工業(yè)結(jié)晶【稀缺資源，路過(guò)別錯(cuò)過(guò)】

工業(yè)結(jié)晶 概述 結(jié)晶過(guò)程： 固體物質(zhì)以晶體狀態(tài)從蒸汽、溶液或熔融物中析出的過(guò)程。工業(yè)結(jié)晶技術(shù)作為高效的提純、凈化與控制固體特定物理形態(tài)的手段 晶 漿 ： 在 結(jié) 晶 器 中 結(jié) 晶 出 來(lái) 的 晶 體 和 剩 余 的 溶 液( 或熔液 ) 所構(gòu)成的混懸物。母液 ：去除懸浮液中的晶體后剩下的溶液 ( 或熔液 ) 。 結(jié)晶過(guò)程中，含有雜質(zhì)的母液 ( 或熔液 ) 會(huì)以表面粘附和晶間包藏的方式夾帶在固體產(chǎn)品中。用適當(dāng)?shù)娜軇?duì) 固體進(jìn)行洗滌 。結(jié)晶過(guò)程的特點(diǎn) ： 1 ) 能 從 雜 質(zhì) 含 量 相 當(dāng) 多 的 溶 液 或 多 組 分 的 熔 融混 合 物 中 形 成 純 凈 的 晶 體 。 而 用 其 他 方 法 難 以 分離 的 混 合 物 系 ， 采 用 結(jié) 晶 分 離 更 為 有 效 。 如 同 分異構(gòu)體混合物、共沸物系、熱敏性物系等。 2 ) 固 體 產(chǎn) 品 有 特 定 的 晶 體 結(jié) 構(gòu) 和 形 態(tài) ( 如 晶 形 、粒度分布等 ) 。 3 ) 能量消耗少，操作溫度低，對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求不高，三廢排放少，有利于環(huán)境保護(hù)。 4 ) 結(jié)晶產(chǎn)品包裝、運(yùn)輸、儲(chǔ)存或使用都很方便。一、晶體 結(jié)構(gòu)與特性 結(jié)晶過(guò)程有四類 ：溶液結(jié)晶、熔融結(jié)晶、沉淀結(jié)晶和升華結(jié)晶。晶 體 : 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 中 的 質(zhì) 點(diǎn) 元 作 三 維 有 序 規(guī) 則 排 列 的 固 態(tài)物質(zhì)。晶體的自范性 ：如果晶體生長(zhǎng)環(huán)境良好，則可形成有規(guī)則的結(jié)晶多面體（ 晶面） 。晶體具有自發(fā)地生長(zhǎng)成為結(jié)晶多面體的可能性的性質(zhì)，即晶體以平面作為與周?chē)橘|(zhì)的分界面。 晶體的均勻性 ：晶體中每一宏觀質(zhì)點(diǎn)的物理性質(zhì)和化學(xué)組成以及內(nèi)部晶格都相同的特性。晶體的這個(gè)特性保證了工業(yè)生產(chǎn)中晶體產(chǎn)品的高純度。 一、晶體 結(jié)構(gòu)與特性各 向 異 性 ： 晶 體 的 幾 何 特 性 及 物 理 效 應(yīng) 常 隨 方 向 的不同而表現(xiàn)出數(shù)量上的差異的性質(zhì)。晶 格 ： 構(gòu) 成 晶 體 的 微 觀 質(zhì) 點(diǎn) 在 晶 體 所 占 有 的 空 間中按三維空間點(diǎn)陣規(guī)律排列，各質(zhì)點(diǎn)間在力的 作 用下，使 質(zhì)點(diǎn)得以維持在固定的平衡位置 ，彼此 之 間保持一定距離的結(jié)構(gòu)。晶形 ：晶體的宏觀外部形 狀 ， 它 受 結(jié) 晶 條 件 或 所 處的物理環(huán)境的影響比較大，對(duì)于同一種物質(zhì)，即使基 本晶系不變，晶形也可能不同，如六方晶體，它可以是短粗形、細(xì)長(zhǎng)形或帶有六角的薄片狀，甚至旱多棱 針狀。