工业结晶
1. 引言
结晶过程是一个复杂的相间质量与能量传递过程，其推动力主要来自于结晶多相体系在热力学上的非平衡特性[1,2]。结晶体系的固液相平衡数据不仅是选择结晶精制过程溶剂体系和结晶方式的依据，而且是决定结晶过程最大生产能力和理论收率的关键因素，因此，结晶热力学研究是整个结晶过程研究和工艺优化的基础。
2. 溶解度和介稳区
液固平衡（LSE）亦常称固液平衡，它分为两类，一是固体在溶剂中的溶解度，其特点是固体与溶剂的熔点迥异，一般以溶解度表示；二是熔点比较接近物质间的熔化平衡，无所谓溶剂，也不存在溶解度的概念[3]。一般情况下，溶质与溶剂的熔点相差悬殊，所以通常意义下讨论的影响结晶过程的热力学问题就是第一种情况---溶解度。
2.1 溶解度
固液相平衡的主要数据是固体在液体中的溶解度。准确的溶解度数据在结晶过程的开发、设计和操作中是极为重要的。
众所周知，溶解度是指一定的温度和压力下，在100g溶剂中所能溶解溶质最大的克数。常压下，溶解度曲线是随温度变化的一条特定的曲线。这是常识性的知识，这里不再赘述。
2.2 介稳区
介稳区（MetasTab. zone）指的是溶解度与超溶解度之间的区域。超溶解度定义为某一温度下，物质在一定溶剂组成下能自发成核时的浓度。溶解度曲线与超溶解度曲线将溶液浓度-温度相图分割为三个区域，分别为稳定区、介稳区和不稳区。
典型的溶液介稳区示意图如图1所示。Mullin、丁绪淮等指出，一个特定的物系，只有一条明确的溶解度曲线，而超溶解度曲线的位置却要受很多因素的影响，例如有无搅拌，搅拌强度，有无晶种，晶种的大小多少，杂质的存在，超声波，电磁场等，所以超溶解度是一簇曲线[4-6]。
冷却或蒸发结晶溶析结晶
图1介稳区示意图
Fig. 1 Schematic diagram of metastable zone
介稳区理论对结晶过程控制至关重要，在一个结晶过程中，当过饱和度超过介稳区进入不稳区时，溶液中就会自发成核，为了使产品具有较高的纯度和理想的粒度分布，通常将结晶过程控制在介稳区内进行。介稳区宽度可以认为是每一个结晶体系的特性，介稳区宽度越大，说明该结晶物系的过饱和溶液越稳定。
3. 测定方法及影响因素
测量溶解度和介稳区的方法有很多。但是，由于各物系的性质不同，溶解特性也各种各样，因此并没有一个普遍的适用于所有系统的方法，需要根据系统的特性、可用的实验设备和分析技术以及实验的精度要求来选择合适的测量方法。概括起来，现有的测量固体在液体中溶解度和结晶介稳区的方法主要有静态法和动态法。
静态法指恒定温度、组成等条件下将溶剂和过量溶质搅拌混合，经长时间溶解趋于平衡后，通过各种方法测定清液中溶质浓度，或是测定未溶固体质量反求饱和溶液中溶质浓度。静态法耗时长，样品和试剂用量大。但设备简单，容易操作。
动态法是逐渐改变条件（如温度，溶剂量）使原来的固体溶解，测定从固液两相转变为单一液相相变时刻的物性变化来确定溶解度，比如差热分析法、激光法等。动态法测量速度快，样品耗量少。
动态测定溶解度和和介稳区的装置图见图2，其中溶解度和介稳区的终点判断是通过激光仪来完成的。
1-激光发生器；2-溶解器；3-冷凝管；4-滴定管；5-入口；6-记录仪；7-激光接收器；8-水浴；9-磁力搅拌器；10-搅拌子；11-温度计
图2 溶解度测定装置图
Fig.2 Setup for solubility measurement
在测定过程中平衡状态的获得是最为关键也是困难的。为了使溶液达到溶解平衡，一些操作因素需要特别注意：
(1)流体力学条件：搅拌可以促进固液两相的密切接触，对两相的混合以及达到平衡状态有着重要作用。一般在溶解度的测定中搅拌是必不可少的。在搅拌的作用下，溶剂挥发损失增多，因此通常采用密闭的饱和器。
(2)平衡：固液两相达到溶解平衡需要一定的时间，通常要几个小时，有时甚至是几天或几个星期。对一些黏度大或是溶解度小的物系，平衡时间要更长。
(3)动态控制：对动态法，溶解条件的变化速率十分重要。变化速率过快，固液两相难以迅速达到当前条件下的平衡态，溶解条件过冲致使测定结果偏小。不同物系，溶解条件不同。对于用升温法测定溶解度的物系，温升速率不宜过快；对加溶剂法测定溶解度的物系，溶剂的加入不宜过快。尤其是临近平衡点时，变化速率更要缓慢。
4. 对结晶工艺的指导意义
对工业化的结晶过程，其操作具有宽泛性和不稳定性。所以使得在实验室小试成功的工艺，工业放大后可能成效一般。为了得到粒度分布均匀，晶习稳定的晶体产品，必须在小试工艺的指导下，对结晶过程进行优化。其中优化过程最重要的参数就是过饱和度，而调节过饱和度范围的最重要指标是——尽可能恒定且停留在介稳区内。
影响介稳区宽度的主要因素有溶液过饱和历程、溶液的纯净程度、溶剂种类、搅拌及是否添加晶种或添加剂等[7]。一般情况下，冷却速率越大，介稳区越宽；
搅拌速率越大，介稳区越窄；加晶种比不加晶种的介稳区窄，而且由于晶种的存在降低了成核能垒，成核速率较大，搅拌的增强对成核的作用不再显著；如果杂质使溶质的溶解度增大，那么随杂质浓度增加，介稳区变宽；如果杂质使溶质的溶解度减小，那么随杂质浓度增加，介稳区变窄。但是，不同物系，介稳区宽度受冷却速率、搅拌速率等的影响程度不同，以上结论并不全部成立。
陈力和张远谋[8]在对氯化钾水溶液结晶介稳态的研究中推出恒速降温时最
大过冷度与冷却速率的经验模型，证明了冷却速率越大，介稳区越宽的结论。但是Mullin等人[9]的研究发现，在某一搅拌强度范围内，对有些物系，成核趋势随搅拌强度的增大而减小。
Rauls[10]等在研究Al2(SO4)3杂质对硫酸铵结晶过程的影响中发现，所有杂质浓度水平均抑制晶体的生长及成核，导致介稳区变宽。但不同杂质浓度水平对结晶过程的影响不尽相同，低杂质浓度下，可以得到粒度较大的晶体，而高杂质浓度却产生大量细晶。Titiz-Sargut和Ulrich[11]考察添加Cr3+, Cu2+, Mg2+对明矾介稳区宽度的影响，结果显示，三种杂质离子都具有增大和降低介稳区宽度的效应，是否增大和降低取决于杂质离子的浓度。
