工业结晶

一种常用的工业结晶方法
工业中常用的结晶方法包括溶剂结晶、蒸发结晶、冷凝结晶和沉淀结晶等。

其中，溶剂结晶是最常用的方法。

溶剂结晶是将产物溶解于适当的溶剂中，通过控制温度、浓度、搅拌速度等条件，使其逐渐结晶出来。

这种方法适用于溶解度较高的物质，常见的溶剂结晶包括酒精结晶、水结晶、醚结晶等。

溶剂结晶具有结晶纯度高、结晶速度快等优点。

蒸发结晶是将溶液放置在密闭容器中，通过加热使其蒸发，从而使溶质逐渐结晶出来。

这种方法适用于溶解度较低的物质，常见的蒸发结晶有真空蒸发结晶和大气压蒸发结晶等。

蒸发结晶的优点是不需要使用溶剂，但缺点是结晶速度较慢。

冷凝结晶是将气体或蒸气通过冷凝器冷凝，从而使溶质结晶出来。

这种方法适用于具有较高气相溶解度的物质。

冷凝结晶的优点是结晶纯度高，适用于分离纯化气态物质。

沉淀结晶是通过添加沉淀剂使溶液中的溶质发生沉淀，然后再通过晾干、过滤等操作将溶质收集起来。

这种方法适用于溶解度较低的物质，常用于一些无机盐类的结晶纯化。

以上就是工业中常用的结晶方法，根据不同的物质性质和工艺要求，选择适合的结晶方法可以提高结晶效率和纯度。

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：移除局部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，它根本上不去除溶剂，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) 移除局部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，局部溶剂汽化，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，在局部溶剂被蒸发的同时，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到达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、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展热交换。

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展热交换。

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构造及操作上完全一样。

工业结晶技术前沿王静康(天津大学化工系,300072) 摘要　综述了近20年来国内外工业结晶发展概况,特别介绍了有关熔融结晶、溶液结晶及反应沉淀结晶的技术发展,并针对我国工业结晶领域现状提出了几点建议与对策。

关键词　工业结晶,熔融结晶,溶液结晶,沉淀结晶,进展Advanced technolog ies of i ndustr i a l crysta ll iza tionW ang J ing kang(Chem ical Engineering D epartm ent,T ianjin U niversity,300072) Abstract　In th is papers recent advance at hom e and abroad in industrial crystallizati on tech2 no logy,such as m elt crystallizati on,so luti on crystallizati on and reacti on p reci p itati on crystalliza2 ti on,are briefly described.Som e i m po rtant strategies fo r develop ing industrial crystallizati on in Ch ina are p ropo sed.Key words　industrial crystallizati on,m elt crystallizati on,so luti on crystallizati on,p reci p ita2 ti on crystallizati on,developm ent1　前言 新型工业结晶技术是跨学科的分离与生产技术,20年来在国际上取得了突出的进展。

