隨著工業界對工業結晶技術了解程度的加深，越來越多的企業想通過結晶這個手段來提高自己產品的品質。所以本文側重介紹對于某一特定體系，如何進行工業結晶過程的設計。以便使企業和科研單位溝通更有共同語言，利于交流。

       結晶工藝當前的狀況

因為雖然工業結晶技術受到前所未有的重視，市場日益需要對工業結晶及后續過程進行開發、優化、控制和管理，但遺憾的是，至今為止還沒有一個系統的設計程序和理想的控制模型來實現前述的目標，目前還是停留在一個藝術狀態（工藝開發水平的高低與進行工藝開發技術人員的水平有著直接的關系），隨著行業上對工業結晶過程的了解逐漸加深，必然會從藝術走向科學。我這里用藝術和科學兩個詞主要是想用來表示藝術是和從事藝術的水平有關，而且一般沒有重現性。而科學則不同，由于對于其內部規律有了整體的了解和深刻的認識，所開發出的工藝過程具有重現性，達到優化的目的。從某種程度來說，精餾過程就可以說基本上達到了“科學”的程度。

      結晶過程到底能解決什么問題

 鑒于目前工業結晶的水平還處在“藝術”階段，所以對于某一特定產品就需要針對該產品進行相關的理論和實驗研究。整個開發過程，最重要的是明確研究目標，即主要想解決什么問題，不是所有問題都能通過結晶這個方法來解決。你是想提高產品的粒度？還是想提高產品的純度？還是想降低能耗？還是想要特定的晶體形狀？還是某種晶型？是想使粒度分布更集中還是相反？是想增大產品在某種溶劑中的溶解速度還是減緩其溶解速度？防結塊？～～～～

以上問題大部分都可以通過結晶過程來解決。簡言之，結晶過程開發的主要目的是晶體產品的質量和能耗的優化。以最小的成本來生產出滿足要求的產品。晶體產品的質量包括：粒度及粒度分布、純度、晶型、晶形等。由這些性質所產生的附帶問題就可以由結晶工藝的優化而提前解決之。比如粒度過小、分布較寬一般會導致過濾困難、母液夾帶多，雜質含量高，能耗大等問題。晶型的不同會導致一些性質的變化，尤其是醫藥領域，同一種化學組成的藥物可能由于晶型的不同而導致藥效的不同。晶體形狀對產品的后處理影響也很大。會影響產品的粒度及流動性等方面。

結晶工藝開發主要包括哪些內容？

 

結晶過程開發主要關注以下內容：1、所研究體系的物理及化學特性；2、結晶方式；3、結晶操作方式及結晶器的類型。

1、體系的性質

體系的物質性質包括物質的穩定性、毒性、溶解度、過飽和度、密度、粘度、比熱、結晶熱等；

2、結晶方式

結晶過程設計復雜，其原因就是整個過程涉及的變量較多，自由度大。從結晶溶劑、添加劑的選擇等物系本身的化學性質到結晶方式、結晶器的形式的選擇，再到結晶器的結構、大小、流體力學、換熱器的結構、形式、泵及攪拌槳等等。

這里主要介紹一下對于特定的體系如何選擇合適的結晶方式，是溶液結晶還是熔融結晶？是蒸發結晶、冷卻結晶、真空冷卻結晶？以下判據可用來指導選擇合適結晶方式，但也不能拘泥于這個標準，根據具體情況適當變通：（參考文獻：Kramer, H.J.M., S.K. Bermingham and G.M. van Rosmalen (1999). Desing of industrial crystallisers for a required product quality. J. Crystal Growth.）

 

3、操作方式及結晶器的類型

 結晶器類型各種各樣，在工業上得到廣泛應用的主要是如下三種：強制循環型（FC）、導流筒擋板攪拌型（DTB）和Oslo型結晶器。各種類型結晶器內的停留時間、成核速率和平均粒徑對應規律大致如下圖所示，這對我們進行結晶器類型的選擇和結構設計提供了一個粗略指南。

 

這主要是指連續合適間歇？根據產品的產量和企業的具體情況選擇合適的操作方式。針對操作方式和產品的具體質量指標確定合適的結晶器類型并進行結晶器的結構設計。

---

本文來源天津科技大學王彥飛，由化工小陽整理

版權聲明

免責聲明：文章版權歸原作者所有。