有熔融結(jié)晶器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大且操作難度大的問題，裝置結(jié)構(gòu)簡單、體積小且易操作，采用刮刀加速固體的分離，減少了有機(jī)混合物損耗。CN102627531A發(fā)明了一種水熔融結(jié)晶生產(chǎn)針狀2，5- 二甲基苯酚的方法，其結(jié)晶后體系經(jīng)離心機(jī)初步脫水和回轉(zhuǎn)真空干燥器兩級脫水后得到2，5- 二甲基苯酚。該發(fā)明能夠使生產(chǎn)更加安全，降低生產(chǎn)成本。CN102198937A發(fā)明了一種靜態(tài)多級熔融結(jié)晶法制備電子級磷酸的方法，即采用多次熔融一純化一排部分母液的方法，該方法操作簡單，能耗低，操作條件溫和，產(chǎn)品純度較高。在靜態(tài)熔融結(jié)晶過程中，將有機(jī)混合物液溫度逐漸降低，熔點(diǎn)高且溶解度小的組分以固態(tài)析出，形成晶種(也可以直接向液體中加入晶種)；繼續(xù)控制物料的溫度，直至不斷有固體在晶種上附著以長大至一定尺寸的晶體，此時(shí)，形成固-液懸浮液。對于靜態(tài)熔融結(jié)晶過程來說，在無外場強(qiáng)化的前提下，此時(shí)懸浮液中的固體顆粒同時(shí)受到重力和浮力兩個(gè)力的作用。根據(jù)兩個(gè)力垂直方向的分量之和的大小和方向，可以將有機(jī)混合物物系分為兩種第一種，兩個(gè)力垂直方向上的分量之和的方向向下，固體顆粒開始下沉，直至富集于反應(yīng)器底部；第二種，兩個(gè)力垂直方向上的分量之和為零，懸浮于液體中的固體顆粒會(huì)靜止不動(dòng)。對于上述第二種物系來說，實(shí)現(xiàn)結(jié)晶終點(diǎn)時(shí)刻的固-液產(chǎn)物的有效分離成為待解決問題之一。對于一些特定物系來說，由于液體粘度大，無法通過過濾實(shí)現(xiàn)固-液產(chǎn)物的有效分離；對于另一些特定物系來說，由于形成的固體產(chǎn)物顆粒較小且密度較小，無法通過離心方法實(shí)現(xiàn)固-液產(chǎn)物的有效分離。本發(fā)明針對上述第二種物系，提供一種磁場環(huán)境中實(shí)現(xiàn)熔融結(jié)晶操作的方法，即在熔融結(jié)晶操作以前向結(jié)晶器中外加非接觸性的力——磁力，在結(jié)晶操作過程中，形成的固體顆粒同時(shí)受到三個(gè)力的作用(磁力、重力和浮力)。結(jié)晶終點(diǎn)時(shí)刻，通過調(diào)節(jié)磁場強(qiáng)度、范圍、方向、位置或作用時(shí)間而改變結(jié)晶體的受力平衡狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)結(jié)晶體的定向運(yùn)動(dòng)并富集于熔融結(jié)晶器的指定區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)固-液產(chǎn)物的有效分離。本發(fā)明適用于可以通過熔融結(jié)晶實(shí)現(xiàn)組分提純，但無法通過常規(guī)分離操作獲得目標(biāo)產(chǎn)物的有機(jī)混合物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決熔融結(jié)晶終點(diǎn)的固-液產(chǎn)物的分離問題，提供一種磁場環(huán)境中靜態(tài)熔融結(jié)晶提純有機(jī)混合物的方法，使得依靠單一熔融結(jié)晶技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)提純分離的特殊有機(jī)混合物得以實(shí)現(xiàn)提純分離。為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種靜態(tài)熔融結(jié)晶提純有機(jī)混合物的方法，所述方法在磁場環(huán)境中對有機(jī)混合物進(jìn)行熔融結(jié)晶操作。具體地說，所述方法包括以下步驟(I)將有機(jī)混合物置于熔融結(jié)晶器中，使其完全熔化，形成液體I ;(2)向熔融結(jié)晶器外加磁場,使液體I完全置于磁場中；(3)向液體I中添加磁性載體，使其分散均勻，形成載體-液體懸浮體系II ；(4)對所述懸浮體系II進(jìn)行降溫結(jié)晶操作，在磁性載體表面形成結(jié)晶，構(gòu)成結(jié)晶體，在熔融結(jié)晶器中形成懸浮體系III ；(5)通過磁場調(diào)節(jié)，使結(jié)晶體在熔融結(jié)晶器中富集，形成體系IV ；(6)將所述體系IV進(jìn)行固液分離，獲得固體產(chǎn)物VI和提純的液體產(chǎn)物V。本發(fā)明所述方法任選進(jìn)行(7)將所述固體產(chǎn)物VI加熱，熔融形成液體產(chǎn)物Vn和載體；(8)將液體產(chǎn)物Vn和載體分離，得到的載體重復(fù)使用。經(jīng)過上述步驟，有機(jī)混合物被分離成液體產(chǎn)物V和液體產(chǎn)物VL兩種液體產(chǎn)物中目標(biāo)組分的含量較有機(jī)混合物中組分含量有明顯的變化，可實(shí)現(xiàn)有機(jī)混合物的提純。