不仅传统工业结晶操作技术与设备在不断更新,而且新兴行业,如生物工程与生命科学、材料工业、催化剂制造、能源与环境、信息与通讯、电子行业也都离不开新型的结晶技术。

工业结晶工程实践的一些经险质量源于设计，每个成功的工业化项目，都是顺势而为，否则，事情会告诉你应该怎么做。

本文主要介绍工业结晶工程实践的一些共性规律，供大家思考。

当涉及到具体物性时，还需要根据研究物系的具体特性来进行设计和优化，不经过思考的照抄照搬，危害巨大。

切记1）结晶工艺选择与确定：1.1）结晶工艺选择主要依据是溶解度随温度的变化关系。

详见早期发表的内容。

1.2）但在实际工业化过程中还需要根据产品的指标和公用工程的具体条件综合考虑，不能一概而论，比如MVR和多效蒸发结晶，哪种方式更适合，要具体问题具体分析。

1∙3）冷却和蒸发都可以实现产品的分离和纯化，但是往往冷却结晶比蒸发结晶相对容易控制。

因为冷却结晶涉及的是固液两相，而蒸发结晶则在固液两相的基础上增加了汽相，所以控制难度随之增大。

一般情况下冷却结晶更容易获得大颗粒晶体产品。

同理可以思考：1.4）间壁冷却和负压绝热闪蒸冷却也是各有优缺点，前者无汽相，颗粒平均粒径大，但是换热界面易结疤，后者则反之。

1.5）溶析结晶和反应结晶类似，局部混合非常重要，需要给予充分的注意。

16）如果能用熔融结晶，就不要用溶液结晶。

2）熔融结晶的控制瓶颈是传热；2.1）溶液结晶控制瓶颈多是传质。

2.2）蒸发结晶的蒸发量（溶剂为水）：2.3）单位换热面积蒸发量粗略估算：2.4）换热系数KX传热温差AT÷水的汽化潜热（~2300kJ∕kg）,单位面积换热器的蒸水量在20kg∕h∙70kg∕h∕m2换热面。

比如对于MVR蒸发结晶，有效传热温差一般在8℃,若换热系数K=I200w∕m2∕C,则可以估算出单位换热面积蒸发量15kg∕h,若换热系数K=2400,则蒸水量变成30kg∕h0所以如何强化换热，提升K值是非常重要的。

3）换热管:3.1）对于蒸发结晶所用换热器，建议使用638和625管。

不是管子越粗,运行时间越长。

管子不堵则以，若发生堵塞，管子粗细不重要。

3.2）管内流速为1.5至3米/秒，避免物料在管内的单程温升过大，以防止管内汽化。

结晶工业过程设计方法1.泵的选择在结晶过程中，会涉及到清液、晶浆的输送，此过程泵的选择至关重要。

先就一些通用规则介绍如下：清液输送：此类按照输送条件选择合适泵类型即可；比如清水泵、化工通道、容积泵等等特定行业，开发出系列专用泵，最好选择经过工业实践检验的专业专用泵；如碱泵、磷酸料泵、矿山、水泥等行业泵晶浆输送泵：在工业结晶过程中，以能输送晶浆、而且晶体破碎最小为最初考虑点。

结晶器排料最好用容积泵，工业上常用的主要是离心式渣浆泵、隔膜泵和正弦泵。

前两种我们在设计时都选用过，正弦泵还没用过，不过从其原理来看，应该是优选的。

结晶外循环泵：结晶过程中，循环流量一般较大，低扬程时，常选用轴流泵；小流量和装置真空高，安装高度低的用混流泵。

由于泵的流量对结晶过程的过饱和度和换热效果均有影响，在影响规律不是很清楚的情况下，建议对这种泵配备调频，便于生产和节能。

（注：结晶器的排料，最好能利用设备的高度差实现自排，不用泵，更好！）真空泵：真空泵主要是维持排出系统的不凝气，根据系统大小和泄漏点多少进行合理选择。

工业上，有的企业按照蒸汽量的1-5%来选择真空泵的抽气量，往往是偏大的。

也是没有理论依据的，纯粹是经验之谈。

但不凝气的量有可能随着操作及设备出现波动，准确计算也很难。

2 结晶过程搅拌器形式的选择搅拌在结晶过程中至关重要，有时候是结晶过程好坏的控制因素，搅拌的目的是为结晶过程提供良好的传热、晶体悬浮、反应条件等。

搅拌效果会影响结晶器内的混合效果，进一步影响过饱和度的分布，从而会对产品粒度及粒度分布产生直接影响。

在和企业交流过程中发现国内的许多企业在结晶工段所选用的搅拌形式有很多不合理之处，先将对于结晶过程应该选用何种形式的搅拌器做一总结，不当之处欢迎批评指正。

对于结晶过程搅拌桨选型的准则是循环；低速度；控制剪切。

所以搅拌器常选用平桨、涡轮和螺旋桨等搅拌器，再根据物系性质，如粘度、晶习、硬度等进一步选择和优化，一般情况下，所列三种形式搅拌桨适用的体系粘度是逐渐增大的，也就是说，平桨适用的粘度最低，一般小于100cP，螺旋桨略大，适用粘度小于1200cP以内，而涡轮最大，适用粘度小于1200cP（间歇操作）和100000cP（连续操作）。