总而言之，工业结晶生产为了得到大粒度产品通常要避免自发成核、降低二次成核速率，将结晶过程中溶液的过饱和度控制在介稳区内。不论晶种加入与否，无控制的结晶过程往往容易超过介稳区，发生自发成核。大量晶核之间以及晶核与晶种之间因生长竞争有限的溶质，导致结晶产品粒度较小，产品质量差。因此，介稳区是结晶操作的重要依据，各企业单位要足够重视。同时，工艺流程或设备的改进同样要重视结晶介稳区这一重要的影响因素。
参考文献
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工业结晶方法的分类 溶液结晶是指晶体从溶液中析出的过程。对于工业结晶按照结晶过程中过饱和度形成的方式，可将溶液结晶分为两大类：移除部分溶剂的结晶和不移除溶剂的结晶。 (1) 不移除溶剂的结晶 不移除溶剂的结晶称冷却结晶法，它基本上不去除溶剂，溶液的过饱和度系籍助冷却获得，故适用于溶解度随温度降低而显著下降的物系。 (2) 移除部分溶剂的结晶法 按照具体操作的情况，此法又可分为蒸发结晶法和真空冷却结晶法。蒸发结晶是使溶液在常压(沸点温度下)或减压(低于正常沸点)下蒸发，部分溶剂汽化，从而获得过饱和溶液。此法适用于溶解度随温度变化不大的物系，例如NaCl及无水硫酸钠等； 真空冷却结晶是使溶液在较高真空度下绝热闪蒸的方法。在这种方法中，溶液经历的是绝热等焓过程，在部分溶剂被蒸发的同时，溶液亦被冷却。因此，此法实质上兼有蒸发结晶和冷却结晶共有的特点，适用于具有中等溶解度物系的结晶。 此外，也可按照操作连续与否，将结晶操作分为间歇式和连续式，或按有无搅拌分为搅拌式和无搅拌式等。 常见的工业结晶器 一、冷却结晶器 间接换热釜式冷却结晶器是目前应用最广泛的一类冷却结晶器。冷却结晶器根据其冷却形式又分为内循环冷却式和外内循环冷却式结晶器。空气冷却式结晶器是一种最简单的敞开型结晶器，靠顶部较大的敞开液面以及器壁与空气间的换热，以降低自身温度从而达到冷却析出结晶的目的，并不加晶种，也不搅拌，不用任何方法控制冷却速率及晶核的形成和晶体的生长。冷却结晶过程所需冷量由夹套或外部换热器提供。 1、内循环冷却式结晶器 内循环式冷却结晶器其冷却剂与溶剂通过结晶器的夹套进行热交换。这种设备由于换热器的换热面积受结晶器的限制，其换热器量不大。 2、外循环冷却式结晶器 外循环式冷却结晶器，其冷却剂与溶液通过结晶器外部的冷却器进行热交换。这种设备的换热面积不受结晶器的限制，传热系数较大，易实现连续操作。 二、蒸发结晶器 蒸发结晶器与用于溶液浓缩的普通蒸发器在设备结构及操作上完全相同。在此种类型的设备(如结晶蒸发器、有晶体析出所用的强制循环蒸发器等)中，溶液被加热至沸点，蒸发浓缩达到过饱和而结晶。但应指出，用蒸发器浓缩溶液使其结晶时，由于是在减压下操作，故可维持较低的温度，使溶液产生较大的过饱和度。但对晶体的粒度难于控制。因此，遇到必须严格控制晶体粒度的场合，可先将溶液在蒸发器中浓缩至略低于饱和浓度，然后移送至另外的结晶器中完成结晶过程。 三、导流筒结晶机（DTB型蒸发结晶器） 导流筒结晶机是一种高效结晶设备，物料温度可控，其独特的结构和工作原理决定了它具有传热效率高、配置简单、操作控制方便、操作环境好等特点。 设备主体为根据流体计算后设计的外筒体和导流筒，配套专用螺旋浆实现了高效内循环，而几乎不出现二次晶核，根据冷却结晶体的生长速率和晶体大小，设计降温速度、搅拌桨转速等指标，各指标动态可调易实现系统自控制，以适应的结晶要求。 导流筒内外壁抛光，减小物料在内壁结疤现象；导流筒本身有高的换热面,也可另设冷却器； 晶浆过饱和度均匀，粒度分布良好，实现了高效率； 相对能耗低；下部安装出料阀可实现连续生产
1.4 晶向指数和晶面指数 一晶向和晶面 1 晶向 晶向：空间点阵中各阵点列的方向（连接点阵中任意结点列的直线方向）。晶体中的某些方向，涉及到晶体中原子的位置，原子列方向，表示的是一组相互平行、方向一致的直线的指向。 2 晶面 晶面：通过空间点阵中任意一组阵点的平面（在点阵中由结点构成的平面）。晶体中原子所构成的平面。 不同的晶面和晶向具有不同的原子排列和不同的取向。材料的许多性质和行为（如各种物理性质、力学行为、相变、X光和电子衍射特性等）都和晶面、晶向有密切的关系。所以，为了研究和描述材料的性质和行为，首先就要设法表征晶面和晶向。为了便于确定和区别晶体中不同方位的晶向和晶面，国际上通用密勒（Miller）指数来统一标定晶向指数与晶面指数。 二晶向指数和晶面指数的确定 1 晶向指数的确定方法 三指数表示晶向指数[uvw]的步骤如图1所示。 (1)建立以晶轴a，b，c为坐标轴的坐标系，各轴上的坐标长度单位分别是晶胞边长a，b，c，坐标原点在待标晶向上。 (2)选取该晶向上原点以外的任一点P(xa，yb，zc)。 (3)将xa，yb，zc化成最小的简单整数比u，v，w，且u∶v∶w = xa∶yb∶zc。 (4)将u，v，w三数置于方括号内就得到晶向指数[uvw]。 图1 晶向指数的确定方法 图2 不同的晶向及其指数 当然，在确定晶向指数时，坐标原点不一定非选取在晶向上不可。若原点不在待标晶向上，那就需要选取该晶向上两点的坐标P(x1，y1，z1)和Q(x2，y2，z2)，然后将(x1-x2)，(y1-y2)，
(z 1-z 2)三个数化成最小的简单整数u ，v ，w ，并使之满足u ∶v ∶w =(x 1-x 2)∶(y 1-y 2)∶(z 1-z 2)。则[uvw ]为该晶向的指数。 显然，晶向指数表示了所有相互平行、方向一致的晶向。若所指的方向相反，则晶向指数的数字相同，但符号相反，如图3中[001]与[010]。 说明： a 指数意义：代表相互平行、方向一致的所有晶向。 b 负值：标于数字上方，表示同一晶向的相反方向。 c 晶向族：晶体中原子排列情况相同但空间位向不同的一组晶向。用