本發(fā)明所述方法將熔融結(jié)晶器外加磁場，以磁性固體顆粒載體為晶種，結(jié)晶過程產(chǎn)生的固體產(chǎn)物附著于載體上并逐漸長大。熔融結(jié)晶操作達(dá)到終點(diǎn)時(shí)，通過調(diào)節(jié)磁場的作用強(qiáng)度、位置、方向、范圍或時(shí)間，使包裹著載體的固體產(chǎn)物顆粒富集于結(jié)晶器的指定區(qū)域。固液分離得到固體，固體加熱熔化后將磁性載體取出以供循環(huán)使用。本發(fā)明所述的加熱、熔化、降溫、熔融結(jié)晶、外加磁場及調(diào)變磁場、固液分離等具體操作，均可由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本領(lǐng)域的公知常識(shí)進(jìn)行。本發(fā)明所述有機(jī)混合物包括但不僅限于精細(xì)化學(xué)品、化學(xué)制劑、植物提取物有機(jī)混合物藥、醫(yī)藥中間體、消毒劑、合成香料、皮革化學(xué)品試劑、西藥、染料中間體、標(biāo)準(zhǔn)溶液、餐飲廢油、動(dòng)物油脂、植物油脂或涂料等由有機(jī)物組成的混合物。在有機(jī)混合物物理化學(xué)性質(zhì)不發(fā)生改變的前提下，所述步驟(I)的熔化方式可采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的任何加熱方式。本發(fā)明可選自直接接觸加熱、液體浴加熱、微波加熱或紅外加熱中的一種，進(jìn)一步優(yōu)選電加熱、水浴加熱、油浴加熱或紅外加熱中的一種。在有機(jī)混合物物理化學(xué)性質(zhì)不發(fā)生改變的前提下，加熱速率不受限制，在實(shí)際操作中進(jìn)行合理控制即可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，可以是恒速加熱，也可以變速加熱。在有機(jī)混合物物理化學(xué)性質(zhì)不發(fā)生改變的前提下，熔化所需達(dá)到的最高溫度接近或高于有機(jī)混合物中熔點(diǎn)最高組分的熔點(diǎn)。本發(fā)明所述“接近或高于”是指加熱時(shí)的最高溫度在熔點(diǎn)最高組分的熔點(diǎn)附近，能夠使有機(jī)混合物完全熔化即可，以確保有機(jī)混合物移至熔融結(jié)晶器后熔化至加入磁性載體形成懸浮體系II的時(shí)刻，無固體有機(jī)物(包括肉眼不可見的微細(xì)固體顆粒)析出。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在實(shí)際操作時(shí)根據(jù)自己的常識(shí)和經(jīng)驗(yàn)對該溫度進(jìn)行選擇，例如，有機(jī)混合物中熔點(diǎn)最高組分的熔點(diǎn)為75°C，在實(shí)際操作中最高加熱到76°C左右即可使有機(jī)混合物完全熔化。本發(fā)明所述步驟(I)熔化的最高溫度持續(xù)至有機(jī)混合物完全熔化形成液體為止。在有機(jī)混合物物理化學(xué)性質(zhì)不發(fā)生改變的前提下，所述步驟(I)熔化的最高溫度所持續(xù)的時(shí)間不受限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)際操作中進(jìn)行合理控制，以有機(jī)混合物完全熔化形成液體(液體中不包含肉眼不可見的微細(xì)固體顆粒)為時(shí)間終點(diǎn)。所述熔融結(jié)晶器為帶夾套的容器，夾套用于流通循環(huán)加熱或冷卻液體，如水、導(dǎo)熱油等。其體積不受限制，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需要而定。其形狀包括但不限于圓柱體、長方體及其他適宜的形狀，優(yōu)選為圓柱體或長方體。放置方式包括但不限于直立式、傾斜式或臥式。所述熔融結(jié)晶器的材質(zhì)為非磁性金屬材料和/或非金屬材料；所述非金屬材料為玻璃、石英、陶瓷、高分子聚合物或玻璃鋼中的一種或至少兩種材料的組合；所述高分子聚合物優(yōu)選有機(jī)玻璃、工程塑料、樹脂或硅膠中的一種或至少兩種材料的組合。典型但非限制性的例子包括玻璃，陶瓷，玻璃鋼，工程塑料，硅膠，石英和陶瓷的組合，玻璃鋼和有機(jī)玻璃的組合，樹脂和硅膠的組合，工程塑料、樹脂和硅膠的組合等。現(xiàn)有技術(shù)中凡可承受本發(fā)明操作溫度變化范圍內(nèi)的溫度、可允許磁場穿過且不會(huì)顯著影響磁場強(qiáng)度的本領(lǐng)域公知的單一材料或兩種/兩種以上材料的組合，皆可用于實(shí)施本發(fā)明。所述步驟(2)中外加磁場為永磁體或電磁效應(yīng)產(chǎn)生的磁場，還可以采用本領(lǐng)域公知的其他方式產(chǎn)生的磁場，皆可用于實(shí)施本發(fā)明。磁場作用位置和范圍無限制，合理確定即可達(dá)到本發(fā)明目的。所述磁場為持續(xù)的磁場或脈沖磁場。磁場強(qiáng)度可以是恒定的，也可以是發(fā)生變換的，整個(gè)熔融結(jié)晶過程的磁場強(qiáng)度如下確定磁場作用于載體上產(chǎn)生的磁力、載體所受的重力和載體所受的浮力三個(gè)力在垂直方向上的分量之和為零，使磁性載體均勻地分散于液體I中，以形成載體-液體懸浮體系II。