七種晶系晶體按其晶格結(jié)構(gòu)可分為七種晶系 二、晶體的粒度分布 晶體粒度分布 ：不同粒度的晶體質(zhì)量 ( 或粒子數(shù)目 )與粒度的分布關(guān)系，它是晶體產(chǎn)品的一個(gè)重要質(zhì)量指標(biāo)?？捎煤Y分法 ( 或粒度儀 ) 進(jìn)行測(cè)定，篩分結(jié)果標(biāo)繪為 篩下累積質(zhì)量分?jǐn)?shù)與篩孔尺寸 的關(guān)系曲線，并可換算為 累積粒子數(shù)及粒數(shù)密度與粒度 的關(guān)系曲線，簡(jiǎn)便的方法是以中間粒度和變異系數(shù)來(lái)描述粒度分 布。 中間粒度 ( me d i u m s i z e ， MS ) ： 篩下累計(jì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 5 0 時(shí)對(duì)應(yīng)的篩孔尺寸值。 粒度分布曲線二、晶體的粒度分布變異系數(shù) ( c o e f f i c i e n t o f v a r i a t i o n ， c v ) ： 為一統(tǒng)計(jì)量，與 G a u s s i a nG G G 分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差相關(guān)。 %50%16%842)(100rrrCV =rm% 為篩下累積質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 m 的篩孔尺寸。 對(duì)于一種晶體樣品， MS 越大， 平均粒度大，CV值越小，粒度分布越均勻 。 結(jié)晶過(guò)程的相平衡及介穩(wěn)區(qū) 一、 溶解度 液 固 平 衡 : 任 何 固 體 物 質(zhì) 與 其 溶 液 相 接 觸 時(shí) ， 當(dāng) 溶 液 尚未飽和，則固體溶解；當(dāng)溶液恰好達(dá)到飽和，則固體溶解 與析出的量相等，此時(shí)固體與其溶液已達(dá)到相平衡。 溶解度 ：固液相平衡時(shí)，單位質(zhì)量的溶劑所能溶解的固體的質(zhì)量。溶解度的其他單位有：克 / 升溶液、摩爾升溶液、摩爾分?jǐn)?shù)等。 溶解度的影響因素 ：溶質(zhì)及溶劑的性質(zhì)、溫度及壓強(qiáng)。幾種物質(zhì)在水中的溶解度曲線溶解度曲線 特性溶解度曲線 : 溶解度對(duì)溫度之間的關(guān)系曲線。正溶解度特性： 溶解度隨溫度的升高而增加，在溶解過(guò)程中需要吸收熱量的特性。 L 一維生素 C 、L 一精氨酸 逆溶解度特性： 物質(zhì)的溶解度隨溫度升高反而下降，在溶解過(guò)程中放出熱量的特性 。 Na2 S O O O O 4 有一些形成水合物的物質(zhì)，在其溶解度曲線上有折點(diǎn)，對(duì)應(yīng)存在不同水分子數(shù)的水合物之間的 變態(tài)點(diǎn) 。 L一精氨酸 、 46O O O O C 。溶解度曲線 特性溶 解 度 隨 溫 度 變 化 較 大 的 物 質(zhì) 冷 卻 結(jié) 晶 方 法分 離 ； 溶 解 度 隨 溫 度 變 化 較 小 的 物 質(zhì) 蒸 發(fā) 結(jié) 晶法分離。二、 兩組分物系的固液相圖特征一 定 壓 力 下 ， 在 溫 度 和 濃 度 坐 標(biāo) 系 中 兩 組 分 物 系的 固 液 相 圖 可 分 為 四 類 。 反 映 兩 組 分 物 系 的 固 液 相平衡關(guān)系。雙組分低共熔物系固液相圖1 低共熔型曲線 AE和 BE為不同組成混合物的固液平衡線。 低共熔點(diǎn)： 點(diǎn) E的溫度，該點(diǎn)物系完全固化。對(duì)于低共熔物系，只要通過(guò)結(jié)晶即可得到 純物質(zhì)。 雙組分固體溶液物系固液相圖2 固體溶液型 液相結(jié)晶線： 混合物開(kāi)始結(jié)晶的溫度與平衡液相組成之間的關(guān)系曲線。