工业结晶技术

结晶过程的应用已有悠久历史,它是大规模生产蔗糖、食盐、尿素等物质目前公认的最好工业方法。作为一种精制提纯的方法,结晶设备结构比较简单,操作不复杂,所以亦被广泛地应用于医药、农药、染料等生产中。尤其是近代液固分离与固体输送技术的发展,更有利于结晶法在更大范围中被采用。作为一种分离技术与精馏方法相比较,结晶法又有独到之处。在很多情况下,如沸点相近的物质、共沸物以及对热敏感的物质都不适于采用精馏法分离,利用它们的凝固点一般差别较大的性质,可采用结晶法。从节能角度分析,因对于一定物质其熔融潜热较蒸发潜热小得多,能耗也较合理。

 

  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。工业结晶作为跨世纪发展的化工技术,将成为21世纪高新技术发展的基础手段之一。

  结晶是固体物质以晶体状态从蒸汽、溶液或熔融物质中析出的过程。在工业上最常遇到的是溶液结晶。尽管结晶应用很广泛,其理论发展还很不成熟。近年来工业结晶技术的推广,新领域的开发以及应用理论的研究,在国际上异常活跃。在国内,随着石油化工、精细化工及生化、医药行业的发展,对工业结晶新技术提出了迫切的要求,和我国经济迅速发展的形势和需求相比,工业结晶新技术的开发与推广速度还急待提高,我国工业结晶界进入结晶工程阶段也指日可待。工业结晶的新技术主要集中在熔融结晶,反应沉淀结晶以及溶液结晶方面;在国际上,国际结晶发展的新动向是用熔融结晶提取高纯有机物质,由反应沉淀结晶制取生物化学物质(包括医药)、超微粒子及功能晶体。为了开发结晶粒子的设计,在机理研究方面,近期又侧重改变分子排列,以达到不同晶型的探索。

工业结晶技术的分类

  由于结晶过程的多样性,到目前为止未见到严格的统一的分类方法。一般按结晶相变的特征,工业结晶主要可分为溶液结晶、熔融液结晶和蒸汽直接结晶三大类。如果按结晶技术而论,可分为一般结晶与再结晶两大方面。作为制备方法,常应用一般结晶(包括间歇的或连续的结晶,单级和多级结晶)即可。作为一种分离提纯的方法,即由一较复杂的混合物中分离出纯组份,仅依靠一般的方案不行,常常使用再结晶技术,按一定方案由溶液中或熔融液中多次重复结晶步骤,当重复步骤足够多时,可以达到必要的分离纯度。按分离的要求再结晶方案已被提出很多种,大致分为简单的再结晶与分步结晶两类。分步结晶技术,尤其是塔式分步结晶技术受到近代研究者们的重视。

  研究产生过饱和度的方法有很多种,如冷却结晶法、蒸发法、萃取法、反应法等。下面主要按相变特征对工业结晶进行分类讨论,同时参考其它方面的特点。 

1、溶液结晶

  溶液结晶主要分为六种基本类型,见表1。

  但对于结晶物质又习惯按其溶解度曲线分类,大致可分为三种类型,见表2。对于不同类型的物质,适于运用不同类型的结晶形式。对于表2中第1类,其溶解度随温度变化较大,适于冷却结晶。第2类物质其溶解度随温度变化较小适于蒸发结晶。至于溶解度随温度变化的速度介于上两类之间的物质,适于采用真空结晶方法。类似于蔗糖的那些剩余溶解度较高的情况可结合采用上三种形式的结晶过程。表2中的第3类物质其溶解度随温度的增加而降低,可以采用蒸发溶剂的方法结晶,但要注意避免溶液与加热面之间大的温差。 1

工业结晶技术

相关文章:

你感兴趣的文章:

标签云: