戊二酸是一种重要的化工原料,大量存在于环己醇氧化法制己二酸的副产物三元混合二酸之中。混合二酸中除戊二酸外,还包括少量丁二酸和己二酸。戊二酸的市场价格远高于混合二酸,所以从混合二酸中分离提纯戊二酸具有重大意义。本文针对三种二酸的凝固点差异,及其在水中的溶解度差异,提出了一种溶液结晶-熔融结晶耦合分离工艺。该方法首先利用水作为溶剂进行溶液冷却结晶,将原料中的戊二酸含量由56%提高到85%,再通过熔融结晶精制得到高纯(99%以上)的戊二酸产品。相比于传统的有机溶剂溶液结晶法,本工艺具有不引入有机物杂质、环保、高效等优势。作为工艺设计的基础,本文首先选择了适合三元二酸体系的热力学模型,对三元二酸的固液平衡液相线表达式进行推导,用Matlab对熔化平衡数据进行了模拟,建立了三元二酸的固液平衡相图。通过高效液相色谱(HPLC)测定了三种二酸在水中的溶解度,并选择合适的溶解度模型对数据进行关联。以上述热力学数据为基础,本文对溶液结晶-熔融结晶耦合技术的工艺参数进行了系统研究。探究了溶液结晶中料水比、降温速率、结晶终温以及熔融结晶中晶种、发汗速率、发汗终温等条件对耦合结晶工艺的影响,优化了部分操作参数。综合考虑晶体纯度、戊二酸收率等工艺评价指标后,得到的最佳工艺为:水溶液结晶后得到戊二酸含量为84%的母液,母液除水后可得纯度85%左右的戊二酸粗晶体,再以此粗晶为原料进行一级熔融结晶可得纯度为95%的戊二酸产品,通过二级熔融结晶可得99%以上的高纯度戊二酸产品。