在載體不與有機(jī)物料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的前提下，本發(fā)明步驟(3)所述載體為磁性物質(zhì)或經(jīng)修飾的磁性物質(zhì)。本領(lǐng)域公知的一切具有磁性的物質(zhì)，均可用于本發(fā)明。所述修飾可以是本領(lǐng)域公知的對磁性物質(zhì)的任何修飾，化學(xué)法修飾和物理法修飾均可。優(yōu)選地，所述磁性物質(zhì)為金屬單質(zhì)、磁性合金或磁性氧化物中的一種或至少兩種材料的組合，進(jìn)一步優(yōu)選金屬單質(zhì)；所述金屬單質(zhì)優(yōu)選鐵、鈷、鎳、鑭系金屬單質(zhì)，進(jìn)一步優(yōu)選鐵單質(zhì)。優(yōu)選地，所述修飾為表面修飾、外部修飾、內(nèi)部修飾或中部修飾。優(yōu)選地，所述修飾為表面拋光、刻蝕、鍍層或包裹；表面包裹所用材料為塑料和/或陶瓷，所述塑料優(yōu)選聚四氟乙烯。本領(lǐng)域公知的各種表面包裹材料的單一或兩種/兩種以上材料的組合，均可用于本發(fā)明。優(yōu)選地，載體的形狀為立方體、球體、圓柱體或不規(guī)則形狀中的一種或至少兩種形狀的組合；優(yōu)選地，所述載體為中空或半中空。在載體能均勻地懸浮在有機(jī)液體中的前提下，載體的形狀不受限制，可以是立方體、球體、圓柱體等規(guī)則形狀，也可以是隨機(jī)形成的不規(guī)則形狀，也可以是規(guī)則形狀與不規(guī)則形狀的組合，也可以是中空的、半中空的各種形狀。
在載體能均勻地懸浮在液體I中的前提下，載體的尺寸大小不受限制，可以是均一尺寸顆粒，也可以是按一定粒度分布范圍內(nèi)的不同尺寸顆粒的組合。在載體能均勻地懸浮在液體I中的前提下，在本發(fā)明操作溫度范圍內(nèi)，載體材料確保不與有機(jī)混合物的任何組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，有機(jī)混合物的理化性質(zhì)不會(huì)發(fā)生改變。所述步驟(4)降溫方式可以為夾套內(nèi)循環(huán)水浴降溫或夾套內(nèi)循環(huán)本領(lǐng)域公知的其他流體降溫，也可以為風(fēng)冷降溫等其他本領(lǐng)域公知的降溫方式，優(yōu)選為熔融結(jié)晶器的夾套內(nèi)循環(huán)流體降溫或風(fēng)冷降溫。降溫速率和終點(diǎn)溫度根據(jù)有機(jī)混合物的物理化學(xué)性質(zhì)確定，以可以生成固體并且固體中的某一種組分或某幾種組分的含量與有機(jī)混合物有可識(shí)別的宏觀差異為目標(biāo)來控制降溫速率和降溫終點(diǎn)?？梢允呛闼俳禍?，也可以是變速降溫，也可以是降溫和加熱混合進(jìn)行或交替進(jìn)行。終點(diǎn)溫度持續(xù)時(shí)間以體系中固體顆粒長大至需求尺寸的時(shí)刻為持續(xù)時(shí)間的終點(diǎn)時(shí)刻。
所述步驟(5)通過調(diào)節(jié)外加磁場的強(qiáng)度、位置、方向或時(shí)間使結(jié)晶體受到的磁力、重力和浮力三個(gè)力在垂直方向上的分量之和不為零，使結(jié)晶體富集。本發(fā)明可以采取勻速調(diào)節(jié)、變速調(diào)節(jié)、磁場交替有無調(diào)節(jié)等本領(lǐng)域公知的調(diào)節(jié)方式，調(diào)節(jié)以保證固體顆粒受到的磁力、重力和浮力三個(gè)力在垂直方向上的分量之和不為零，使得結(jié)晶體沿著期望方向移動(dòng)并在指定區(qū)域富集，一般是富集在熔融結(jié)晶器的底部。本發(fā)明所述步驟(6)的固液分離方法可采用本領(lǐng)域公知的固液分離方法，優(yōu)選為閥門放料、直接傾倒、引流或泵送。所述步驟(7)加熱至固體產(chǎn)物VI完全熔化。加熱終點(diǎn)時(shí)，固體產(chǎn)物VI完全熔化至液體，且載體可以通過過濾等常規(guī)操作方式取出。所述步驟(8)的分離方式為過濾或撈取，其他本領(lǐng)域公知的不改變液體νπ和載體的理化性質(zhì)的分離方式，均可用于本發(fā)明。一種靜態(tài)熔融結(jié)晶提純有機(jī)混合物的方法，所述方法具體包括以下步驟(I)將有機(jī)混合物置于熔融結(jié)晶器中，加熱使其完全熔化，形成液體I，熔化后液體物料的體積以不溢出熔融結(jié)晶器為宜；(2)向熔融結(jié)晶器周圍外加磁場，使熔融結(jié)晶器內(nèi)的液體I完全置于磁場中；(3)向液體I中添加磁性載體并輔助攪拌，使載體在磁場的作用下分散均勻，形成均勻的載體-液體懸浮體系II ；(4)對步驟(3)所得懸浮體系II進(jìn)行降溫結(jié)晶操作，直至固體產(chǎn)物附著于載體上并長大至所需尺寸，構(gòu)成結(jié)晶體，在熔融結(jié)晶器中形成懸浮體系III ;(5)調(diào)節(jié)磁場的強(qiáng)度、位置、范圍、方向或時(shí)間，使結(jié)晶體在熔融結(jié)晶器中富集，形成體系IV ；(6)將步驟(5)得到的體系IV進(jìn)行固液分離，獲得固體產(chǎn)物VI和提純的液體產(chǎn)物V ；(7)將步驟(6)獲得的固體產(chǎn)物VI置于容器中，加熱容器至固體產(chǎn)物VI熔融形成液體產(chǎn)物νπ和載體；(8)將步驟(7)獲得的液體VII和載體分離，得到的載體重復(fù)使用。與已有技術(shù)方案相比，本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明在磁場環(huán)境中進(jìn)行靜態(tài)熔融結(jié)晶操作，使得在通常環(huán)境下(無磁力)的熔融結(jié)晶操作難以實(shí)現(xiàn)提純分離的特殊有機(jī)混合物得以實(shí)現(xiàn)提純分離。
