結(jié)晶的定義終極版

TOC\o"1-5"\h\z（一） 大批結(jié)晶的概念 21、 結(jié)晶的定義: 2\o"CurrentDocument"2、 結(jié)晶的特點(diǎn): 2\o"CurrentDocument"3、 結(jié)晶的分類： 24、 結(jié)晶過程4個(gè)階段....2（二） 過飽和溶液 21、 過飽和溶液 2\o"CurrentDocument"2、 溶解度定義： 2\o"CurrentDocument"3、 溶解度作用： 2\o"CurrentDocument"3、工業(yè)結(jié)晶方法: 2（三） 成核 21、 成核過程分類 22、 影響接觸成核的因素23、 影響初級(jí)成核的因素24、 均相成核與非均相成核\o"CurrentDocument"的判別 2（四）成批結(jié)晶條件下的晶體生長(zhǎng) 21、 單晶法和大批結(jié)晶法22、 粒度分布的矩量方程（堆積密度） 33、 懸浮密度： 3\o"CurrentDocument"4、 晶面消長(zhǎng)律 35、 Kossel與Strauski理論\o"CurrentDocument"（理想晶體模型） 3（五）重結(jié)晶 31、 重結(jié)晶定義： 32、 重結(jié)晶發(fā)生的原因：33、 重結(jié)晶對(duì)產(chǎn)品的影響： 3\o"CurrentDocument"4、 重結(jié)晶應(yīng)用： 35、 結(jié)晶物質(zhì)及產(chǎn)品的主要\o"CurrentDocument"性質(zhì) 3\o"CurrentDocument"6、 堆密度 3\o"CurrentDocument"7、 結(jié)塊性: 3（六）溶液結(jié)晶過程與設(shè)備.31、 DTB型結(jié)晶器 32、 DTB結(jié)晶器優(yōu)點(diǎn) 33、 分批結(jié)晶與連續(xù)結(jié)晶操\o"CurrentDocument"作比較 34、 間歇結(jié)晶優(yōu)缺點(diǎn).......3\o"CurrentDocument"5、連續(xù)結(jié)晶優(yōu)點(diǎn) 4\o"CurrentDocument"6、 連續(xù)結(jié)晶缺點(diǎn) 4\o"CurrentDocument"7、 分批結(jié)晶器操作 48、 冷卻速率對(duì)及加入晶種對(duì)結(jié)晶操作的影響 49、 晶種質(zhì)量粒度和產(chǎn)品質(zhì)量粒度的關(guān)系 410、 連續(xù)結(jié)晶器的操作..411、 連續(xù)結(jié)晶過程中采取\o"CurrentDocument"的措施 4\o"CurrentDocument"12、 細(xì)晶消除 413、 細(xì)晶消除的好處......4\o"CurrentDocument"14、 細(xì)晶消除方法 515、 結(jié)晶器模型放大方法\o"CurrentDocument"條件為： 5（七）熔融結(jié)晶過程與設(shè)備..51、 熔融結(jié)晶過程與設(shè)備52、 熔融結(jié)晶的基本操作模\o"CurrentDocument"式三種方式 5\o"CurrentDocument"3、 提純手段 54、 傾斜塔結(jié)晶器 5一次成核均相成核一次成核均相成核非均相成核（一）大批結(jié)晶的概念1、 結(jié)晶的定義：結(jié)晶是固體物質(zhì)以晶體狀態(tài)從蒸汽、液體或熔融物中析出的過程。結(jié)晶過程就是將我們需要的產(chǎn)品從一個(gè)復(fù)雜的混合體系中分離并提純的過程。