间歇冷却结晶中硫酸铵晶体粒度及形态调控

在间歇冷却结晶器中,采用激光法测定了(NH_4)_2SO_4溶液的介稳区宽度。讨论了冷却速率以及搅拌速率对(NH_4)_2SO_4晶体粒度和形态的影响,给出了优化操作条件。得到平均长度8.0 mm和宽度1.0 mm的针状(NH_4)_2SO_4晶体。此外,研究了添加CaCO_3颗粒对(NH_4)_2SO_4晶体粒度和形态的改变。当CaCO_3添加量(质量分数)为2.0%时,(NH_4)_2SO_4晶体由针状变为均匀颗粒状,平均粒度1.7 mm。研究了CaCO_3对(NH_4)_2SO_4晶体粒度和形态的影响机理。由结果可知:Ca CO3颗粒充当了(NH_4)_2SO_4非均相成核的催化剂,诱导(NH_4)2_SO_4在比均相结晶更低过饱和度下结晶,减少了(NH_4)_2SO_4(001)晶面的生长时间。此外,Ca CO3颗粒表面优先占据了(NH_4)_2SO_4(001)晶面的活性生长点位,抑制了(001)晶面的生长,从而使(NH_4)_2SO_4晶体粒度和形态改变。     

ω-腈基十一酸在环己烷中的间歇结晶研究

在建立起粗略估算溶液间歇结晶最佳冷却曲线的数学模型和测定ω-腈基十一酸（11-CUA）在环己烷中的结晶介稳区的基础上，对11-CUA在环己烷中的间歇结晶进行了研究，对比实验的结果表明：采用外加晶种按最佳冷却曲线进行控温冷却结晶的方式得到的晶浆与晶体其粒度分布明显比急速冷却结晶和自然冷却结晶方式所得晶浆和晶体好，晶浆过滤阻力小，结晶操作曲线落在介稳区内；但晶浆的激光粒度分析和干燥晶体粒度筛分结果的对比证明晶粒在溶液中和干燥过程中存在着显著的聚结现象。     

硫酸镍间歇结晶过程的工艺优化

文章采用聚焦光束反射测量仪(FBRM)研究了硫酸镍间歇结晶过程晶体的成核和生长规律,考察了搅拌桨形式、降温方式、搅拌速率、晶种添加量和晶种粒度对结晶过程中结晶动力学的影响。结晶工艺条件优化后,得到了粒径大、晶型好、分布均匀的晶体产品,为硫酸镍间歇结晶过程的工艺优化和工业放大提供了依据。     

复分解法氯化铵生产中冷却结晶过程研究

研究了硝酸铵和氯化钾复分解法制取氯化铵的冷却结晶过程,考察了降温速率、搅拌速率、晶种添加量等因素对氯化铵产品的纯度及晶体粒度分布的影响。研究结果表明,采取适宜的降温速率、搅拌速率及适宜的晶种添加能有效地改善氯化铵晶体粒度,提高分离效果;氯化铵冷却结晶适宜操作条件为：降温速率为0.3 K/min、搅拌速率为350 r/min、添加晶种粒度为150~180 μm、添加晶种量为1.88%,在此条件下制得的氯化铵产品晶体粒度均一性好,平均粒径更大。     

氯化钾间歇冷却结晶生长规律及粒度控制实验研究

采用聚焦光束反射测量技术（FBRM）考察了氯化钾（KCl）间歇冷却结晶过程中晶体成核和生长规律,重点研究了降温速率对KCl水溶液冷却时产生过饱和度的影响,以及添加晶种的相关条件（如晶种粒径和添加量等因素）与KCl晶体产品粒度的关系。同时,采用直接冷却刺激起晶产生“晶种”,并控制其生长达到控制晶体产品粒度的目的。结果表明,在添加晶种条件下,程序降温过程产生的低过饱和度不易引起爆发成核,且晶种的添加量决定着晶体产品的平均粒度与理想生长模型的偏差。另外,降温速率是冷却刺激起晶产生“晶种”粒径的关键因素。     