工业结晶工艺一、前言工业结晶是指通过物质的溶液或熔体，在适当的条件下使其溶解度降低，从而使其过饱和度增加，形成晶体的过程。

工业结晶广泛应用于化学、制药、食品等行业。

本文将详细介绍工业结晶的工艺流程及注意事项。

二、原料准备1. 原料选择：选择纯度高、杂质少的原料。

2. 粉碎：将原料进行粉碎，以便于后续操作。

3. 溶解：将粉碎后的原料加入适量溶剂中，进行充分搅拌和加热，使其完全溶解。

三、结晶条件控制1. 温度控制：根据不同物质的特性，确定合适的结晶温度。

2. 搅拌速度控制：搅拌速度对结晶过程有很大影响，需要根据实验结果确定合适搅拌速度。

3. 过饱和度控制：通过调节温度、搅拌速度等条件来控制溶液或熔体的过饱和度，从而促进结晶。

四、结晶方法选择1. 真空结晶：将溶液在真空条件下加热，使其过饱和度增加，从而形成晶体。

2. 溶剂结晶：通过添加一定量的溶剂来控制溶液的过饱和度，促进结晶。

3. 冷却结晶：将熔体或溶液冷却至一定温度以下，使其过饱和度增加，从而形成晶体。

五、产物处理1. 过滤：将产生的固体物质通过过滤器进行分离。

2. 洗涤：用适量纯水或其他溶剂对固体物质进行洗涤，以去除杂质。

3. 干燥：将洗涤后的固体物质放置于干燥器中进行干燥。

六、注意事项1. 温度、搅拌速度等条件需要根据实验结果确定合适值。

2. 操作时需注意安全，避免发生意外事故。

3. 严格控制操作环境中的杂质含量，以保证产物纯度。

七、总结工业结晶是一种重要的化学工艺，在化学、制药、食品等行业都有广泛应用。

在结晶过程中，需要严格控制结晶条件，选择合适的结晶方法，并对产物进行处理，以保证产物的纯度和质量。

同时，在操作过程中需注意安全，避免发生意外事故。

结晶在生产生活中的用途结晶在生产生活中有广泛的用途。

无论是工业生产还是日常生活，结晶都发挥着重要的作用。

下面将从化学、医药、食品、能源和材料等方面详细介绍结晶的用途。

首先，在化学领域，结晶是纯化和分离化学物质的重要方法。

通过结晶，可以将混合物中的杂质分离出来，得到纯净物质。

这在化学实验室中常常用于制备高纯度的化学试剂。

另外，结晶还可以用于固体化学反应的产物的纯化过程。

结晶在化学制造业中也起到决定性作用，如化肥生产中的硝酸铵、硫酸铵等，通过结晶纯化可以提高产品的质量。

其次，在医药领域，结晶是制药工艺中的一道重要工序。

药物的纯化、固态药物的制备以及控制药物的缓释等制药过程都需要借助结晶技术。

结晶在药物制备过程中可以提高产品的纯度和稳定性，从而增强药物的疗效。

同时，结晶还可以控制药物的颗粒大小和形状，改善药物的口感和溶解性，从而提高药物的吸收和利用效率。

第三，在食品加工中，结晶也起到了重要的作用。

结晶在食品中的应用主要是固体葡萄糖、蔗糖、食盐等的生产过程中。

通过结晶可以提高产品的纯度和品质，使其更加适合食用。

此外，结晶还可以改善食品的质地和外观，提高其可储存性和稳定性。

第四，在能源领域，结晶也扮演着重要的角色。

例如，太阳能电池的制备过程中，结晶技术被广泛应用于硅晶片的制备工序中。

通过结晶，可以将硅原料纯化为高纯度的硅晶片，提高太阳能电池的转换效率。

此外，结晶技术还可以应用于岩盐地层的地热能开发中，通过结晶实现地热水的深度净化，提高能源回收效率。

最后，在材料领域，结晶也有着重要的应用。

结晶在金属、合金、无机材料、半导体材料等的生产过程中发挥着重要作用。

通过结晶可以控制材料的晶粒尺寸和分布，调节材料的力学性能、光学性能、电子性能等，从而实现对材料性能的定制化。

综上所述，结晶在生产生活中有着广泛的用途。

无论是在化学、医药、食品、能源还是材料等领域，结晶技术都起到了至关重要的作用。

结晶不仅可以提高产品的纯度和品质，还可以改善产品的性能和效果。