固相熔化線： 混合物開(kāi)始熔融的溫度與固相組成之間的關(guān)系曲 線。 對(duì)固體溶液物系，必須經(jīng) 過(guò)多級(jí)固液平衡才能達(dá)到所要求的產(chǎn)品純度。 溶劑化合物熔化為同組成液相的物系固液相圖3 化合物形成型 對(duì)于雙組分物系，可能生成一種或多種溶劑化 合物。 CaCl 2 一 H H H H 2 O O O O CaCl 2 6H 2O 固相溶劑化合物能與 同樣組成的液相建立平衡關(guān)系 多晶型的雙組分低共熔型物系固液相圖4 晶型轉(zhuǎn)變型三、 沉淀過(guò)程的溶度積原理 溶度積 K c : 表示電解質(zhì)在溶液中溶解度的大小。電解質(zhì)在溶液中存在著解離平衡 + + xyyx y Yx XYX若理想溶液且達(dá)到溶解平衡時(shí)，則有 yxxyc YXK += 分別為陽(yáng)離子和陰離子的濃度。 溶度積的大小與電解質(zhì)和溶劑的類型有關(guān)。 同離子效應(yīng) ：增加溶液中電解質(zhì)的正離子（或負(fù)離子）濃度，會(huì)導(dǎo)致電解質(zhì)溶解度的下降的現(xiàn)象。 四、溶液的過(guò)飽和與介穩(wěn)區(qū) 飽 和 溶 液 ： 濃 度 恰 好 等 于 溶 質(zhì) 的 溶 解 度 ， 即 達(dá)到固液相平衡時(shí)的溶液。過(guò)飽和溶液 ：含有超過(guò)飽和量的溶質(zhì)的溶液。 過(guò)飽和度 ： 同一溫度下，過(guò)飽和溶液與飽和溶液的濃度差 。溶液的過(guò)飽和度是結(jié)晶過(guò)程的推動(dòng)力。 將一個(gè)完全純凈的溶液在不受任何擾動(dòng) ( 無(wú)攪拌，無(wú)振蕩) 及任何刺激 ( 無(wú)超聲波等作用 ) 的條件下，緩慢降溫，就可以得到過(guò)飽和溶液。但超過(guò)一定限度后，澄清的過(guò)飽和溶液就會(huì)開(kāi)始自發(fā)析出晶 核。 四、溶液的過(guò)飽和與介穩(wěn)區(qū)溶液的過(guò)飽和與超溶解度曲線正溶解度特性的 溶解度曲線 超溶解度曲線 結(jié)晶過(guò)程應(yīng)盡量控制在介穩(wěn)區(qū)內(nèi)進(jìn)行 ， 以得到平均粒度較大的結(jié)晶產(chǎn)品 ，避免產(chǎn)生過(guò)多晶核而影響最終產(chǎn)品的粒度。 穩(wěn)定區(qū)不可能進(jìn)行結(jié)晶介穩(wěn)區(qū) 不會(huì)自發(fā)地產(chǎn)生晶核。 不穩(wěn)區(qū) 能自發(fā)產(chǎn)生晶核 。結(jié)晶 過(guò)程的動(dòng)力學(xué) 一、 結(jié)晶成核動(dòng)力學(xué)晶核 : 過(guò)飽和溶液中新生成的微小晶體粒子，是晶體生長(zhǎng)過(guò)程的核心。 晶核的大小粗估為數(shù)十納米至幾微米。 晶胚 : 在晶核形成之初，快速運(yùn)動(dòng)的溶質(zhì)質(zhì)點(diǎn)相互碰撞結(jié)合成的線體單元，線體單元增大到一定限度后粒子。 晶胚極不穩(wěn)定 。晶胚 生長(zhǎng)到足夠大，能與溶液建立熱力學(xué)平衡時(shí)稱之為 晶核 成核方式可分為初級(jí)成核和二次成核兩類。 結(jié)晶 過(guò)程的動(dòng)力學(xué)1 初 級(jí) 成 核 ： 在 沒(méi) 有 晶 體 存 在 的 條 件 下 自 發(fā) 產(chǎn) 生晶核的過(guò)程。初級(jí)成核分為非均相和均相初級(jí)成核。