晶向指数和晶面指数 一晶向和晶面 1 晶向 晶向：空间点阵中各阵点列的方向（连接点阵中任意结点列的直线方向）。晶体中的某些方向，涉及到晶体中原子的位置，原子列方向，表示的是一组相互平行、方向一致的直线的指向。 2 晶面 晶面：通过空间点阵中任意一组阵点的平面（在点阵中由结点构成的平面）。晶体中原子所构成的平面。 不同的晶面和晶向具有不同的原子排列和不同的取向。材料的许多性质和行为（如各种物理性质、力学行为、相变、X光和电子衍射特性等）都和晶面、晶向有密切的关系。所以，为了研究和描述材料的性质和行为，首先就要设法表征晶面和晶向。为了便于确定和区别晶体中不同方位的晶向和晶面，国际上通用密勒（Miller）指数来统一标定晶向指数与晶面指数。 二晶向指数和晶面指数的确定 1 晶向指数的确定方法 三指数表示晶向指数[uvw]的步骤如图1所示。 (1)建立以晶轴a，b，c为坐标轴的坐标系，各轴上的坐标长度单位分别是晶胞边长a，b，c，坐标原点在待标晶向上。 (2)选取该晶向上原点以外的任一点P(xa，yb，zc)。 (3)将xa，yb，zc化成最小的简单整数比u，v，w，且u∶v∶w = xa∶yb∶zc。 (4)将u，v，w三数置于方括号内就得到晶向指数[uvw]。 图1 晶向指数的确定方法 图2 不同的晶向及其指数 当然，在确定晶向指数时，坐标原点不一定非选取在晶向上不可。若原点不在待标晶向上，那就需要选取该晶向上两点的坐标P(x1，y1，z1)和Q(x2，y2，z2)，然后将(x1-x2)，(y1-y2)，
(z 1-z 2)三个数化成最小的简单整数u ，v ，w ，并使之满足u ∶v ∶w =(x 1-x 2)∶(y 1-y 2)∶(z 1-z 2)。则[uvw ]为该晶向的指数。 显然，晶向指数表示了所有相互平行、方向一致的晶向。若所指的方向相反，则晶向指数的数字相同，但符号相反，如图3中[001]与[010]。 说明： a 指数意义：代表相互平行、方向一致的所有晶向。 b 负值：标于数字上方，表示同一晶向的相反方向。 c 晶向族：晶体中原子排列情况相同但空间位向不同的一组晶向。用
熔融结晶技术 摘要： 关键字： 一、前言 结晶作为一种典型的化工单元操作，在产品的分离精制过程中有着重要的作用。结晶是固体物质以晶体状态从蒸汽、溶液或熔融物中析出的过程[20]。众多的化工产品及中间体产品等晶态物质都是应用结晶方法分离或提纯而形成的。按大化学工程产品品种计，约有2/3 的品种是固体产品；在制药行业中也有85%的产品是固体形态[21]。在食品、化肥、冶金、医药、染料、材料等工业中，结晶都是关键的单元操作[22]。工业结晶一般可以分为溶液结晶、熔融结晶、升华结晶和沉淀结晶四大类，其中，熔融结晶技术是一种高效低能耗的有机物分离提纯方法，是上世纪六十年代开发、七十年代发展起来的一种新型分离技术，现在正逐渐受到国内外科学界与工业界的关注[23]。这主要有两方面的原因：一是由于社会环保型生产技术的要求。熔融结晶不需要溶剂，因而除去了溶剂回收工序，减少了污染。二是由于工业生产上对有机物纯度的要求越来越高[21]。比如在医药工业中[24]，药物的应用达不到应有的效果常常是由于其提炼不纯、微量毒副作用物质的存在引起的，而熔融结晶分离出的产品的纯度很容易达到ppm 级的要求。相对于常规的分离方法，如精馏等，熔融结晶分离有机物需要的操作温度较低，物质的结晶潜热远低于汽化潜热，因此能耗低，而且还很容易制备高纯或超纯产品。因为对于很多同分异构体的有机物，其沸点相差很小，精馏法往往不能适用，然而它们的熔点通常相差都比较大，利用熔融结晶的方法可以将其分离开来；精馏法也不能用于一些热敏性有机物的分离，因为这些有机物容易在高温下发生分解或聚合，但是熔融结晶分离过程的操作温度通常比精馏低，因而能够很好地将这些物质分离提纯。 二、熔融结晶的基本概念 2、1熔融结晶 熔融结晶是一种新型的分离技术，它是根据待分离物质之间凝固点的不同，通过逐步降低初始液态混合物进料的温度达到部分结晶来实现的，结晶析出的固体相具有与残液不同的化学组成，从而达到分离提纯的目的[19]（硕士论文和树宝）2、2熔融结晶原理 熔融结晶过程的推动力是熔融液中某组分的过饱和度或者过冷度，其过程分为结晶和发汗两个过程。结晶过程是熔融液的温度在逐渐下降的过程中，某组分在熔融液中处于过饱和状态，开始成核，并逐渐增长为晶体；晶体在增长过程中，不可避免的会将母液的杂质包藏到粗晶体中，所以粗晶体要经过发汗过程来提纯。下面简要介绍一下结晶、发汗的机理和晶层杂质的包藏。熔融结晶过程可分为结晶和发汗两个过程。 2、2、1结晶机理
东铁集团有限公司铸造原辅材料标准 DTCB 02、06-2012 工业结晶氯化铝 1范围 本标准规定了工业结晶氯化铝得技术要求、试验方法、检验规则、标志、标签、包装、运输与贮存。 本标准适用于工业结晶氯化铝。该产品主要用于精密铸造制壳硬化液得配制。 2规范性引用文件 下列文件中得条款通过本标准得引用而成为本标准得条款。凡就是不注日期得引用文件,其最新版本适用于本标准。 GB/T191—2008包装储运图示标志 GB/T30492006工业用化工产品铁含量测定得通用方法 1,10-菲啰啉分光光度法 GB/T6678化工产品采样总则 GB/T6682—2008分析实验室用水规格与试验方法 GB/T8170数值修约规则与极限数值得表示法与判定 HG/T3696、1无机化工产品化学分析用标准滴定溶液得制备 HG/T3696、2无机化工产品化学分析用杂质标准溶液得制备 HG/T3696、3无机化工产品化学分析用制剂及制品得制备 3分子式与相对分子质量 分子式:AICI3﹒6H2O 相对分子质量:241、43(按2007年国际相对原子质量) 4要求 4、1外观:工业结晶氯化铝优等品为白色晶体,一等品及合格品为淡黄色至黄色晶体。 4、2工业结晶氯化铝应符合表1要求。