2、 結(jié)晶的特點(diǎn)：能從雜質(zhì)相當(dāng)多的溶液或者多組元的熔融混合物中分離出高純或超純的晶體。許多用其他分離方法難以分離的物系，用結(jié)晶法效果很好，并且耗能較低.3、 結(jié)晶的分類:結(jié)晶方式主要可以分成，冷卻結(jié)晶、蒸發(fā)結(jié)晶、反應(yīng)結(jié)晶、鹽析結(jié)晶、熔融結(jié)晶這么幾大類。實(shí)際生產(chǎn)中具體選擇哪種方式更加合適主要取決于物系本身的性質(zhì)，還有生產(chǎn)要求。4、 結(jié)晶過程4個(gè)階段1、 過飽和溶液或過冷熔體的形成（過飽和度）2、 晶核的出現(xiàn)（晶體成核速率）3、 晶體的生長(zhǎng)（晶體生長(zhǎng)速率）4、 再結(jié)晶過程（二）過飽和溶液1、 過飽和溶液過飽和溶液是晶體生長(zhǎng)的推動(dòng)力，所以要得到我們所期望的晶體產(chǎn)品，首先就要使溶液達(dá)到過飽和狀態(tài)。幾個(gè)基本概念：1、溶解度曲線2、超溶解度曲線3、介穩(wěn)區(qū)寬度2、 溶解度定義：溶解度最常用的單位是100份的溶劑中溶解多少份的無水物質(zhì)。物質(zhì)溶解度與它的化學(xué)性質(zhì)，溶劑的性質(zhì)及溫度有關(guān)。一定的物質(zhì)在一定溶劑中的溶解度主要是隨溫度的變化。3、 溶解度作用：1、 結(jié)晶過程的產(chǎn)量決定于固體與其溶液之間的相平衡關(guān)系。2、 物質(zhì)的溶解度特征對(duì)選擇結(jié)晶方法有相當(dāng)大的影響（大小、變化趨勢(shì)）。3、 工業(yè)結(jié)晶方法：<1>dc/dt大冷卻法1） 自然冷卻：冷卻速度慢、大晶體、純度不高2） 間壁冷卻：晶疤或晶垢3） 直接接觸冷卻：晶體細(xì)小<2>dc/dt小或<0-蒸發(fā)法：加熱面結(jié)垢<3>dc/dt中等一真空冷卻法：無換熱面<4>鹽析法：如①NaCl加入到飽和NH4C1母液中②乙醇溶劑加入到水溶液中③酰胺類物質(zhì)加入到NaCl或Na2CO3溶液中<5>反應(yīng)結(jié)晶法重鈣制磷酸二氫鉀：CaH2PO4+K2SO4eCaSO4'H2O+KH2PO4 2 2（三）成核1、成核過程分類'晶塵成核表觀二次成核〈聚晶成核、宏觀磨損'表面脫落真正二次成核］雜質(zhì)濃度梯度、邊界層理論晶體 晶體接觸成核〈晶體 攪拌器晶體一一結(jié)晶器壁、流體剪切成成核2、 影響接觸成核的因素（1） 晶體:粒度、硬度、光滑度（2） 攪拌漿:材質(zhì)、碰撞頻率、碰撞能量（3） 過飽和度：無機(jī)物（每次接觸產(chǎn)生的晶核量與過飽和度成正比）、有機(jī)物（B與1/lnS成正比）（4）其它：添加劑（影響晶體形狀、表面光滑度）3、 影響初級(jí)成核的因素（1） 溫度（根據(jù)成核理論，介穩(wěn)區(qū)寬度和成核速率對(duì)溫度的關(guān)系還原成誘導(dǎo)時(shí)間對(duì)溫度的關(guān)系，介穩(wěn)區(qū)寬度隨平衡溶液飽和溫度的提高而減小，相應(yīng)成核速率應(yīng)增大）（2） 雜質(zhì)（3） 溶液的熱歷程（過熱度、過熱時(shí)間）（4） 過飽和速率（5） 機(jī)械作用（6） 外加場(chǎng)4、 均相成核與非均相成核的判別（1） 非均相成核的晶核生成速率與溶液的過飽和度間通常沒有明顯的關(guān)系（2） 非均相成核與熱處理關(guān)系較大，若將溶液預(yù)先過熱對(duì)成核速率有重大影響，就意味著在新相形成中固體雜質(zhì)起著重要的作用（四）成批結(jié)晶條件下的晶體生長(zhǎng)1、單晶法和大批結(jié)晶法（1） 