均相初級(jí)成核 ：潔凈的過(guò)飽和溶液進(jìn)入介穩(wěn)區(qū)時(shí)，還 不 能 自 發(fā) 地 產(chǎn) 生 晶 核 ， 只 有 進(jìn) 入 不 穩(wěn) 區(qū) 后 ， 溶 液才 能 自 發(fā) 地 產(chǎn) 生 晶 核 。 這 種 在 均 相 過(guò) 飽 和 溶 液 中 自發(fā)產(chǎn)生晶核的過(guò)程。均相初級(jí)成核速率：)( l n3 1 6e x p 233 23 STk VAN mP =A 指 前 因 子 ； Vm 摩 爾 體 積 ； k Bo l t z ma n n 常 數(shù) ； T 絕對(duì)溫度； 表面張力。 *CCCS =比飽和度結(jié)晶 過(guò)程的動(dòng)力學(xué)初級(jí)成核過(guò)程中晶核的 臨界粒徑 與過(guò)飽和度間有關(guān) SkVd mc l n2=在過(guò)飽和溶液中，只有大于臨界粒徑的晶核才能生存 并繼續(xù)生長(zhǎng)，小于此值的粒子則會(huì)溶解消失。 非 均 相 初 級(jí) 成 核 ： 在 工 業(yè) 結(jié) 晶 器 中 發(fā) 生 均 相 初 級(jí) 成 核的 機(jī) 會(huì) 比 較 少 ， 實(shí) 際 上 溶 液 中 有 外 來(lái) 固 體 物 質(zhì) 顆 粒 ，如 大 氣 中 的 灰 塵 或 其 他 人 為 引 入 的 固 體 粒 子 ， 在 非 均相 過(guò) 飽 和 溶 液 中 自 發(fā) 產(chǎn) 生 晶 核 的 過(guò) 程 。 這 些 外 來(lái) 雜 質(zhì)粒 子 對(duì) 初 級(jí) 成 核 過(guò) 程 有 誘 導(dǎo) 作 用 ， 非 均 相 成 核 可 在 比均相成核更低的過(guò)飽和度下發(fā)生。結(jié)晶 過(guò)程的動(dòng)力學(xué)初級(jí)成核速率與過(guò)飽和度的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式：apP cKN =K K K K p 速率常數(shù)； c 過(guò)飽和度； a 成核指數(shù) , 一般 a 2 。 初 級(jí) 成 核 速 率 較 大 ， 對(duì) 過(guò) 飽 和 度 變 化 非 常 敏 感 ， 很 難將 其 控 制 在 一 定 的 水 平 。 除 了 超 細(xì) 粒 子 制 造 外 ， 一 般 結(jié)晶過(guò)程都要盡量避免初級(jí)成核的發(fā)生。2 二 次 成 核 ： 在 已 有 晶 體 的 條 件 下 產(chǎn) 生 晶 核 的 過(guò) 程 。二次成核的機(jī)理主要有流體剪應(yīng)力成核和接觸成核。 剪 應(yīng) 力 成 核 ： 當(dāng) 過(guò) 飽 和 溶 液 以 較 大 的 流 速 流 過(guò) 正 在 生 長(zhǎng)中的晶體表面時(shí)，在流體邊界層存在的剪應(yīng)力能將一些附著于晶體之上的粒子掃落，而成為新的晶核。結(jié)晶 過(guò)程的動(dòng)力學(xué)接 觸 成 核 ： 當(dāng) 晶 體 與 其 他 固 體 物 接 觸 時(shí) 所 產(chǎn) 生 的 晶 體 表面的碎粒。在過(guò)飽和溶液中，晶體只要與固體物進(jìn)行能量 很低的接觸，就會(huì)產(chǎn)生大量的微粒。在 工 業(yè) 結(jié) 晶 器 中 ， 晶 體 與 攪 拌 槳 、 器 壁 間 的 碰 撞 ， 以 及晶體與晶體之間的碰撞都有可能發(fā)生接觸成核。接觸成核的幾率往大于剪應(yīng)力成核 。二次成核速率的影響因素 : 溫度、過(guò)飽和度、晶體的粒度與硬度、攪拌槳的材質(zhì)等。 