När man ska använda tunt filmavdunstning jämfört med destillationskolonner i integrerade system

Konstruktionen av integrerade kemiska processer kräver inte bara ett tekniskt beslut vid valet av bästa separationsmetod, utan även ett strategiskt beslut riktat mot effektivitet, produktkvalitet och ekonomisk förnuftighet hos processerna. Tunnfilmsavdunstare och destillationskolonner är några av de starkaste vapnen i vårt arsenal hos YHCHEM. Även om båda används för separation skiljer sig deras funktionsprinciper och lämpliga användningsområden åt i grunden. Den här guiden innehåller de avgörande beslutsfaktorer som är av kritisk betydelse för aktörer inom båda teknologierna samt för integrerade systemtjänster som leverantör från YHCHEM.

Kärnprinciper: Förståelse av teknologierna

Det är avgörande att känna till vad varje enskild teknik är särskilt lämpad för innan man fattar sitt val.

Tunnfilmsavdunstning: Vetenskapen bakom separation – mild och snabb.

Funktionsprincipen för en t tunnfilm e avdunstare det innebär att när materialet kommer i kontakt med en upphettad yta under vakuum transporteras födret till ett tunt och turbulent lager på dess yta. Det är en kontinuerligt återcirkulerad rörelsebild som utförs med mekaniska skrapor.

Huvudsakliga egenskaper:

Kort livstid: Materialet värmebehandlas under flera sekunder och befriar sig från termiska spänningar.

Hög värmeöverföringseffektivitet: Detta beror på att det tunna filmen kan avdunsta med hög hastighet.

Problematiska födren hanteras: Viskosa, smetiga eller värmekänsliga födren, som tenderar att blockera eller försämra andra födresystem, hanteras utmärkt.

Huvudsaklig funktion: Den vanliga typen av fraktionsseparator eller fraktionering används istället för en fraktionsdestillator. Den är fördelaktig eftersom den är effektiv vid utvinning av en flyktig (t.ex. en lösningsmedels) produkt ur en mindre flyktig (t.ex. en koncentrerad produkt eller en värmetålig restprodukt) produkt.

Destillationskolonner: Konsten att fraktionera med exakthet.

Det är en separationsmetod där en destillationskolonn används för att överföra den del av komponenterna på brickorna eller packningen där en komponent med varierande flyktighet separeras.

 

Huvudsakliga egenskaper:

Teoretiska steg: Ger en mängd jämviktssteg, vilket möjliggör en omfattande separation av beståndsdelar som kokar nära varandra.

Hög renhet och fraktionering: Den kan producera flera strömmar av produkter med hög renhet från en enda infödningslinje.

Längre verkningsområde (residensstid): Materialet tillbringar längre tid i kolonnen, vilket kan vara skadligt för värmeempfindliga material.

Huvudsaklig funktion: Det är en fraktionsdestillationsapparat. Den definieras av sin fördel att isolera ett stort antal ingredienser i blandningen med hög renhet.

Beslutsmatris: Välja rätt teknik

I stället kommer valet att bero på infödningsmaterialet och processens mål t tunnfilm e avdunstare och antingen ingen destillationskolonn eller båda. YHCHEMs urvalskriterier grundar sig på fyra pelare:

1. Termisk stabilitet hos råmaterialet.

Urval av tunnfilmsavdunstare: Välj vid: Bearbetning av känsliga material som vitaminer, naturliga extrakt eller vissa polymerer, eller farmaceutiska mellanprodukter. Nedbrytning, polymerisering eller förfärgning hindras av den korta exponeringen för värme.

Använd en destillationskolonn när: Råmaterialen måste vara termiskt stabila och kunna tåla de längre verkningsperioderna och temperaturfördelningarna i flerstegsfraktionering.

2. Råmaterialens viskositet och föroreningspotential.

Användning Tynnfilmförångare i fall där: När man hanterar viskösa, klibbiga eller slamliknande produkter eller blandningar som kristalliseras eller förorenar. Avtvättningen sker mekaniskt, vilket hjälper till att hålla uppvärmningsytan ren och effektiv.

Använd en destillationskolonn där: Födan är en friflytande vätska som inte är känslig för föroreningar. Kolonner kan vara känsliga för foder med fasta partiklar eller polymeriserande beståndsdelar, vilket kan leda till översvämning eller föroreningar av brickor/packningar.

3. Separationsmål

Användning Tynnfilmförångare när: Det avses att separera i stort sett – t.ex. att avlägsna lösningsmedel från en produkt, att koncentrera en produkt eller att avlägsna lättflyktiga/tungflyktiga komponenter från en primärprodukt. Dess bästa tillämpning är vid enstegsavgasning.