本發(fā)明方法著重解決熔融結(jié)晶產(chǎn)物的固-液分離問題，適用于熔融結(jié)晶產(chǎn)物無法通過離心操作或過濾操作實(shí)現(xiàn)固液分離的有機(jī)混合物體系。本發(fā)明方法具有能耗低，載體可重復(fù)使用的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明方法的操作流程圖；圖2是熔融結(jié)晶器的縱剖結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是熔融結(jié)晶器的橫剖結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是載體受力示意圖。下面對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。但下述的實(shí)例僅僅是本發(fā)明的簡易例子，并不代 表或限制本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
具體實(shí)施例方式為更好地說明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的典型但非限制性的實(shí)施例如下一種靜態(tài)熔融結(jié)晶提純有機(jī)混合物的方法，所述方法包括以下步驟( I)有機(jī)混合物在室溫下為液態(tài)或固態(tài)或固-液混合態(tài)，取一定體積的物料直接放于熔融結(jié)晶器中，調(diào)控物料溫度(通常為加熱操作)，使有機(jī)物完全熔化，形成液體I，熔化后液體物料的體積以不溢出熔融結(jié)晶器為宜；(2)向熔融結(jié)晶器周圍外加磁場，使熔融結(jié)晶器內(nèi)的液體I完全置于磁場中；(3)向液體I中添加磁性載體，適當(dāng)輔助攪拌操作，使載體在磁場的作用下均勻分散于結(jié)晶器中，形成均勻的載體-液體懸浮體系II ；(4)對步驟(3)所得懸浮體系II進(jìn)行降溫結(jié)晶操作，以一定的降溫速率將溫度降至指定的溫度并在該溫度保持一定時(shí)間，直至固體產(chǎn)物附著于載體上并長大至所需尺寸，形成懸浮體系III ；(5)調(diào)節(jié)磁場的強(qiáng)度、位置、范圍、方向或時(shí)間，使得包裹著載體的固體顆粒向指定的方向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)固體產(chǎn)物富集在指定的位置處(通常為結(jié)晶器的一端)，形成體系IV ；(6)將步驟(5)得到的體系IV的固體-液體分離，獲得液體產(chǎn)物V和固體產(chǎn)物VI ；(7)將步驟(6)獲得的固體產(chǎn)物VI置于容器中，加熱容器至固體有機(jī)物熔融形成液體產(chǎn)物νπ和載體；(8)將步驟(7)獲得的液體VII和載體分離，得到的載體供重復(fù)使用。以下為本發(fā)明的具體實(shí)施例熔融結(jié)晶器尺寸如附圖2所示，以下實(shí)施例以高度h=30cm、內(nèi)徑drt=5cm的結(jié)晶器為例(容積為589ml)，采用其他尺寸熔融結(jié)晶器時(shí)，只要進(jìn)行合理操作，即可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的。待提純有機(jī)混合物在室溫下為固-液混合狀態(tài)，其性質(zhì)如下
要求提純有機(jī)混合物中A的濃度，使其含量不低于95%。實(shí)施例1 (I)將有機(jī)混合物搖勻，取500ml置于熔融結(jié)晶器中，向熔融結(jié)晶器夾套中通入溫度為70°C的循環(huán)水，恒溫60min，使有機(jī)混合物完全熔化至液態(tài)，形成液體I ;(2)向熔融結(jié)晶器周圍外加磁場，使熔融結(jié)晶器內(nèi)的液體I完全置于磁場范圍內(nèi)，通過電磁感應(yīng)產(chǎn)生磁場，根據(jù)右手螺旋定則確定磁力線方向，使得載體所受磁力作用的方向向上，持續(xù)提供電流和磁場；(3)取三氧化二鐵顆粒(平均粒徑為2mm，形狀為空心球形，空心部分球體平均粒徑為1. 85mm，表面未經(jīng)修飾)0. 