描述二次成核速率經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式： ijhb GMNKN =0 0h 4 、 0.5I 3 、 0.4j 2 N為攪拌強(qiáng)度，如轉(zhuǎn)速或攪拌槳葉端線速； MT 懸浮液密度； G G G G 晶體的生長(zhǎng)速率 結(jié)晶 過(guò)程的動(dòng)力學(xué)二、 結(jié)晶生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)1 晶體生長(zhǎng)機(jī)理 在 過(guò) 飽 和 溶 液 中 已 有 晶 體 形 成 （ 加 入 晶 種 ） 后 ， 以 過(guò)飽和度為推動(dòng)力，溶質(zhì)質(zhì)點(diǎn)會(huì)繼續(xù)一層層地在晶體表面有 序排列，晶體將長(zhǎng)大的過(guò)程。晶體生長(zhǎng)過(guò)程有三步 ：1 ） 待 結(jié) 晶 溶 質(zhì) 借 擴(kuò) 散 作 用 穿 過(guò) 靠 近 晶 體 表 面 的 靜 止 液層，從溶液中轉(zhuǎn)移至晶體表面。2 ） 到 達(dá) 晶 體 表 面 的 溶 質(zhì) 嵌 人 晶 面 ， 使 晶 體 長(zhǎng) 大 ， 同 時(shí)放出結(jié)晶熱。3 ）放出來(lái)的結(jié)晶熱傳導(dǎo)至溶液中。 結(jié)晶 過(guò)程的動(dòng)力學(xué)2 結(jié)晶生長(zhǎng)速率 大多數(shù)溶液結(jié)晶時(shí) , 晶體生長(zhǎng)過(guò)程為溶質(zhì)擴(kuò)散控制，晶體的生長(zhǎng)速率 G G G G 為： kg 生長(zhǎng)速率常數(shù) ckG g =對(duì)溶質(zhì)擴(kuò)散與表面反應(yīng)共同控制的結(jié)晶生長(zhǎng)過(guò)程， 其生長(zhǎng)速率常用經(jīng)驗(yàn)公式估算。 gg cKG =K gK K K 晶體總生長(zhǎng)速率常數(shù) K gK K K 與物系的性質(zhì)、溫度、攪拌等因素有關(guān)。 g 生長(zhǎng)指數(shù) 結(jié)晶 過(guò)程的動(dòng)力學(xué) L定 律 : 大 多 數(shù) 物 系 ， 懸 浮 于 過(guò) 飽 和 溶 液 中 的 幾何相似的同種晶體都以相同的速率生長(zhǎng) ，即晶 體 的生長(zhǎng)速率與原晶粒的初始粒度無(wú)關(guān)。 但某些物系，晶體生長(zhǎng)速率不 服 從 L定 律 ， 而是與粒度的大小相關(guān) , 如鉀礬水溶液。結(jié)晶生長(zhǎng)分散現(xiàn)象 : 在同一過(guò)飽和度下，相同粒度的同種晶體卻以不同的速率生長(zhǎng)的現(xiàn)象。晶核的生長(zhǎng) 常常呈現(xiàn)這種行為，因此在超微粒子的生產(chǎn)中要注意它的影響。 結(jié)晶 過(guò)程的動(dòng)力學(xué)3 結(jié)晶物理環(huán)境對(duì)晶體生長(zhǎng)過(guò)程的影響 環(huán)境條件的改變會(huì)導(dǎo)致最終結(jié)晶產(chǎn)品的 外觀形態(tài)和晶型 的改變，原因是不同的環(huán)境條件對(duì)晶體各個(gè)晶面生長(zhǎng)速率的影響不同。 結(jié)晶過(guò)程中，晶面生長(zhǎng)速率的影響因素有兩類， 1)晶體內(nèi)部單元對(duì)晶面的各種 應(yīng) 力 ； 它 是 由 晶 體 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu)決定的，一般不易改變。2)晶面與周?chē)h(huán)境的各種作用 ， 如 界 面 粘 度 、 界 面 張 力 、表面能、界面分子對(duì)周?chē)h(huán)境中分子的作用力等。