膜辅助添加晶种的过硫酸铵冷却结晶在线监测与过程调控

冷却结晶是经典的溶液结晶过程,常用于分离溶解度随温度变化较大的物质,制备高品质晶体产品。直接进行降温会导致成核速率不可控,得到的晶体产品质量差。在工业中通常选择在溶液结晶介稳区内投放适量晶种来诱导成核,但晶种制备过程复杂,而且成功的添加晶种过程取决于晶种的粒度分布、数量、投放时机和操作人员的经验等因素,降低了产品质量的批次重复性。本文利用聚四氟乙烯（PTFE）中空纤维膜组件为结晶溶液和冷却液提供换热界面,结晶溶液温度降低,在膜界面处形成较均匀的过冷度梯度,进而在低过饱和度下发生异相成核,实现膜辅助添加晶种的过硫酸铵冷却结晶过程调控。膜组件中产生的晶种进入结晶釜中继续生长,将成核和生长过程进行解耦。在线结晶检测系统捕捉到的照片证实了通过控制膜组件使用温度和时长两个操作参数便可得到具有较好的形貌、较窄的粒度分布的晶种。相比直接冷却结晶,在相近的降温速率下,膜辅助添加晶种过程制备的晶体产品具有更大的平均粒径,且粒度分布更集中,表面更加光滑。因此,膜辅助冷却结晶呈现了良好的成核控制能力,有望实现晶种自动制备和添加功能,为高附加值晶体产品的冷却结晶过程开发提供了新方向。     

磷酸二氢钾结晶性质研究

采用间歇结晶实验方法,研究了结晶器型式、搅拌速度、降温方式与降温速率、pH值及晶种对磷酸二氢钾结晶影响规律.结晶器挡板数为4,搅拌速度为400r/min时,料浆悬浮均匀,所得粒径最大;线性降温方式所得晶体粒度分布较窄,随着降温速率的增加,析晶温度及平均粒径逐渐减小;pH值等于3.0时,介稳区宽度最小,结晶量最大,晶体规则,流动性和分散性好;随着晶种加入量的增大,产品粒度分布趋于集中,加入晶种的温度在56℃时可得到较好的粒度分布.     

苊冷却结晶动力学的间歇动态法研究

通过添加晶种的间歇冷却结晶实验研究了苊在乙醇中的结晶动力学。由苊晶体的粒数密度数据,通过矩量变换法按粒度无关生长模型求解粒数衡算方程,采用多元线性最小二乘法回归动力学数据,得到苊在乙醇中晶体生长及成核速率方程。对动力学方程的理论分析表明:搅拌速率对二次成核影响显著,随搅拌速率增加,晶体的成核速率明显增加。同时适宜的过饱和度及较低的悬浮密度,有利于苊晶体生长。该研究为苊冷却结晶特性的辨识、粒度分布的控制及工业放大提供了重要的理论指导。     

添加晶种对磷酸二氢钾结晶特性的影响

采用间歇结晶法研究了磷酸二氢钾的添加晶种结晶,考察了添加晶种时的搅拌速率、温度以及添加的晶种粒度、晶种量对结晶产品粒度分布和平均粒径的影响,并与自发成核结晶进行了比较。实验结果表明:添加晶种结晶能有效改善产品粒度分布、增大平均粒径。添加晶种时适宜的结晶条件为:搅拌速率150r/min,温度70℃,晶种粒度40!60目,晶种量1%。产品粒径大于40目的晶体累计质量分数达84.23%,平均粒径为645.37μm。相比自发成核结晶,粒径大于40目的晶体累计质量分数增加了22.46%,平均粒径增大了约100μm。     

间歇结晶过程中几种可能的粒度分布

对间歇溶液结晶过程,依据粒数衡算方程,在忽略二次过程如聚集、破碎和老化等且混合良好情况的假设下,采用分离变量方法对粒度相关生长或生长分散的粒度分布进行理论分析,推导出间歇结晶过程中的几个粒数密度与结晶时间和晶体粒度的关系式.这些关系式可以用于间歇结晶过程中,选择合适的晶体生长机理与测定线性晶体生长速率,预测粒度分布与优化结晶过程,以及回归粒度分布.结果表明,本方法在溶液结晶过程中具有良好的应用价值.     