單晶法用途：晶體生長(zhǎng)機(jī)制及生長(zhǎng)速度結(jié)晶面的前進(jìn)速度結(jié)晶長(zhǎng)度的變化速度（2） 大批結(jié)晶法用途：裝置設(shè)計(jì)與操作條件的確定溶液濃度的變化速率測(cè)定晶體粒度分布2、粒度分布的矩量方程（堆積密度）n=n0expl-—IG定義n與x的規(guī)范化j階矩為xnxjdxR=0jJ"nxjdx0設(shè)j=0至j=3，積分上式得：H0=1-exp(-x)H1=1-(1+x)exp(-xp2=1-(1+x+x2/2)exp(-x)H3=1-(1+x+x2/2+x3/5)exp(-x)3、懸浮密度：?jiǎn)挝惑w積晶漿中全部粒度范圍內(nèi)晶體質(zhì)量的總和M—kpJ"nLdL—6kpn0\GtJ4微分質(zhì)量分布dr dM（x）13exp（）dxdx6主粒度LD（圖）微分質(zhì)量分d（dMdL\dL中晶體質(zhì)量占主要份數(shù)的粒度|—0——求解~>L=3G4、晶面消長(zhǎng)律2、 工業(yè)上，利用重結(jié)晶制取較純的物質(zhì)。5、 結(jié)晶物質(zhì)及產(chǎn)品的主要性質(zhì)結(jié)晶物質(zhì)的物理化學(xué)特性有：密度、吸濕性、結(jié)塊能力、晶形、晶體的粒度分布、化學(xué)活性、產(chǎn)品純度、堆密度、流動(dòng)性6、 堆密度定義：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)所能承裝晶體的質(zhì)量。一、 影響因素：1、晶體的粒度分布2、晶體的形狀二、 作用:這個(gè)指標(biāo)對(duì)物質(zhì)的貯存和運(yùn)輸具有重大的意義。7、 結(jié)塊性：結(jié)塊性是物質(zhì)從松散狀態(tài)轉(zhuǎn)為團(tuán)塊或整體的一種性質(zhì)。一、 產(chǎn)生原因:1、粒子間在壓力下附著在一起。2、 吸濕性強(qiáng)的物質(zhì)在晶體表面形成液膜，從而使晶體之間產(chǎn)生晶橋。3、 含結(jié)晶水多的晶體由于溫度變化使晶體發(fā)生溶解、結(jié)晶的過程，從而結(jié)塊。二、 解決方法：1、設(shè)法降低吸濕性。2、使用不同的添加劑來影響貯存過程中生成的晶橋強(qiáng)度。3、 改進(jìn)晶形。4、將晶體的顆粒做大。（六）溶液結(jié)晶過程與設(shè)備1、DTB型結(jié)晶器DTB型結(jié)晶器是5。年代出現(xiàn)的一料效能較高的結(jié)晶舞,首先用于氧化鉀的生產(chǎn)，后為化工、食品、制藥等工業(yè)部門所廣泛采用.統(tǒng)過多年運(yùn)行的考察，證明這種冥式的結(jié)晶器性能良好，能生產(chǎn)敦大的晶粒（粒度可達(dá)600~1200Mm）,生產(chǎn)強(qiáng)度較高「器內(nèi)不易結(jié)晶疤。它已成為連續(xù)結(jié)晶器的主要型式之一,可用于線性生長(zhǎng)速率較小的晶面在最終的晶體形態(tài)中將變得更大，較大生長(zhǎng)速率的晶面將越來越小5、Kossel與Strauski理論（理想晶體模型）假設(shè)：沒有晶格缺陷；不含雜質(zhì)；與液相接近平衡；（五）重結(jié)晶1、重結(jié)晶定義：已形成的結(jié)晶產(chǎn)品，如果與該物質(zhì)的飽和溶液或過飽和溶液接觸發(fā)生的固相溶解與結(jié)晶的現(xiàn)象。2、 重結(jié)晶發(fā)生的原因：結(jié)晶過程中的固液兩相平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡，即兩相平衡后仍然有晶體溶解和溶質(zhì)結(jié)晶的現(xiàn)象發(fā)生，只是宏觀上兩相趨于穩(wěn)定。