5g，作為載體；將載體分散于熔融結(jié)晶器中，在磁場的作用下形成均勻的載體-液體懸浮體系II ；(4)對步驟(3)所得懸浮體系II進(jìn)行降溫結(jié)晶操作，對循環(huán)水進(jìn)行降溫，使懸浮體系II以O(shè). rc /min的降溫速率降溫，降至45°C，恒溫10h，懸浮體系中有機(jī)固體產(chǎn)物析出且附著于載體上，形成懸浮體系III ;固體產(chǎn)物同時(shí)含有組分A、B和C，其中組分A的含量較原料中的含量大為減少，組分B和C的含量較原料中的含量大為增加；(5)線圈內(nèi)停止通入電流，包裹著載體的結(jié)晶體只受重力和浮力的作用，其所受合力向下，向下移動(dòng)，從而富集在熔融結(jié)晶器的底部，形成體系IV ；(6)熔融結(jié)晶器內(nèi)的液體通過閥門放料收集至容器中，獲得液體產(chǎn)物V，其所含組分包括組分A (96%左右)和組分B (3%左右)+組分C (1%左右)；余下的固體產(chǎn)物取出獲得固體產(chǎn)物VI，其所含組分包括組分A (含量小于30%)，余下的為組分B和組分C (二者含量之和為100%_組分A的含量)；(7)將步驟(6)獲得的固體產(chǎn)物VI置于容器中，用水浴加熱的方法對容器進(jìn)行加熱，以5°C /min的加熱速率升至60°C，并在60°C恒溫30min，使固體產(chǎn)物VI全部熔融形成液體產(chǎn)物νπ和載體；(8)采用撈取方式將步驟(7)獲得的載體取出，以供重復(fù)使用。實(shí)施例2(I)將有機(jī)混合物搖勻，取500ml置于熔融結(jié)晶器中，向熔融結(jié)晶器夾套中通入溫度為70°C的循環(huán)水，恒溫60min，使有機(jī)混合物完全熔化至液態(tài)，形成液體I ;(2)向熔融結(jié)晶器周圍外加通電線圈，給線圈提供電流，通過電磁感應(yīng)產(chǎn)生磁場，使熔融結(jié)晶器內(nèi)的液體I完全置于磁場范圍內(nèi)，根據(jù)右手螺旋定則確定磁力線方向，使得載體所受磁力作用的方向向上，持續(xù)提供電流和磁場；(3)取三氧化二鐵顆粒(平均粒徑為2mm，形狀為空心球形，空心部分球體平均粒徑為Imm米，表面未經(jīng)修飾)O. 5g，作為載體；將載體分散于熔融結(jié)晶器中，在磁場的作用下形成均勻的載體-液體懸浮體系II ；
(4)對步驟(3)所得懸浮體系II進(jìn)行降溫結(jié)晶操作，對循環(huán)水進(jìn)行降溫，以O(shè).10C /min的降溫速率降溫5min,0. 2V /min的升溫速率升溫Imin的交替循環(huán)模式進(jìn)行降溫，降至45°C后恒溫10h，懸浮體系中有機(jī)固體產(chǎn)物析出且附著于載體上，形成懸浮體系III ;固體產(chǎn)物同時(shí)含有組分A、B和C，其中組分A的含量較原料中的含量大為減少，組分B和C的含量較原料中的含量大為增加；(5)將線圈內(nèi)通入的電流大小減小一半，包裹著載體的結(jié)晶體受力不再平衡，其所受合力向下，向下移動(dòng)，從而富集在熔融結(jié)晶器的底部，形成體系IV ；(6)用泵將熔融結(jié)晶器內(nèi)的液體泵送出來收集至容器中，獲得液體產(chǎn)物V，其所含組分包括組分A (96%左右)和組分B (3%左右)+組分C (1%左右)；余下的固體產(chǎn)物取出獲得固體產(chǎn)物VI，其所含組分包括組分A (含量小于30%)，余下的為組分B和組分C (二者含量之和為100%_組分A的含量)；(7)將步驟(6)獲得的固體產(chǎn)物VI置于容器中，用電加熱的方法對容器進(jìn)行加熱，·以5°C /min的加熱速率升至60°C，并在60°C恒溫30min，使固體產(chǎn)物VI全部熔融形成液體產(chǎn)物νπ和載體；(8)采用過濾方式將步驟(7)獲得的載體取出，以供重復(fù)使用。實(shí)施例3(I)將有機(jī)混合物搖勻，取500ml置于熔融結(jié)晶器中，向熔融結(jié)晶器夾套中通入溫度為70°C的循環(huán)水，恒溫60min，使有機(jī)混合物完全熔化至液態(tài)，形成液體I ;(2)向熔融結(jié)晶器周圍外加磁場，使熔融結(jié)晶器內(nèi)的液體I完全置于磁場范圍內(nèi)，通過電磁感應(yīng)產(chǎn)生磁場，根據(jù)右手螺旋定則確定磁力線方向，使得載體所受磁力作用的方向向上，持續(xù)提供電流和磁場；(3)取三氧化二鐵顆粒(平均粒徑為2mm，形狀為實(shí)心球形，表面未經(jīng)修飾)0. 5g,作為載體；將載體分散于熔融結(jié)晶器中，在磁場的作用下形成均勻的載體-液體懸浮體系II。(4)對步驟(3)所得懸浮體系II進(jìn)行降溫結(jié)晶操作，對循環(huán)水進(jìn)行降溫，以O(shè). 2V /min的降溫速率降溫5min,0. 1°C /min的升溫速率升溫Imin的交替循環(huán)模式進(jìn)行降溫，降至45°C，恒溫10h，懸浮體系中有機(jī)固體產(chǎn)物析出且附著于載體上，形成懸浮體系III。固體產(chǎn)物同時(shí)含有組分A、B和C，其中組分A的含量較原料中的含量大為減少，組分B和C的含量較原料中的含量大為增加。(5)將線圈內(nèi)通入的電流由直流電改為交流電，包裹著載體的結(jié)晶體受力不再平衡，合力方向向下，向下移動(dòng)，從而富集在熔融結(jié)晶器A的底部，形成體系IV ；(6)熔融結(jié)晶器內(nèi)的液體通過閥門放料收集至容器中，獲得液體產(chǎn)物V，其所含組分包括組分A (96%左右)和組分B (3%左右)+組分C (1%左右)；余下的固體產(chǎn)物取出獲得固體產(chǎn)物VI，其所含組分包括組分A (含量小于30%)，余下的為組分B和組分C (二者含量之和為100%_組分A的含量)；(7)將步驟(6)獲得的固體產(chǎn)物VI置于容器中，用微波加熱的方法對容器進(jìn)行加熱，以5°C /min的加熱速率升至60°C，并在60°C恒溫30min，使固體產(chǎn)物VI全部熔融形成液體產(chǎn)物νπ和載體；(8)采用撈取方式將步驟(7)獲得的載體取出，以供重復(fù)使用。實(shí)施例4