Välj en destillationskolonn när: Den önskade produkten kräver högpure fraktionering – t.ex. separation av lösningsmedelsblandningar (t.ex. en blandning av tre lösningsmedel), renning av ett mellanprodukt (t.ex. borttagning av lösningsmedelsisomerer) eller renning till en specifik renhetsgrad (t.ex. 99,90 %+).

4. Skillnad i flyktighet mellan komponenterna.

Användning Tynnfilmförångare när: Skillnaden i flyktighet mellan de komponenter som ska separeras (t.ex. etanol och ett harpikshaltigt ämne, vatten och en koncentrerad sirap) är stor.

Välj en destillationskolonn när: Komponenterna har nästan samma kokpunkt och måste behandlas genom mer än tre jämviktssteg för att uppnå önskad renhet.

Kraften i integration: Sekventiell användning för optimala resultat

I en högt utvecklad process är den mest eleganta processen troligen att kombinera båda teknikerna i serie. YHCHEM fokuserar på utformningen av dessa integrerade system, där varje system är utformat för att utföra en specifik uppgift som det är mest lämpligt att hantera.

En standardiserad integrerad drift: Tynnfilmförångare -Destillationskolonn.

Detta är ett extremt effektivt steg mot renare produktion av värme-känsliga produkter ur en komplicerad reaktionsblandning.

Steg 1 – Tynnfilmförångare (Konditioneringen): Förmatningen, som består av den råa reaktionsblandningen – som kan vara viskös och innehålla värme-känsliga komponenter – pumpas till t tunnfilm e avdunstare . Av största betydelse är att det hämmar nedströmskolonn genom extraktion av förorenande ämnen och termolabila ämnen.

Steg 2 – Destillationskolonn (refineringskolonnen): Den koncentrerade och stabiliserade resten, som hittills erhållits med hjälp av t tunnfilm e avdunstare , går in i destillationskolonnen. Kolonnen utför sedan den flerstegsfraktionering som krävs för att extrahera det slutgiltiga produkten med hög renhet ur andra komponenter som reagerar likartat vid samma kokpunkt. Tillsatsen är redan renad och koncentrerad av t tunnfilm e avdunstare och därför är kolonnen effektivare att driva och kräver mindre energi än om den inte hade renats, samt är också mer pålitlig eftersom den har en mindre diameter.

Tillämpning: Farmaceutisk API-rening.

En reaktor används för att framställa en värmekänslig API. Vid låg temperatur en YHCHEM t tunnfilm e avdunstare avlägsnar >95 % av lösningsmedlerna. Den koncentrerade API-blandningen pumpas sedan in i en kortvägs- eller molekylärdistillationskolonn för att ge slutlig och extremt högpurens separation mellan reaktionsbiprodukter. Denna kombinerade strategi ger maximal utbyte, bevarar API:s integritet och renar det slutliga utbytet.

YHCHEMs fördel: Opåverkad vägledning och sömlös integration

YHCHEM är en oberoende konsultfirma eftersom de både tillverkar t tunnfilm e avdunstare s, vilket gör dem opåverkade och endast inriktade på att uppnå det optimala resultatet för er process. Med vår integrerade systemdesign får vi:

Perfekt hydraulisk och termisk koppling: Driftparametrarna och storlekarna genom hela de två enheterna är optimerade.

Materialkompatibilitet: Användning av konsekventa material i systemet, t.ex. glas eller vissa legeringar av rostfritt stål.

Integrerad styrning: Ett automatiseringssystem med effektiv styrning.

Slutsats: Att fatta ett informerat strategiskt val

Det finns ingen fråga om vilken teknik som är bättre vid valet av tuntfilmsavdunstning jämfört med destillation, utan snarare vilken som bäst passar till tillfället. För att uppnå de svåra separationerna med känslomässiga eller komplexa råmaterial kan den kombinerade användningen av t tunnfilm e avdunstare tillsammans med destillationskolonnen utgöra den mest önskvärda processdesignen.

Vi tillhandahåller er teknikerna och kompetensen som krävs för att implementera dem hos YHCHEM. Vi har mer än 1 000 kunder i 100 länder och vet hur vi ska vägleda er genom detta avgörande beslut samt designa en process som ger optimal prestanda – från det första råmaterialet till den färdiga produkten.

Osäker på vilken separationsteknik som ska användas i er kombinerade process? Ring teknikavdelningen på YHCHEM redan idag för en ingående granskning av processen och ett förslag på en anpassad lösning.