3、 重結(jié)晶對(duì)產(chǎn)品的影響：重結(jié)晶過程中通常是較小的晶體被溶解（小的粒子溶解度大），而較大的晶體長(zhǎng)大。最終導(dǎo)致與溶液接觸的晶體產(chǎn)品本身的粒度分布和組成發(fā)生了變化，變成由較大粒子組成的比較均一的晶體。4、重結(jié)晶應(yīng)用：1、分析化學(xué)中，制備容易過濾的晶體。真空冷卻法、蒸發(fā)法、直接接觸冷凍法及反應(yīng)法的結(jié)晶操作2、DTB結(jié)晶器優(yōu)點(diǎn)1、 晶體不易在結(jié)晶器壁上結(jié)疤2、 生產(chǎn)能力大3、 可以生產(chǎn)顆粒較大的晶體3、 分批結(jié)晶與連續(xù)結(jié)晶操作比較當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模大至一定水平時(shí)，通常采用連續(xù)操作，但是有許多結(jié)晶過程雖然生產(chǎn)規(guī)模很大還是可以合理的采用分批操作，主要是因?yàn)殚g歇結(jié)晶設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，熱交換器表面上結(jié)垢現(xiàn)象不嚴(yán)重，特別是對(duì)于某些結(jié)晶物系只有間歇操作才能生產(chǎn)出指定的純度、粒度分布及晶型的合格產(chǎn)品。4、 間歇結(jié)晶優(yōu)缺點(diǎn)間歇結(jié)晶與連續(xù)結(jié)晶過程相比較，它的缺點(diǎn)是操作成本比較高，不同批產(chǎn)品的質(zhì)量可能有差異，即操作及產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性較差，必須使用計(jì)算機(jī)輔助控制方能保證生產(chǎn)重復(fù)性。在制藥行業(yè)應(yīng)用間歇結(jié)晶操作，便于批間對(duì)設(shè)備進(jìn)行清理，可防止批間污染，而保證藥的高質(zhì)量，同理對(duì)

于高產(chǎn)值低批量的精細(xì)化工產(chǎn)品也適用于間歇操作。5、連續(xù)結(jié)晶優(yōu)點(diǎn)1、 冷卻法及蒸發(fā)法結(jié)晶采用連續(xù)操作時(shí)經(jīng)濟(jì)效果較好，操作費(fèi)用較低。2、 連續(xù)結(jié)晶操作的母液能充分利用，大約只有7%的母液需要重復(fù)加工，與之相比，分批操作則有約20到40%的母液需要重復(fù)加工。3、 當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模較小時(shí)，兩種操作方式的勞動(dòng)量相差不多，但當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模幅度擴(kuò)展時(shí)，連續(xù)操作所需勞動(dòng)量可以不增長(zhǎng)，故可以節(jié)約勞動(dòng)量。4、 相對(duì)而言，連續(xù)操作時(shí)的操作參數(shù)是穩(wěn)定的，不像分批操作那樣要按一定的操作程序不斷地調(diào)節(jié)其操作參數(shù)。5、 兩種操作方式相比，連續(xù)操作的結(jié)晶器單位有效體積的生產(chǎn)能力可高數(shù)倍至十?dāng)?shù)倍之多，占地面積也較小。6、 連續(xù)結(jié)晶缺點(diǎn)1、 在換熱面上及自由液面接觸的器壁上容易結(jié)晶垢，并不斷累積。連續(xù)操作需要停機(jī)清理的周期通常在200到2000小時(shí)之間，在運(yùn)行的后期，操作條件及產(chǎn)品質(zhì)量逐步惡化，而分批操作則在每次操作開始之前都會(huì)有清理的機(jī)會(huì)。