(I)將有機(jī)混合物搖勻，取500ml置于熔融結(jié)晶器中，向熔融結(jié)晶器夾套中通往溫度為70°C的循環(huán)水，恒溫60min，使有機(jī)混合完全熔化至液態(tài)，形成液體I ;(2)向熔融結(jié)晶器周圍外加磁場，通電線圈，給線圈提供電流，通過電磁感應(yīng)產(chǎn)生磁場，使熔融結(jié)晶器內(nèi)的液體I完全置于磁場范圍內(nèi)，根據(jù)右手螺旋定則確定磁力線方向，使得載體所受磁力作用的方向向上，持續(xù)提供電流和磁場；(3)取三氧化二鐵顆粒(平均粒徑為3mm，形狀為空心立方體形，空心部分立方體平均粒徑為2. 7mm,表面未經(jīng)修飾)5g,作為載體；將載體分散于熔融結(jié)晶器中，在磁場的作用下形成均勻的載體-液體懸浮體系II ；(4)對步驟(3)所得懸浮體系II進(jìn)行降溫結(jié)晶操作，對循環(huán)水進(jìn)行降溫，以O(shè). rc /min的降溫速率降溫，降至45°C，恒溫10h，懸浮體系中有機(jī)固體產(chǎn)物析出且附著于載體上，形成懸浮體系III。固體產(chǎn)物同時(shí)含有組分A、B和C，其中組分A的含量較原料中的含量大 為減少，組分B和C的含量較原料中的含量大為增加。(5)改變線圈內(nèi)電流流向，包裹著載體的結(jié)晶體所受合力向下，顆粒加速向下移動(dòng)，從而富集在熔融結(jié)晶器的底部，形成體系IV ；(6)熔融結(jié)晶器內(nèi)的液體通過閥門放料收集至容器中，獲得液體產(chǎn)物V，其所含組分包括組分A (96%左右)和組分B (3%左右)+組分C (1%左右)；余下的固體產(chǎn)物取出獲得固體產(chǎn)物VI，其所含組分包括組分A (含量小于30%)，余下的為組分B和組分C (二者含量之和為100%_組分A的含量)；(7)將步驟(6)獲得的固體產(chǎn)物VI置于容器中，用電加熱的方法對容器進(jìn)行加熱，以5°C /min的加熱速率升至60°C，并在60°C恒溫30min，使固體產(chǎn)物VI全部熔融形成液體產(chǎn)物νπ和載體；(8)采用過濾方式將步驟(7)獲得的載體取出，以供重復(fù)使用。實(shí)施例5(I)將有機(jī)混合物搖勻，取500ml置于熔融結(jié)晶器中，向熔融結(jié)晶器夾套中通往溫度為70°C的循環(huán)水，恒溫60min，使有機(jī)混合物完全熔化至液態(tài)，形成液體I ;(2)向熔融結(jié)晶器周圍外加磁場，使熔融結(jié)晶器內(nèi)的液體I完全置于磁場范圍內(nèi)，通過電磁感應(yīng)產(chǎn)生磁場，根據(jù)右手螺旋定則確定磁力線方向，使得載體所受磁力作用的方向向上，持續(xù)提供電流和磁場；(3)取三氧化二鐵顆粒(平均粒徑為3mm，形狀為空心立方體形，空心部分立方體平均粒徑為Imm,表面未經(jīng)修飾)5g,作為載體；將載體分散于熔融結(jié)晶器中，在磁場的作用下形成均勻的載體-液體懸浮體系II ；(4)對步驟(3)所得懸浮體系II進(jìn)行降溫結(jié)晶操作，對循環(huán)水進(jìn)行降溫，以O(shè). rc /min的降溫速率降溫5min,0. 2V /min的升溫速率升溫Imin的交替循環(huán)模式進(jìn)行降溫，降至45°C，恒溫10h，懸浮體系中有機(jī)固體產(chǎn)物析出且附著于載體上，形成懸浮體系III。固體產(chǎn)物同時(shí)含有組分A、B和C，其中組分A的含量較原料中的含量大為減少，組分B和C的含量較原料中的含量大為增加。(5)傾斜線圈60°，包裹著載體的結(jié)晶體受到的磁力大小變?yōu)樵瓉淼囊话?，受力不再平衡，其合力向下，顆粒向下移動(dòng)，從而富集在熔融結(jié)晶器的底部，形成體系IV ；(6)熔融結(jié)晶器內(nèi)的液體通過引流收集至容器中，獲得液體產(chǎn)物V，其所含組分包括組分A (96%左右)和組分B (3%左右)+組分C (1%左右)；余下的固體產(chǎn)物取出獲得固體產(chǎn)物VI，其所含組分包括組分A (含量小于30%)，余下的為組分B和組分C (二者含量之和為100%-組分A的含量)；(7)將步驟(6)獲得的固體產(chǎn)物VI置于容器中，用紅外加熱的方法對容器進(jìn)行加熱，以5°C /min的加熱速率升至60°C，并在60°C恒溫30min，使固體產(chǎn)物VI全部熔融形成液體產(chǎn)物νπ和載體；(8)采用撈取方式將步驟(7)獲得的載體取出，以供重復(fù)使用。實(shí)施例6(I)將有機(jī)混合物搖勻，取500ml置于熔融結(jié)晶器中，向熔融結(jié)晶器夾套中通往溫度為70°C的循環(huán)水，恒溫60min，使有機(jī)混合物完全熔化至液態(tài)，形成液體I ;(2)向熔融結(jié)晶器周圍外加磁場，通電線圈，給線圈提供電流，通過電磁感應(yīng)產(chǎn)生磁場，使熔融結(jié)晶器內(nèi)的液體I完全置于磁場范圍內(nèi)，根據(jù)右手螺旋定則確定磁力線方向，使得載體所受磁力作用的方向向上，持續(xù)提供電流和磁場；(3)取三氧化二鐵顆粒(平均粒徑為1mm，形狀為實(shí)心橢球形，表面經(jīng)刻蝕)lg，作為載體；將載體分散于熔融結(jié)晶器中，在磁場的作用下形成均勻的載體-液體懸浮體系II。