在實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)中較易改變和控制的。最有效和簡(jiǎn)便的手段是改變?nèi)軇┗蛲Y(jié)晶母液中加入某些 特定的添加劑。溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備一 . 溶液結(jié)晶過(guò)程 溶液結(jié)晶 : 晶體從過(guò)飽和的溶液中析出的過(guò)程。 溶液結(jié)晶類型 : 冷卻結(jié)晶法、蒸發(fā)結(jié)晶法、真空冷卻結(jié)晶法、鹽析 ( 溶析 ) 結(jié)晶法、反應(yīng)結(jié)晶法。 1.冷卻結(jié)晶 : 通過(guò)冷卻降溫使溶液變成過(guò)飽和，基本上不去除溶劑過(guò)程。適 用 于 溶 解 度 隨 溫 度 的 降 低 而 顯 著 下 降 的物系。溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備冷卻結(jié)晶方法 ：自然冷卻、間壁換熱冷卻和直接接觸冷卻。 自然冷卻法 ：將熱的結(jié)晶溶液置于的結(jié)晶釜中，靠大氣自然冷卻而降溫結(jié)晶。特點(diǎn) : 產(chǎn)品純度較低，粒度分布不均，易發(fā)生結(jié)塊現(xiàn)象 。 設(shè)備所占空間大，容積生產(chǎn)能力較低。但結(jié)晶過(guò)程設(shè)備造價(jià)低。 間壁換熱冷卻結(jié)晶： 典型的內(nèi)循環(huán)式，冷卻量由夾套換熱器傳遞。換熱面積的較小，換熱量不大。溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備內(nèi) 循環(huán) 式間 壁冷 卻結(jié) 晶器外循環(huán)式結(jié)晶器傳熱系數(shù)較大，換熱面積可變，但必須選用合適的循環(huán)泵，以避免懸浮晶體的磨損破碎。溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備外循環(huán)式間壁冷卻結(jié)晶器溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備外循 環(huán)式 間壁 冷卻結(jié) 晶器 2間 壁 換 熱 冷 卻 結(jié) 晶過(guò)程的主要困難：在 冷 卻 表 面 上 常 會(huì)有 晶 體 結(jié) 出 ， 稱 為晶 疤 或 晶 垢 ， 使 冷卻效果下降。直接接觸冷卻結(jié)晶 ：通過(guò)冷卻介質(zhì)與熱母液的直接混合而達(dá)到冷卻結(jié)晶的過(guò)程。冷卻介質(zhì)有空氣、與結(jié)晶溶液不互溶的碳?xì)浠衔锖蛯Ｓ玫囊簯B(tài)冷凍劑。 冷卻介質(zhì)可能對(duì)結(jié)晶產(chǎn)品產(chǎn)生污染，選用的冷卻介質(zhì)不能與結(jié)晶母液中的溶劑互溶或 者雖互溶但應(yīng)易于分離。 溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備2. 蒸 發(fā) 結(jié) 晶 : 使 溶 液 在 常 壓 或 減 壓 下 蒸 發(fā)濃縮而達(dá)到過(guò)飽和的結(jié)晶過(guò)程。適 用 于 溶 解 度 隨 溫 度 降 低 而 變 化 不 大 或具 有 逆 溶 解 度 特 性 的 物 系 。 對(duì) 晶 體 的 粒 度不 能 有 效 的 加 以 控 制 。 消 耗 的 熱 能 較 多 ，加熱面問(wèn)題也給操作帶來(lái)困難。 蒸 發(fā) 結(jié) 晶 器 常 在 真 空 度 不 高 的 減 壓 下 操作 。 降 低 操 作 溫 度 ， 以 利 于 熱 敏 性 產(chǎn) 品 的穩(wěn)定，并減少熱能損耗。溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備3.真 空 絕 熱 冷 卻 結(jié) 晶 ： 使 溶 劑 在 真 空 下 閃急蒸發(fā)而使溶液絕熱冷卻的結(jié)晶法。適 用 于 具 有 正 溶 解 度 特 性 而 溶 解 度 隨 溫度的變化率中等的物系。操 作 原 理 ： 把 熱 濃 溶 液 送 入 絕 熱 保 溫 的 密閉 結(jié) 晶 器 中 ， 器 內(nèi) 維 持 較 高 的 真 空 度 ， 由 于對(duì) 應(yīng) 的 溶 液 沸 點(diǎn) 低 于 原 料 液 溫 度 ， 溶 液 閃 急蒸 發(fā) 而 絕 熱 冷 卻 到 與 器 內(nèi) 壓 強(qiáng) 相 對(duì) 應(yīng) 的 平 衡溫度。溶 液 通 過(guò) 蒸 發(fā) 濃 縮 及 冷 卻 兩 種 效 應(yīng) 來(lái) 產(chǎn) 生過(guò)飽和度。溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備特點(diǎn) ：主體設(shè)備結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，無(wú)換熱面，操作比較穩(wěn)定，不存在晶垢妨礙傳熱 的問(wèn)題。 溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備4 . 鹽析 ( 溶析 ) 結(jié)晶鹽 析 ( 溶 析 ) 結(jié) 晶 ： 向 溶 液 中 加 入 某 些 物 質(zhì) ， 以 降 低溶質(zhì)在原溶劑中的溶解度，產(chǎn)生過(guò)飽和度的方法。鹽 析 劑 的 要 求 ： 能 溶 解 于 原 溶 液 中 的 溶 劑 ， 但 不（很少）溶解被 結(jié) 晶 的 溶 質(zhì) ， 而 且 溶 劑 與 鹽 析 劑 的 混合物易于分離 ( 用蒸餾法 ) 。Na Cl 是一種常用的鹽析劑 ， 如 在 聯(lián) 合 制 堿 法 中 ， 向低 溫 的 飽 和 氯 化 銨 母 液 中 加 入Na Cl ， 利 用 同 離 子 效應(yīng)，使母液中的 氯 化 銨 盡 可 能 多 地 結(jié) 晶 出 來(lái) ， 以 提 高結(jié)晶收率。溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備溶 析 結(jié) 晶 ： 向 溶 液 中 加 入 其 他 的 溶 劑 使 溶 質(zhì) 析 出 的過(guò)程。如 使 不 溶 于 水 的 有 機(jī) 物 質(zhì) 從 可 溶 于 水 的 有 機(jī) 溶 劑 中結(jié) 晶 出 來(lái) ， 此 時(shí) 加 入 酌 量 的 水 于 溶 液 中 。 制 藥 行 業(yè)中 ， 常 向 含 有 醫(yī) 藥 物 質(zhì) 的 水 溶 液 中 加 入 某 些 有 機(jī) 溶 劑( 如低碳醇、酮、酰胺類等 ) 的方法使產(chǎn)物結(jié)晶出來(lái)。特 點(diǎn) ： 結(jié) 晶 溫 度 較 低 ， 對(duì) 熱 敏 性 物 質(zhì) 的 結(jié) 晶 有 利 ；一 般 雜 質(zhì) 在 溶 劑 與 鹽 析 劑 的 混 合 物 中 有 較 高 的 溶 解度 ， 以 利 于 提 高 產(chǎn) 品 的 純 度 ； 與 冷 卻 法 結(jié) 合 ， 可 提 高結(jié)晶收率 。需 要 回 收 設(shè) 備 來(lái) 處 理 結(jié) 晶 母 液 ， 以 回 收 溶 劑 和 鹽 析劑 。溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備5 反應(yīng)結(jié)晶 氣體與液體或液體與液體之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以產(chǎn)生固體沉淀，固體的析出是由于反應(yīng)產(chǎn)物在液相中的濃度超過(guò)了飽和濃度或構(gòu)成產(chǎn)物的各離子的濃度超過(guò)了溶度 積的結(jié)果。 反應(yīng)結(jié)晶過(guò)程可分為反應(yīng)和結(jié)晶兩步，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)產(chǎn)物的濃度增大并達(dá)到過(guò)飽和，在溶液中產(chǎn)生晶核并逐漸長(zhǎng)大為較大的晶體顆粒。 反應(yīng)結(jié)晶產(chǎn)生的固體粒子一般較小。要想獲得符合粒度分布要求的晶體產(chǎn)品，必須小心控制溶液的過(guò)飽和度，如將反應(yīng)試劑適當(dāng)稀釋或適當(dāng)延長(zhǎng)沉淀時(shí)間。 溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備二、 典型的溶液結(jié)晶器強(qiáng) 迫 外 循 環(huán) 結(jié) 晶 器 、 流 化 床 結(jié) 晶 器 、DTB結(jié)晶器等。1 強(qiáng)迫外循環(huán)結(jié)晶器結(jié) 晶 器 可 用 于 間 接 冷 卻 法 、 蒸 發(fā) 法 及 真空冷卻法結(jié)晶過(guò)程。特 點(diǎn) ： 生 產(chǎn) 能 力 很 大 ， 泵 所 需 的 壓 頭 較高 ， 循 環(huán) 晶 漿 中 晶 體 與 葉 輪 之 間 的 接 觸 成核 速 率 較 高 。 循 環(huán) 量 較 低 ， 產(chǎn) 品 平 均 粒 度較小 ， 粒度分布較寬 。 溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備2 流化床型結(jié)晶器 特 點(diǎn) ： 過(guò) 飽 和 度 產(chǎn) 生 的 區(qū) 域 與 晶 體 成 長(zhǎng)區(qū) 分 別 設(shè) 置 在 結(jié) 晶 器 的 兩 處 ， 循 環(huán) 液 中 基本 上 不 含 晶 粒 ， 從 而 避 免 發(fā) 生 葉 輪 與 晶 體間 的 接 觸 成 核 現(xiàn) 象 ， 結(jié) 晶 室 的 粒 度 分 級(jí) 作用 ，使這種結(jié)晶器所生產(chǎn)的 晶體大而均勻 。生 產(chǎn) 能 力 受 到 限 制 ， 必 須 限 制 液 體 的 循環(huán) 速 度 及 懸 浮 密 度 ， 把 結(jié) 晶 室 中 懸 浮 液 的澄 清 界 面 限 制 在 循 環(huán) 泵 的 入 口 以 下 ， 以 防止母液中挾帶明顯數(shù)量的晶體。溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備流化床型結(jié)晶器溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備流化床型結(jié)晶器溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備3. DTB型結(jié)晶器具有導(dǎo)流桶及擋板的結(jié)晶器的簡(jiǎn)稱。晶漿內(nèi)循環(huán)結(jié)晶器。 用于真空冷卻法、蒸發(fā)法、直接接觸冷凍法以及反應(yīng)結(jié)晶法等多種結(jié)晶操作。 性 能 優(yōu) 良 ， 生 產(chǎn) 強(qiáng) 度 高 ， 能 產(chǎn) 生 粒 度 達(dá) 600