磷酸二氢钾结晶工艺控制研究

为了制备形貌规则、粒度分布均匀的磷酸二氢钾晶体颗粒,对磷酸二氢钾结晶过程进行了系统研究,考察了搅拌转速、降温方式、养晶时间、晶种加入量、晶种加入时的温度、晶种加入方式以及晶种颗粒大小对结晶产品的形貌和粒度分布的影响。研究表明,结晶过程条件对晶体形貌、颗粒大小、结晶产品量以及粒径分布等具有较大影响,研究得到的最佳结晶工艺参数为:搅拌速率120～150r/min,降温速率0.3℃/min,养晶时间5h,晶种加入量0.5%～0.8%,晶种加入时溶液温度48℃,晶种加入方式选择分两次加入,晶种颗粒大小70目。在此结晶工艺条件下,磷酸二氢钾晶体形貌规则,粒度分布均匀,平均粒径为1.5mm。     

对二甲苯悬浮熔融结晶动力学

结晶法是工业上生产对二甲苯的主要方法之一。现有对二甲苯结晶动力学参数均单纯由结晶母液的温度和浓度变化通过非线性优化法而获得,未检测对二甲苯的晶体粒度数据,因而其准确性难以得到保证。本文利用超声在线粒度仪(OPUS)检测对二甲苯晶体的粒度分布,通过添加晶种的间歇悬浮熔融结晶实验,应用矩量变换法测定82%（质量）对二甲苯-间二甲苯体系中的对二甲苯结晶动力学。利用最小二乘法对动力学实验数据进行多元线性回归后得到了对二甲苯结晶动力学方程,研究结果表明,在对二甲苯悬浮熔融结晶过程中,溶液相对过饱和度对对二甲苯晶体成核速率的影响大于对晶体生长速率的影响,搅拌速率对成核过程影响明显,而晶浆悬浮密度对成核速率的影响不大。     

碳酸氢铵溶液中偏钒酸铵的冷却结晶

针对钒渣空白焙烧-铵化浸出新工艺产生的浸出液,在对NH₄HCO₃-NH₄VO₃-H₂O溶解度数据进行分析的基础上,采用冷却结晶分离方法分离溶液中偏钒酸铵。采用程序控温冷却方式考察了碳酸氢铵浓度、降温速率、搅拌速率、晶种添加量等因素对偏钒酸铵从70℃冷却结晶至40℃时结晶率、产品粒度、形貌等的影响,明确了偏钒酸铵冷却结晶规律,建立了偏钒酸铵从碳酸氢铵母液中高效结晶分离方法,获得了结晶最佳工艺条件。在碳酸氢铵浓度10g/L、降温速率0.36℃/min、搅拌速率200r/min、晶种添加量1.0%时偏钒酸铵结晶率可达94.28%,得到的偏钒酸铵晶体纯度为99.5%,产品粒度均匀,平均粒径约为152μm,晶体成规则棱柱状结构。     

卡马西平多晶型结晶工艺研究

通过生物显微镜、X射线粉末衍射(XRD)、马尔文粒度分析仪,差热分析(DSC)及在线聚焦反射测量仪(FBRM)和粒子成像测量仪(PVM)研究了在卡马西平结晶过程中各种操作参数对产品质量特别是晶型的影响,具体考察了溶剂、晶种、结晶方式、干燥、温度、搅拌速率及冷却速率对晶体产品质量的影响。结果表明,不同溶剂中缓慢结晶,高介电常数溶剂(如醇类)中得到卡马西平晶型Ⅲ,乙醇-水混合物中当乙醇摩尔分数低于40%时结晶产物为二水物,四氢呋喃中结晶得到晶型Ⅱ,其他溶剂得到产品为混合晶型;对于醇类溶剂,蒸发结晶一般得到卡马西平晶型Ⅱ,而缓慢冷却得晶型Ⅲ;以正丙醇为溶剂,加大量颗粒较小的晶种可以得到粒度较均一的产品;晶型Ⅱ产品由于特殊的结构,易于有结晶用溶剂包藏在晶体中,加热到约140℃溶剂逸出;温度是影响晶型的重要因素,在较高温度区间(90~76℃)结晶得晶型Ⅱ,而在低温度区间(52~20℃)得晶型Ⅲ;搅拌速率在较低的温度下对晶型没有影响,搅拌速率大可以避免晶体的聚集,形成较均匀的颗粒;3种降温速率结果显示,产品均为卡马西平晶型Ⅲ,但先慢后快的降温速率可以得到更均匀的颗粒晶体。     