(4)對步驟(3)所得懸浮體系II進(jìn)行降溫結(jié)晶操作，對循環(huán)水進(jìn)行降溫，以O(shè). rc /min的降溫速率降溫，降至45°C，恒溫10h，懸浮體系中有機(jī)固體產(chǎn)物析出且附著于載體上，形成懸浮體系III。固體產(chǎn)物同時(shí)含有組分A、B和C，其中組分A的含量較原料中的含量大為減少，組分B和C的含量較原料中的含量大為增加。(5)將線圈內(nèi)的電流逐漸變小至零，包裹著載體的結(jié)晶體受力不再平衡，其合力向下，顆粒向下移動(dòng)，從而富集在熔融結(jié)晶器的底部，形成體系IV ；(6)熔融結(jié)晶器內(nèi)的液體通過直接傾倒收集至容器中，獲得液體產(chǎn)物V，其所含組分包括組分A (96%左右)和組分B (3%左右)+組分C (1%左右)；余下的固體產(chǎn)物取出獲得固體產(chǎn)物VI，其所含組分包括組分A (含量小于30%)，余下的為組分B和組分C (二者含量之和為100%_組分A的含量)；(7)將步驟(6)獲得的固體產(chǎn)物VI置于容器中，用水浴加熱的方法對容器進(jìn)行加熱，以5°C /min的加熱速率升至60°C，并在60°C恒溫30min，使固體產(chǎn)物VI全部熔融形成液體產(chǎn)物νπ和載體；(8)采用過濾方式將步驟(7)獲得的載體取出，以供重復(fù)使用。經(jīng)過本發(fā)明方法，有機(jī)混合物被分離成液體產(chǎn)物V和液體產(chǎn)物VL兩種液體產(chǎn)物中目標(biāo)組分A的含量分別為96%和小于30%，兩種液體產(chǎn)物中組分A的含量與原料中的含量相比，均發(fā)生了明顯改變，但液體產(chǎn)物νπ的量較液體產(chǎn)物V的量少得多，所以，實(shí)現(xiàn)有機(jī)混合物中組分A的提純。申請人:聲明，本發(fā)明通過上述實(shí)施例來說明本發(fā)明的提純方法，但本發(fā)明并不局限于上述提純步驟，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述提純步驟才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進(jìn)，對本發(fā)明所選用有機(jī)混合物的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種靜態(tài)熔融結(jié)晶提純有機(jī)混合物的方法，其特征在于，所述方法在磁場環(huán)境中對有機(jī)混合物進(jìn)行熔融結(jié)晶操作。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟(1)將有機(jī)混合物置于熔融結(jié)晶器中，使其完全熔化，形成液體I;(2)向熔融結(jié)晶器外加磁場,使液體I完全置于磁場中；(3)向液體I中添加磁性載體，使其分散均勻，形成載體-液體懸浮體系II；(4)對所述懸浮體系II進(jìn)行降溫結(jié)晶操作，在磁性載體表面形成結(jié)晶，構(gòu)成結(jié)晶體，在熔融結(jié)晶器中形成懸浮體系III ；(5)通過磁場調(diào)節(jié)，使結(jié)晶體在熔融結(jié)晶器中富集，形成體系IV；(6)將所述體系IV進(jìn)行固液分離，獲得固體產(chǎn)物VI和提純的液體產(chǎn)物V。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法任選進(jìn)行(7)將所述固體產(chǎn)物VI加熱，熔融形成液體產(chǎn)物VII和載體；(8)將液體產(chǎn)物VII和載體分離，得到的載體重復(fù)使用。
4.如權(quán)利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述有機(jī)混合物包括精細(xì)化學(xué)品、化學(xué)制劑、植物提取物有機(jī)混合物藥、醫(yī)藥中間體、消毒劑、合成香料、皮革化學(xué)品試劑、西藥、 染料中間體、標(biāo)準(zhǔn)溶液、餐飲廢油、動(dòng)物油脂、植物油脂或涂料；優(yōu)選地，所述步驟(I)的熔化方式為直接接觸加熱、液體浴加熱、微波加熱或紅外加熱中的一種，進(jìn)一步優(yōu)選電加熱、水浴加熱、油浴加熱或紅外加熱中的一種；優(yōu)選地，所述步驟(I)的熔化為恒速加熱或變速加熱；優(yōu)選地，所述步驟(I)的熔化所需達(dá)到的最高溫度接近或高于有機(jī)混合物中熔點(diǎn)最高組分的熔點(diǎn)；優(yōu)選地，所述步驟(I)熔化的最高溫度持續(xù)至有機(jī)混合物完全熔化形成液體為止。
5.如權(quán)利要求2-4之一所述的方法，其特征在于，所述熔融結(jié)晶器為帶夾套的容器，所述夾套用于流通循環(huán)加熱或冷卻液體；優(yōu)選地，所述熔融結(jié)晶器的形狀為圓柱體或長方體；放置方式為直立式、傾斜式或臥式；優(yōu)選地，所述熔融結(jié)晶器的材質(zhì)為非磁性金屬材料和/或非金屬材料；所述非金屬材料為玻璃、石英、陶瓷、高分子聚合物或玻璃鋼中的一種或至少兩種材料的組合；所述高分子聚合物優(yōu)選有機(jī)玻璃、工程塑料、樹脂或硅膠中的一種或至少兩種材料的組合。