5试验方法 5、1安全提示 本试验方法中使用得部分试剂具有腐蚀性,操作时须小心谨慎！如溅到皮肤上应立即用水冲洗,严重者应立即就医。 5、2一般规定 本标准所用得试剂与水,在没有注明其她要求时,均指分析纯试剂与GB/T6682—2008中规定得三级水或质量相当得水。试验中所用得标准滴定溶液、杂质标准溶液、制剂与制品,在没有注明其她规定时,均按HG/T3696、1、HG/T3696、2与HG/T3696、3得规定制备。 5、3外观体验 在自然光下,用目视法判定外观。 5、4结晶氯化铝含量得测定 5、4、1方法提要 试样中得铝与已知过量得乙二胺四乙酸二钠反应,生成配合物。在pH值约为6时,以二甲酚橙为指示剂,用锌标准滴定溶液定过量得乙二胺四乙酸二钠。 5、4、2试剂 5、4、2、1乙酸钠溶液:272g/L; 5、4、2、2氯化锌标准滴定溶液:c(ZnCI2)≈0、025mol/L; 5、4、2、3乙二胺四乙酸二钠(EDTA)标准标准滴定溶液:(EDTA)≈0、05mol/L; 5、4、2、4、二甲酚橙指示液:2g/L。 5、4、3分析步骤 称取约3g试样,精确至0、0002g,置于100mL烧杯中,加水溶解,全部转移至250mL容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀。 用移液管移取100mL上述溶液,置于300mL锥形瓶中,用移液管加入20mLEDTA标准滴定深水主,煮沸1min,冷至室温,加入5mL乙酸钠溶液与2滴二甲酚橙指示液,用氯化锌标准滴定溶液滴定至浅粉色即为终点。 5、4、4结果计算 结晶氯化铝(AICI3﹒6H2O)得含量以质量分数w1计,数值以%表示,按式(1)计算: 式中: c1—乙二胺四酸二钠标准滴定溶液浓度得标准数值,单位为摩尔每升(mol/L); V1—移液管移取乙二胺四乙酸二钠标准溶液得体积得数值,单位为毫升(mL); c2—氯化锌标准滴定溶液浓度得准确数值,单位为摩尔每升(mol/L); M1—结晶氯化铝(AICl3﹒6H2O)摩尔质量得数值,单位为克每摩尔(g/mol)(M1=241、43); M—试料得质量得数值,单位为克(g); M2—铁(Fe)摩尔质量得数值,单位为每摩尔(g/mol)(M2=55、85); W—5、6中则出得铁(Fe)得含量,%。
结晶分离技术 摘要：概述了结晶分离技术的原理, 综述了冷却剂直接触冷却结晶、反应结晶、蒸馏结晶耦合、氧化还原结晶液膜、萃取结晶、磁处理结晶等结晶分离方法。并且介绍了结晶分离新技术在一些领域的应用。 关键词：结晶；分离；应用； 溶液结晶在物质分离纯化过程中有着重要的作用, 随着工业的发展, 高效低耗的结晶分离技术在石油、化工、生物技术及环境保护等领域的应用越来越广泛, 工业结晶技术及其相关理论的研究亦被推向新的阶段, 国内外新型结晶技术及新型结晶器的开发设计工作取得了较大进展。 结晶理论的发展 结晶分离过程为一同时进行的多相非均相传热与传质的复杂过程。多年来,众多研究者在结晶热力学、结晶成核、晶体生长动力学、结晶习性、晶体形态及杂质对结晶过程的影响等方面进行了大量基础性研究并提出了描述结晶过程的理论[1 ] ,例如,粒数衡算理论及其相关理论、评价熔融结晶过程以及熔化过程的一些关系式的提出等; Kirwan 和Pigford 基于活化状态模型发展了熔融液中晶体生长的界面动力学绝对速度理论[2 ] ;将计算流体力学的方法与粒数衡算理论相结合,通过模拟的方法揭示沉析动力学和流体力学之间的相互作用等。结晶是一个重要的化工过程,溶质从溶液中结晶出来要经历两个步骤:晶核生成和晶体生长。晶核生成是在过饱和溶液中生成一定数量的晶核;而在晶核的基础上成长为晶体,则为晶体生长。影响整个结晶过程的因素很多,如溶液的过饱和度、杂质的存在、搅拌速度以及各种物理场等。例如声场对结晶动力学的影响,张喜梅等[3 ]就系统地研究了声场对溶液成核、溶液稳定性及晶体生长的影响,并深入探讨了其影响机理,为创造一种靠外力场强化工业结晶过程新单元操作提供了理论依据,将促进溶液结晶理论的发展。在过饱和溶液中附加声场,会产生空化气泡,气泡的非线性振动以及气泡破灭时产生的压力,使体系各点的能量发生变化。体系的能量起伏很大,使分子间作用力减弱,溶液粘度下降,增加了溶质分子间的碰撞机会而易于成核,且气泡破灭时除产生的压力外,会产生云雾状气泡,这有助于降低界面能,使具有新生表面的晶核质点变得较为稳定,得以继续长大为晶核。这些都丰富了结晶理论,为结晶理论的进一步发展开辟了新领域。结晶过程所形成的组织结构主要由结晶过程固液界面的形态、晶体生长特征所决定。近年来,国际上越来越多的研究者认识到,开展对结晶过程晶体形貌结构特征的研究,对控制晶体的微观结构并获得所期望的材料性能具有重要意义。 1.结晶分离技术的研究进展 结晶分离技术近年来发展很快,传统结晶法进一步得到发展与完善,新型结晶技术也正在工业上得到应用或推广。随着国际化工市场的竞争日趋激烈,要求化工产品的质量不断提高而成本则不断降低,因此,人们在研究开发新的结晶技术过程中更加重视结晶方法的选择、新型结晶器的开发及结晶工艺的设计。 2.结晶分离技术的分类 结晶分离技术近年来发展很快, 传统结晶法进一步得到发展与完善, 新型结晶技术也正在工业上得到应用或推广。随着国际化工市场的竞争日趋激烈, 要求化工产品的质量不断提高而成本则不断降低, 因此, 人们在研究开发新的结晶技术过程中更加重视结晶方法的选择、