2、 與控制良好的分批結(jié)晶操作相比，連續(xù)操作的產(chǎn)品平均粒度較小。3、操作較為困難，它要求操作人員有較高的水平及較豐富的經(jīng)驗(yàn)。有時(shí)操作穩(wěn)定，但器內(nèi)晶體粒度分布的波動(dòng)無法避免。7、分批結(jié)晶器操作加入晶種控制結(jié)晶：分批結(jié)晶過程中，為了控制晶體生長(zhǎng)，獲得粒度均勻的晶體產(chǎn)品，盡量避免初級(jí)成核現(xiàn)象，所以向溶液中加入適當(dāng)數(shù)量及適當(dāng)粒度的晶種，讓被結(jié)晶的溶質(zhì)只在晶種表面上生長(zhǎng)。同時(shí)用溫和的攪拌，使晶體均勻的懸浮在溶液中，避免二次成核現(xiàn)象。需要小心的控制溶液的溫度或濃度，這種方式叫“加晶種的控制結(jié)晶”。8、冷卻速率對(duì)及加入晶種對(duì)結(jié)晶操作的影響9、晶種質(zhì)量粒度和產(chǎn)品質(zhì)量粒度的關(guān)系100g0.1mm大小的晶種有1億多顆9、晶種質(zhì)量粒度和產(chǎn)品質(zhì)量粒度的關(guān)系10、連續(xù)結(jié)晶器的操作連續(xù)結(jié)晶器的操作有以下幾項(xiàng)要求：1、 控制符合要求的產(chǎn)品粒度分布；2、 結(jié)晶器具有盡可能高的生產(chǎn)強(qiáng)度；3、 盡量降低結(jié)晶垢的速率，以延長(zhǎng)結(jié)晶器正常運(yùn)行的周期；4、維持結(jié)晶器的穩(wěn)定性。11、連續(xù)結(jié)晶過程中采取的措施1、 采用細(xì)晶消除系統(tǒng)2、 粒度分級(jí)排料3、 清母液溢流技術(shù)采用這些技術(shù)可使不同粒度范圍的晶體在結(jié)晶器內(nèi)具有不同的停留時(shí)間，也可使晶體和母液具有不同的停留時(shí)間，從而使結(jié)晶器增添了控制產(chǎn)品粒度分布和晶漿密度的手段；再與適宜的晶漿循環(huán)速率相結(jié)合，便能使結(jié)晶器達(dá)到操作要求。12、 細(xì)晶消除在連續(xù)操作的結(jié)晶其中，每一粒晶體產(chǎn)品都是由一粒晶核生長(zhǎng)而成的，晶核生成量越少，產(chǎn)品晶體就會(huì)長(zhǎng)的越大。反之，晶體粒度必然小。比較普遍的情況是晶核數(shù)目太多，所以要把過量的晶核除掉，不讓它們有機(jī)會(huì)長(zhǎng)大，減少它們消耗的可結(jié)晶出來的溶質(zhì)，好讓其他晶體長(zhǎng)大。13、 細(xì)晶消除的好處去除細(xì)晶的目的是提高產(chǎn)品中晶體的平均粒度。此外，它也為提高晶體的生長(zhǎng)速率帶來好處，因?yàn)榻Y(jié)晶器配置了細(xì)晶消除系統(tǒng)后，可以適當(dāng)?shù)靥岣哌^飽和度，從而提高了晶體的生長(zhǎng)速率及設(shè)備的生產(chǎn)能力。即使不人為地提高過飽和度，被溶解而消除的細(xì)晶也會(huì)使溶液的過飽和度有所提高。14、 細(xì)晶消除方法在結(jié)晶器內(nèi)部或外部建立一個(gè)澄清區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)，晶漿以很低的速率向上流動(dòng)，使大于某一“細(xì)晶切割粒度”的晶體都能從溶液中沉降出來，回到結(jié)晶器的主體部分，重新參與晶漿循環(huán)，并繼續(xù)生長(zhǎng)。小于此粒度的細(xì)晶將隨從澄清區(qū)溢流而出的溶液進(jìn)入