6.如權(quán)利要求2-5之一所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中外加磁場為永磁體或電磁效應(yīng)產(chǎn)生的磁場；優(yōu)選地，所述磁場為持續(xù)的磁場或脈沖磁場；優(yōu)選地，在熔融結(jié)晶過程中磁場作用于載體上產(chǎn)生的磁力、載體所受的重力和載體所受的浮力三個(gè)力在垂直方向上的分量之合為零，使磁性載體均勻地分散于液體I中，以形成載體-液體懸浮體系II。
7.如權(quán)利要求2-6之一所述的方法，其特征在于，步驟(3)所述磁性載體為磁性物質(zhì)或經(jīng)修飾的磁性物質(zhì)；優(yōu)選地，所述磁性物質(zhì)為金屬單質(zhì)、磁性合金或磁性氧化物中的一種或至少兩種材料的組合，進(jìn)一步優(yōu)選金屬單質(zhì)；所述金屬單質(zhì)優(yōu)選鐵、鈷、鎳、鑭系金屬單質(zhì)，進(jìn)一步優(yōu)選鐵單質(zhì)；優(yōu)選地，所述修飾為表面修飾、外部修飾、內(nèi)部修飾或中部修飾；優(yōu)選地，所述表面修飾為拋光、刻蝕、鍍層或包裹；表面包裹所用材料為塑料和/或陶瓷，所述塑料優(yōu)選聚四氟乙烯；優(yōu)選地，載體的形狀為立方體、球體、圓柱體或不規(guī)則形狀中的一種或至少兩種形狀的組合；優(yōu)選地，所述載體為中空或半中空。
8.如權(quán)利要求2-7之一所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)的降溫方式為熔融結(jié)晶器的夾套內(nèi)循環(huán)流體降溫或風(fēng)冷降溫；優(yōu)選地，所述降溫為恒速降溫、變速降溫或降溫和加熱混合進(jìn)行或交替進(jìn)行降溫。
9.如權(quán)利要求2-8之一所述的方法，其特征在于，所述步驟(5)通過調(diào)節(jié)外加磁場的強(qiáng)度、位置、方向或時(shí)間使結(jié)晶體受到的磁力、重力和浮力三個(gè)力在垂直方向上的分量之和不為零，使結(jié)晶體富集；優(yōu)選地，所述步驟(6)的固液分離方法為閥門放料、直接傾倒、引流或泵送；優(yōu)選地，所述步驟(7)加熱至固體產(chǎn)物VI完全熔化；優(yōu)選地，所述步驟(8)的分離方式為過濾或撈取。
10.如權(quán)利要求1-9之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟(1)將有機(jī)混合物置于熔融結(jié)晶器中，加熱使其完全熔化，形成液體I，熔化后液體物料的體積以不溢出熔融結(jié)晶器為宜；(2)向熔融結(jié)晶器周圍外加磁場，使熔融結(jié)晶器內(nèi)的液體I完全置于磁場中；(3)向液體I中添加磁性載體并輔助攪拌，使載體在磁場的作用下分散均勻，形成均勻的載體-液體懸浮體系II ；(4)對步驟(3)所得懸浮體系II進(jìn)行降溫結(jié)晶操作，直至固體產(chǎn)物附著于載體上并長大至所需尺寸，構(gòu)成結(jié)晶體，在熔融結(jié)晶器中形成懸浮體系III;(5)調(diào)節(jié)磁場的強(qiáng)度、位置、范圍、方向或時(shí)間，使結(jié)晶體在熔融結(jié)晶器中富集，形成體系IV ；(6)將步驟(5)得到的體系IV進(jìn)行固液分離，獲得固體產(chǎn)物VI和提純的液體產(chǎn)物V；(7)將步驟(6)獲得的固體產(chǎn)物VI置于容器中，加熱容器至固體產(chǎn)物VI熔融形成液體產(chǎn)物νπ和載體；(8)將步驟(7)獲得的液體VII和載體分離，得到的載體重復(fù)使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種靜態(tài)熔融結(jié)晶提純有機(jī)混合物的方法。所述方法在磁場環(huán)境中對有機(jī)混合物進(jìn)行熔融結(jié)晶操作。先將有機(jī)混合物在熔融結(jié)晶器中熔化，在結(jié)晶器周圍外加磁場，向有機(jī)液體混合物中添加磁性載體，開始降溫結(jié)晶操作，固體產(chǎn)物附著于載體上并逐漸長大。熔融結(jié)晶操作達(dá)到終點(diǎn)時(shí)，調(diào)變磁場作用強(qiáng)度、方向、位置、范圍或時(shí)間，使結(jié)晶體富集，固液分離開后得液體和固體，固體加熱熔化后得到液體和載體，載體取出以供循環(huán)使用。本發(fā)明方法著重解決熔融結(jié)晶產(chǎn)物的液-固分離問題，適用于熔融結(jié)晶產(chǎn)物無法通過離心操作或過濾操作實(shí)現(xiàn)液固分離的有機(jī)混合物體系的熔融結(jié)晶操作。本發(fā)明方法具有能耗低，載體可重復(fù)使用的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01D9/00GK102989193SQ201210593879
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者姜洪濤, 華煒, 章文星, 王志偉, 王定海 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)