一、工业结晶方法简介 什么是结晶？在一定的温度下，一种可溶性的溶质在某种溶剂中的溶解度是一定的，并且不同温度下溶解度不同，一般来说温度升高，溶解度增大。当降低溶液温度或减少溶剂量时，溶质将以固体形态从溶液中析出，这一过程叫做结晶。工业生产中常用的结晶操作方法大致分为六种： 1、冷却结晶：通过降低溶液的温度使溶液达到过饱和而结晶。适用于溶解度随温度降低而 显著减小的盐类结晶操作。 2、蒸发结晶：将溶剂部分汽化，使溶液达到过饱和而结晶。这是最早采用的一种结晶方法。 适用于溶解度随温度升高而变化不大的盐类结晶操作，例如食盐的生产。 3、真空结晶：使热溶液在真空状态下绝热蒸发，除去一部分溶剂，使部分热量以汽化热的 型式被带走，降低溶液温度，实际上是同时用冷却和蒸发结晶方法，使溶液达到过饱和而结晶。这种方法适用于中等溶解度的盐类和有机酸，例如硫酸铵、己二酸等。 4、喷雾结晶； 5、盐析结晶； 6、升华结晶； 根椐结晶的方法，可将常用的结晶器分为四大类：冷却型结晶器、蒸发型结晶器、真空蒸发冷却结晶器和盐析结晶器。 我们采用的精己二酸结晶器，典型的卧式真空多级闪蒸结晶器CMSMPR（Continuous Mixed-Suspension Mixed-Product Removal Crystallizer），具有全混悬浮，全混出料，连续结晶，不宜结垢，处理量大的特点。 二、结晶原理 晶体从溶液中析出一般可分为三个阶段：过饱和溶液的形成、晶核的生成和晶体的成长阶段。过饱和溶液析出过量的溶质产生晶核，然后晶核长大形成宏观的晶体。 晶体成长过程是溶质的扩散过程和表面反应过程串联的联合过程。表面反应过程的速率一般较快，所以扩散过程是晶体成长速率的控制步骤。通常，晶体成长速率随溶液的过饱和度或过冷度的增加而增大。在结晶操作中，晶核的生成和晶体的成长同时进行。这两个过程的速率的大小，对结晶的效果和产品的质量有很大的影响。 三、晶体成核过程对产品质量影响机理分析 晶体的成核速率是决定晶体产品粒度分布的首要动力学因素。结晶过程要求有一定的成核速率，但是如果成核速率过快，将导致晶体产品细碎，粒度分布范围宽，单位重量晶粒表面积大，黏附的杂质多，影响产品质量，对结晶器的生产强度也有不利的影响。反之，如果成核速率远远小于晶体成长速率，溶液中晶核数量较少，随后析出的溶质都供其长大，产品的颗粒较大且均匀。如果两者速率相近，最初形成的晶核成长时间长，后来形成的晶核成长时间短，结果是产品的粒度大少参差不一。 晶体颗粒本身的质量也受到这两种速率的影响。如果晶体成长速率过快，有可能导致苦干晶体颗粒聚结，形成晶簇，将杂质包藏其中，严重影响产品的纯度。比如“沫子”，液面上的漂浮物等。 四、结晶过程影响因素分析 根据结晶原理，结晶操作的影响因素主要考虑晶核形成速率和晶体成长速率的影响因素，包括过饱和度、温度、搅拌强度、冷却速度、加入晶种以及杂质等方面。 （1），过饱和度的影响 晶核生成速率和晶体成长速率均随过饱和度的增加而增大。在不稳区，溶液会产生大量晶核，不利于晶体成长。 所以，过饱和度值应大致使操作控制在介稳区内，又可保持较高的晶体成长速率，使结晶操
竞赛要求: 初赛要求：晶体结构。晶胞。原子坐标。晶格能。晶胞中原子数或分子数的计算及与化学式的关系。分子晶体、原子晶体、离子晶体和金属晶体。配位数。晶体的堆积与填隙模型。常见的晶体结构类型，如NaCl、CsCl、闪锌矿（ZnS）、萤石（CaF2）、金刚石、石墨、硒、冰、干冰、尿素、金红石、钙钛矿、钾、镁、铜等。 决赛要求：晶体结构。点阵的基本概念。晶系。宏观对称元素。十四种空间点阵类型。 第七章晶体学基础 Chapter 7. The basic knowledge of crystallography §7.1 晶体结构的周期性和点阵 (Periodicity and lattices of crystal structures) 一、.晶体 远古时期,人类从宝石开始认识晶体。红宝石、蓝宝石、祖母绿等晶体以其晶莹剔透的外观，棱角分明的形状和艳丽的色彩，震憾人们的感官。名贵的宝石镶嵌在帝王的王冠上，成为权力与财富的象征，而现代人类合成出来晶体，如超导晶体YBaCuO、光学晶体BaB2O4、LiNbO3、磁学晶体NdFeB等高科技产品，则推动着人类的现代化进程。 世界上的固态物质可分为二类，一类是晶态，一类是非晶态。自然界存在大量的晶体物质，如高山岩石、地下矿藏、海边砂粒、两极冰川都是晶体组成。人类制造的金属、合金器材，水泥制品及食品中的盐、糖等都属于晶体，不论它们大至成千万吨，小至毫米、微米，晶体中的原子、分子都按某种规律周期性地排列。另一类固态物质，如玻璃、明胶、碳粉、塑料制品等，它们内部的原子、分子排列杂乱无章，没有周期性规律，通常称为玻璃体、无定形物或非晶态物质。 晶体结构最基本的特征是周期性。晶体是由原子或分子在空间按一定规律周期重复排列构成的固态物质，具有三维空间周期性。由于这样的内部结构，晶体具有以下性质： 1、均匀性：一块晶体内部各部分的宏观性质相同，如有相同的密度，相同的化学组成。晶体的均匀性来源于晶体由无数个极小的晶体单位（晶胞）组成，每个单位里有相同的原子、
（一）大批结晶的概念 (2) 1、结晶的定义: (2) 2、结晶的特点: (2) 3、结晶的分类: (2) 4、结晶过程4个阶段 (2) （二）过饱和溶液 (2) 1、过饱和溶液 (2) 2、溶解度定义： (2) 3、溶解度作用： (2) 3、工业结晶方法: (2) （三）成核 (2) 1、成核过程分类 (2) 2、影响接触成核的因素 2 3、影响初级成核的因素 2 4、均相成核与非均相成核 的判别 (2) （四）成批结晶条件下的晶体生长 (2) 1、单晶法和大批结晶法 2 2、粒度分布的矩量方程 （堆积密度） (3) 3、悬浮密度： (3) 4、晶面消长律 (3) 5、Kossel与Strauski理论 （理想晶体模型） (3) （五）重结晶 (3) 1、重结晶定义： (3) 2、重结晶发生的原因： 3 3、重结晶对产品的影响： (3) 4、重结晶应用： (3) 5、结晶物质及产品的主要 性质 (3) 6、堆密度 (3) 7、结块性: (3) （六）溶液结晶过程与设备 . 3 1、DTB型结晶器 (3) 2、DTB结晶器优点 (3) 3、分批结晶与连续结晶操 作比较 (3) 4、间歇结晶优缺点 (4) 5、连续结晶优点 (4) 6、连续结晶缺点 (4) 7、分批结晶器操作 (4) 8、冷却速率对及加入晶种 对结晶操作的影响 (4) 9、晶种质量粒度和产品质 量粒度的关系 (4) 10、连续结晶器的操作.. 4 11、连续结晶过程中采取 的措施 (4) 12、细晶消除 (4) 13、细晶消除的好处 (5) 14、细晶消除方法 (5) 15、结晶器模型放大方法 条件为： (5) （七）熔融结晶过程与设备.. 5 1、熔融结晶过程与设备 5 2、熔融结晶的基本操作模 式三种方式 (5) 3、提纯手段 (5) 4、倾斜塔结晶器 (6)
工业结晶 1. 引言 结晶过程是一个复杂的相间质量与能量传递过程，其推动力主要来自于结晶多相体系在热力学上的非平衡特性[1,2]。结晶体系的固液相平衡数据不仅是选择结晶精制过程溶剂体系和结晶方式的依据，而且是决定结晶过程最大生产能力和理论收率的关键因素，因此，结晶热力学研究是整个结晶过程研究和工艺优化的基础。 2. 溶解度和介稳区 液固平衡（LSE）亦常称固液平衡，它分为两类，一是固体在溶剂中的溶解度，其特点是固体与溶剂的熔点迥异，一般以溶解度表示；二是熔点比较接近物质间的熔化平衡，无所谓溶剂，也不存在溶解度的概念[3]。一般情况下，溶质与溶剂的熔点相差悬殊，所以通常意义下讨论的影响结晶过程的热力学问题就是第一种情况---溶解度。 2.1 溶解度 固液相平衡的主要数据是固体在液体中的溶解度。准确的溶解度数据在结晶过程的开发、设计和操作中是极为重要的。 众所周知，溶解度是指一定的温度和压力下，在100g溶剂中所能溶解溶质最大的克数。常压下，溶解度曲线是随温度变化的一条特定的曲线。这是常识性的知识，这里不再赘述。 2.2 介稳区 介稳区（MetasTab. zone）指的是溶解度与超溶解度之间的区域。超溶解度定义为某一温度下，物质在一定溶剂组成下能自发成核时的浓度。溶解度曲线与超溶解度曲线将溶液浓度-温度相图分割为三个区域，分别为稳定区、介稳区和不稳区。 典型的溶液介稳区示意图如图1所示。Mullin、丁绪淮等指出，一个特定的物系，只有一条明确的溶解度曲线，而超溶解度曲线的位置却要受很多因素的影响，例如有无搅拌，搅拌强度，有无晶种，晶种的大小多少，杂质的存在，超声波，电磁场等，所以超溶解度是一簇曲线[4-6]。
工业结晶方法的分类 溶液结晶就是指晶体从溶液中析出的过程。对于工业结晶按照结晶过程中过饱与度形成的方式,可将溶液结晶分为两大类:移除部分溶剂的结晶与不移除溶剂的结晶。 (1) 不移除溶剂的结晶 不移除溶剂的结晶称冷却结晶法,它基本上不去除溶剂,溶液的过饱与度系籍助冷却获得,故适用于溶解度随温度降低而显著下降的物系。 (2) 移除部分溶剂的结晶法 按照具体操作的情况,此法又可分为蒸发结晶法与真空冷却结晶法。蒸发结晶就是使溶液在常压(沸点温度下)或减压(低于正常沸点)下蒸发,部分溶剂汽化,从而获得过饱与溶液。此法适用于溶解度随温度变化不大的物系,例如NaCl及无水硫酸钠等; 真空冷却结晶就是使溶液在较高真空度下绝热闪蒸的方法。在这种方法中,溶液经历的就是绝热等焓过程,在部分溶剂被蒸发的同时,溶液亦被冷却。因此,此法实质上兼有蒸发结晶与冷却结晶共有的特点,适用于具有中等溶解度物系的结晶。 此外,也可按照操作连续与否,将结晶操作分为间歇式与连续式,或按有无搅拌分为搅拌式与无搅拌式等。 常见的工业结晶器 一、冷却结晶器 间接换热釜式冷却结晶器就是目前应用最广泛的一类冷却结晶器。冷却结晶器根据其冷却形式又分为内循环冷却式与外内循环冷却式结晶器。空气冷却式结晶器就是一种最简单的敞开型结晶器,靠顶部较大的敞开液面以及器壁与空气间的换热,以降低自身温度从而达到冷却析出结晶的目的,并不加晶种,也不搅拌,不用任何方法控制冷却速率及晶核的形成与晶体的生长。冷却结晶过程所需冷量由夹套或外部换热器提供。
1、内循环冷却式结晶器 内循环式冷却结晶器其冷却剂与溶剂通过结晶器的夹套进行热交换。这种设备由于换热器的换热面积受结晶器的限制,其换热器量不大。 2、外循环冷却式结晶器 外循环式冷却结晶器,其冷却剂与溶液通过结晶器外部的冷却器进行热交换。这种设备的换热面积不受结晶器的限制,传热系数较大,易实现连续操作。 二、蒸发结晶器 蒸发结晶器与用于溶液浓缩的普通蒸发器在设备结构及操作上完全相同。在此种类型的设备(如结晶蒸发器、有晶体析出所用的强制循环蒸发器等)中,溶液被加热至沸点,蒸发浓缩达到过饱与而结晶。但应指出,用蒸发器浓缩溶液使其结晶时,由于就是在减压下操作,故可维持较低的温度,使溶液产生较大的过饱与度。但对晶体的粒度难于控制。因此,遇到必须严格控制晶体粒度的场合,可先将溶液在蒸发器中浓缩至略低于饱与浓度,然后移送至另外的结晶器中完成结晶过程。 三、导流筒结晶机(DTB型蒸发结晶器) 导流筒结晶机就是一种高效结晶设备,物料温度可控,其独特的结构与工作原理决定了它具有传热效率高、配置简单、操作控制方便、操作环境好等特点。 设备主体为根据流体计算后设计的外筒体与导流筒,配套专用螺旋浆实现了高效内循环,而几乎不出现二次晶核,根据冷却结晶体的生长速率与晶体大小,设计降温速度、搅拌桨转速等指标,各指标动态可调易实现系统自控制,以适应的结晶要求。 导流筒内外壁抛光,减小物料在内壁结疤现象;导流筒本身有高的换热面,也可另设冷却器; 晶浆过饱与度均匀,粒度分布良好,实现了高效率; 相对能耗低;下部安装出料阀可实现连续生产 转速低,变频调控,适用性强,运行可靠,故障少。
工业结晶法的分类 溶液结晶是指晶体从溶液中析出的过程。对于工业结晶按照结晶过程中过饱和度形成的式，可将溶液结晶分为两大类：移除部分溶剂的结晶和不移除溶剂的结晶。 (1) 不移除溶剂的结晶 不移除溶剂的结晶称冷却结晶法，它基本上不去除溶剂，溶液的过饱和度系籍助冷却获得，故适用于溶解度随温度降低而显著下降的物系。 (2) 移除部分溶剂的结晶法 按照具体操作的情况，此法又可分为蒸发结晶法和真空冷却结晶法。蒸发结晶是使溶液在常压(沸点温度下)或减压(低于正常沸点)下蒸发，部分溶剂汽化，从而获得过饱和溶液。此法适用于溶解度随温度变化不大的物系，例如NaCl及无水硫酸钠等； 真空冷却结晶是使溶液在较高真空度下绝热闪蒸的法。在这种法中，溶液经历的是绝热等焓过程，在部分溶剂被蒸发的同时，溶液亦被冷却。因此，此法实质上兼有蒸发结晶和冷却结晶共有的特点，适用于具有中等溶解度物系的结晶。 此外，也可按照操作连续与否，将结晶操作分为间歇式和连续式，或按有无搅拌分为搅拌式和无搅拌式等。 常见的工业结晶器 一、冷却结晶器 间接换热釜式冷却结晶器是目前应用最广泛的一类冷却结晶器。冷却结晶器根据其冷却形式又分为循环冷却式和外循环冷却式结晶器。空气冷却式结晶器是一种最简单的敞开型结晶器，靠顶部较大的敞开液面以及器壁与空气间的换热，以降低自身温度从而达到冷却析出结晶的目的，并不加晶种，也不搅拌，不用任法控制冷却速率及晶核的形成和晶体的生长。冷却结晶过程所需冷量由夹套或外部换热器提供。 1、循环冷却式结晶器 循环式冷却结晶器其冷却剂与溶剂通过结晶器的夹套进行热交换。这种设备由于换热器的换热面积受结晶器的限制，其换热器量不大。 2、外循环冷却式结晶器 外循环式冷却结晶器，其冷却剂与溶液通过结晶器外部的冷却器进行热交换。这种设备的换热面积不受结晶器的限制，传热系数较大，易实现连续操作。 二、蒸发结晶器 蒸发结晶器与用于溶液浓缩的普通蒸发器在设备结构及操作上完全相同。在此种类型的设备(如结晶蒸发器、有晶体析出所用的强制循环蒸发器等)中，溶液被加热至沸点，蒸发浓缩达到过饱和而结晶。但应指出，用蒸发器浓缩溶液使其结晶时，由于是在减压下操作，故可维持较低的温度，使溶液产生较大的过饱和度。但对晶体的粒度难于控制。因此，遇到必须格控制晶体粒度的场合，可先将溶液在蒸发器中浓缩至略低于饱和浓度，然后移送至另外的结晶器中完成结晶过程。 三、导流筒结晶机（DTB型蒸发结晶器） 导流筒结晶机是一种高效结晶设备，物料温度可控，其独特的结构和工作原理决定了它具有传热效率高、配置简单、操作控制便、操作环境好等特点。 设备主体为根据流体计算后设计的外筒体和导流筒，配套专用螺旋浆实现了高效循环，而几乎不出现二次晶核，根据冷却结晶体的生长速率和晶体大小，设计降温速度、搅拌桨转速等指标，各指标动态可调易实现系统自控制，以适应的结晶要求。 导流筒外壁抛光，减小物料在壁结疤现象；导流筒本身有高的换热面,也可另设冷却器； 晶浆过饱和度均匀，粒度分布良好，实现了高效率；
结晶技术的研究现状及应用 摘要：简要概述了目前工业结晶的技术现状，阐述了蒸馏一结晶祸合技术、离解萃取结晶技术、诱导沉淀结晶技术、膜蒸馏一结晶技术、鼓泡结晶技术及超临界流体结晶技术的原理与应用现状。提出了不同结晶技术目前存在的主要问题并对其研究动向进行了展望。 关键词：结晶研究现状应用 前言 结晶是化工分离单元中一个基本的工艺过程。结晶过程具有可以分离出高纯或超纯的晶体、能耗较低且操作安全等优点。随着人们对结晶技术的研究，结晶过程也越来越多地与其它工艺过程相结合，由此出现了结晶藕合技术，它可以解决简单单元操作—精馏、萃取、吸附等不能解决的问题，在分离新产品的过程中有着非常重要的作用。 1技术原理与应用 1.1蒸馏一结晶藕合技术 常用的蒸馏过程要求分离体系中组分间的挥发度相差较大，对于共沸体系，因为组分间的挥发度差别较小，很难用蒸馏方法进行分离。对于一些易结晶的共沸体系来说，组分间的沸点比较接近，但熔点相差很大，沸点接近增加了分离的难度，熔点高又会使易结晶物质难以控制。蒸馏一结晶藕合技术既可以解决操作过程中所遇到的问题，又可以利用熔点差大的特点加强分离。对于一些沸点接近、熔点相差较大的有机物质，单纯采用精馏的方法，不仅耗能，而且产品纯度也比较低，而单纯采用结晶工艺，需要多级结晶器，成本高、效率低。利用它们熔点差较大的特性，使用精馏一熔融结晶藕合工艺，不仅能够简化生产工艺，提高产品质量，而且还可以降低生产成本、减少环境污染，是分离有机产品的非常有发展前途的工艺。蒸馏一结晶藕合工艺在精茶等易结晶物质的提取分离中得到了成功的应用。耿斌[m 通过蒸馏和熔融结晶技术的结合来提高间苯氧基苯甲醛c}B}的含量，既解决了产品的品质问题，又提高了收率，而且节约了大量能源。叶青等口]运用减压精馏一熔融结晶藕合技术成功分离提纯了人造廖香，实验结果表明，该技术可以将人造廖香的纯度提高到98%、总收率可以达到54%，比原始工艺提高了13%。侯文杰口]利用精馏和溶剂重结晶藕合方法，从苯加氢装置的苯塔残液中提取了联苯，精馏后联苯的纯度达到95 %，进一步重结晶可以将纯度提高到99.5 % }; 1.2离解萃取结晶技术 离解萃取结晶技术是一种新型的适用于分离物性相近的组分特别是有机物同分异构体与热敏物料的有效方法，它是一种双相分离技术，根据混合物组分间分配系数与离解常数的不同，可应用于有机酸或碱的分离。一个单级的离解萃取过程中的平衡混合物体系包括待分离组分的有机相与溶剂，其中溶剂是由水和与水不相溶的液体形成的混合溶剂，水相中含有一定量的中和试剂，恰好可以中和有机相中的强组分。待分离的有机组分按其分配系数的不同，在有机相和水相之间进行分配，水相中的中和试剂按照待分离组分离解常数的不同而优先与强组分反应，生成不溶于有机相的盐后保存于水相，则水相中富含强组分生成的盐，有机相中富含弱酸C}彭，这样就可以将待分离的离解常数与分配系数不同的组分加以分离。 Gaikar和Sharma在离解萃取的理论基础上提出了一种新型分离工艺—离解萃取结晶0-41。它是一种双相或三相分离技术，同时利用组分间离解常数与分配系数的不同，组分与外加萃取剂化学亲和力的不同以及生成的配合物在溶剂中溶解度的不同来分离上述物系。离解萃取结晶过程主要包括萃取、反应、沉淀结晶三个步骤，根据待分离组分离解常数和分配系数的不同，选择合适的溶剂、萃取剂即可实现高效分离。 曾凡礼等[5]利用离解萃取技术对含7O% }-BO%对甲酚的甲酚混合物原料液进行分离，最终收率大于90%，产品纯度大于99%。向待分离的甲酚混合物中加入一定量的萃取剂与
:Dlk结晶方法得分类 溶液结晶就是指晶体从涿液中析出得过程。对于工业结晶按照结晶过程中过论与度形成得方式，可将涿液结晶分为两大矣：移徐部分溶剂得结晶与不移徐滚剂得结晶。 （1）不移除溶剂得结晶 不移除溶剂得结晶称冷却结晶法，它基本上不去除溶剂，溶液得过饱与度系晶助冷却获得，故适用于溶解厦随温度降低而显著下降得物系。 （2）移除部分涿剂得结晶法 按照具体操作得悄况，此法又可分为蒸发结晶法与其空冷却结晶法?蒸发结晶就是使溶液在常压（沸点温度下）戎减压（低于正常沸点）下蒸发，部分溶剂汽化?从而获得过饱与溶液。此法适用于溶解度随温度变化不大得物系，例如NaCI及无水硫酸钠等； 真空冷却结晶就是使溶液在较高真空度下绝热闪蒸得方法。在这种方法中，溶液经历得就是绝热等焙过程，庄部分涿剂被蒸发得同时，溶液亦祉冷却。因此，此法实质上棗有蒸发结晶与冷却结晶共有得特点■，适用于具有中等溶解度物系得结晶。 此外，也可按照操作连续与否，将结晶操作分为间敬式与连续式,或按有无搅拌分为搅拌式与无搅拌式等。 常见得工业结晶器 一、冷却结晶器 间接换热釜式冷却结晶器就是目前应用最广泛得一夷冷却结晶器。冷却结晶器根据其冷却形式又分为內循环冷却式与外内循环冷却式结晶8。空戋冷却式结晶g就是一种最简单得敞开型结晶器，靠r貞部较大得敞开液面以及S壁与空气间得换热，以降低自身温厦从而达到冷却析出结甜得目得，并不加晶种，也不搅拌，不用任何方法拴制冷却速率及晶核得形成与晶休得生长。冷却结晶过程所需冷量由央姿或外部換热S提供。 1、内循环冷却式结晶S 內循环式冷却结晶器其冷却剂与津剂通过结晶S得夹套进行热交换。这种役备由于换热S得换热面积受结晶器得限制，其换热器量不大。 2、外循环冷却式结品器 外循环式冷却结晶g,其冷却剂与溶液通过结晶器外部得冷却器进行热交換。这种设备得換热面枳不受结晶器得限制，传热系数校大，易实现連续操作? 二、蒸发结晶器 蒸发结晶S与用于溶液浓缩得着通蒸发S庄设备结枸及操作上老全相同?在此种矣型得设备（如结晶蒸发器.有晶体析出所用得役制循环蒸发器等）中，涿液袖加热至沸点，蒸发浓缩达到过饱与而结晶。但应扌旨出?用蒸发器浓缩涿液使其结晶时，由于就是在减压下操作，故可维持校低得温度，使溶液产生较大得过论与度?但对晶体得粒度难于控制。0此，遇到必须严格揑制晶体粒度得场合，可先将溶液在薦发器中浓增至略低于饱与浓度?然后移送至另外得结品S中完成结晶过程。 三、导流筒结晶机（DTB型蒸发结晶器） 字漉筒结晶机就是一种高效结甜设备，扬料温度可控，其特得结构与工作原理决定了它具有传热效率高、配置絢单、操作控制方便、操作环境好等特点。 设备主休为根据流休计算后设计得外简休与字泡筒，配套专用螺旋浆实现了高效内循环，而几乎不出现二次晶核，根据冷却结甜体得生长速半与晶体大小，设计降温速度、搅拌桨转速等指标，各指标动态可调易实现系统自控制，以适应得结晶要求。 爭流简内外壁抛光,减小物料在內壁结疤现象；导流简本身有高得换热面，也可另设冷却S; 晶浆过饱与度均匀，粒度分布良好，实現了高效率； 柏对能耗低;下部妥裟出料阀可实现连续生产 转速低，变频调揑，适用性強■运行可靠，故障少。 操作要点：结晶取出速率，晶种加入速率,PH制调整，搅荐速率?
工业结晶过程的设计程序 结晶器设计2010-01-29 23:07:08 阅读129 评论2 字号：大中小订阅 随着工业界对工业结晶技术了解程度的加深，越来越多的企业想通过结晶这个手段来提高自己产品的品质。所以本文侧重介绍对于某一特定体系，如何进行工业结晶过程的设计。以便使企业和科研单位沟通更有共同语言，利于交流。 结晶工艺当前的状况 因为虽然工业结晶技术受到前所未有的重视，市场日益需要对工业结晶及后续过程进行开发、优化、控制和管理，但遗憾的是，至今为止还没有一个系统的设计程序和理想的控制模型来实现前述的目标，目前还是停留在一个艺术状态（工艺开发水平的高低与进行工艺开发技术人员的水平有着直接的关系），随着行业上对工业结晶过程的了解逐渐加深，必然会从艺术走向科学。我这里用艺术和科学两个词主要是想用来表示艺术是和从事艺术的水平有关，而且一般没有重现性。而科学则不同，由于对于其内部规律有了整体的了解和深刻的认识，所开发出的工艺过程具有重现性，达到优化的目的。从某种程度来说，精馏过程就 可以说基本上达到了“科学”的程度。 结晶过程到底能解决什么问题 鉴于目前工业结晶的水平还处在“艺术”阶段，所以对于某一特定产品就需要针对该产品进行相关的理论和实验研究。整个开发过程，最重要的是明确研究目标，即主要想解决什么问题，不是所有问题都能通过结晶这个方法来解决。你是想提高产品的粒度？还是想提高产品的纯度？还是想降低能耗？还是想要特定的晶体形状？还是某种晶型？是想使粒度分布更集中还是相反？ 是想增大产品在某种溶剂中的溶解速度还是减缓其溶解速度？防结块？～～～～ 以上问题大部分都可以通过结晶过程来解决。简言之，结晶过程开发的主要目的是晶体产品的质量和能耗的优化。以最小的成本来生产出满足要求的产品。晶体产品的质量包括：粒度及粒度分布、纯度、晶型、晶形等。由这些性质所产生的附带问题就可以由结晶工艺的优化而提前解决之。比如粒度过小、分布较宽一般会导致过滤困难、母液夹带多，杂质含量高，能耗大等问题。晶型的不同会导致一些性质的变化，尤其是医药领域，同一种化学组成的药物可能由于晶型的不同而导致药效的不同。晶体形状对产品的后处理影响也很大。会影响产品的粒度及流动性等方面。 结晶工艺开发主要包括哪些内容？ 结晶过程开发主要关注以下内容：1、所研究体系的物理及化学特性；2、结晶方式；3、结晶操作方式及结晶器的类型。 1、体系的性质 体系的物质性质包括物质的稳定性、毒性、溶解度、过饱和度、密度、粘度、比热、结晶热等； 2、结晶方式（具体可以参见我的另一篇博文《如何选择合适的结晶方式》） 根据体系的特性不同采用不同的结晶方式，先明确是溶液结晶还是熔融结晶。（对这两种方式的分类在别的日志中再详述）确定好到底是溶液结晶还是熔融结晶后，再根据具体情况选择具体的结晶方法； 3、操作方式及结晶器的类型（具体可以参见我的另一篇博文《工业上常用不同型结晶器的平均粒径、停留时间和成核速率对应 关系》） 这主要是指连续合适间歇？根据产品的产量和企业的具体情况选择合适的操作方式。针对操作方式和产品的具体质量指标确定 合适的结晶器类型并进行结晶器的结构设计。 化学特性主要关注于（未完，待续~~~~）：