搅拌釜内氯化钾降温结晶的实验研究

在50 L结晶罐中,通过降温结晶的方法,提纯KCl固体。采用间歇动态法,考察了搅拌转速、降温速率、搅拌器位置、晶种加入量对KCl晶体过程的粒度分布影响。实验结果表明,以上因素均会对晶体的成核、生长产生影响。操作条件控制在270 r/min、晶种量390 g、冷却水流量0.43 m3/h、搅拌器位置C/H=0.22(C,搅拌器离底高度;H,液位高度),可以得到晶体粒径分布集中、粒径较大的KCl晶体颗粒。     

冷却结晶分离纯化姜黄素

通过冷却结晶分离纯化粗姜黄素。研究了冷却速度、搅拌方式、是否添加晶种对结晶收率、晶体纯度的影响。研究表明缓慢冷却、加晶种显著改善了晶体的纯度。磁力搅拌的收率要高于机械搅拌。以10℃/min的速率下降温,磁力搅拌、加晶种的条件下,姜黄素一次结晶的收率可以到达83.1%,纯度达到93.5%。经过三次结晶纯度可以达到99.8%。     

环丙沙星冷却结晶动力学测定

依据粒数衡算方程,采用分离变量方法求解粒数密度函数表达式,依据该方法通过加晶种的间歇冷却结晶实验研究了环丙沙星在23％(体积)水/乙醇溶液中的结晶动力学数据,得到了结晶动力学方程,为工业结晶动力学的测定、结晶特性辨识、粒度分布预测和控制提供了新的方法.     

头孢拉定双股进料结晶新工艺

针对头孢拉定反应结晶工艺,设计了双股进料结晶体系,将结晶环境控制在介稳区,有效避免自发成核,操作简单,容易控制。采用单因素法研究了结晶液初始浓度、料液流加速率、搅拌速率、结晶pH值范围、晶种添加量以及养晶时间对结晶产品收率、晶习及粒度分布的影响,确定了优化的工艺参数：结晶液初始浓度（溶质质量/溶剂质量）0.43 g/g,料液流加速率2 mL/min,pH值2.5~2.7,晶种添加量按公式计算,养晶时间60 min,搅拌速率为140 r/min可以得到均匀的棒状晶体,搅拌速率为70 r/min可以得到均匀的簇状聚结体,晶习完整,粒度分布均匀,收率可以达到92%。     

硫酸铵蒸发结晶过程影响因素研究

在现有的己内酰胺生产工艺中,得到的副产品硫酸铵存在着晶体粒度不均匀、色度不好、外观质量欠佳等问题.针对硫酸铵产品所存在的这些问题,对己内酰胺生产过程中,氨水中和得到的硫酸铵溶液的蒸发结晶工艺过程,进行系统的研究和优化.实验考察各操作参数(投加晶种、搅拌速率、蒸发温度、pH等)对结晶过程、最终产品粒度分布和晶形质量的影响,确定了最优的结晶工艺操作参数.按照优化后的工艺条件得到的硫酸铵晶体产品在粒度、色度和纯度上都有很大的改善,对工业生产具有一定的指导意义.     

均一化大颗粒硫酸铵结晶高效制备工艺研究

以己内酰胺副产硫酸铵母液为原料制备大颗粒硫酸铵晶体。研究了p H、搅拌转速、晶种添加量、添加剂用量等结晶操作参数对硫酸铵晶体晶习、粒度及粒度分布的影响。通过正交实验优化了制备2~4 mm大颗粒硫酸铵晶体的工艺条件。在优化条件下制得了颗粒粗大、近似六面体的硫酸铵晶体,而且晶体粒度分布均匀、硬度和强度大、纯度高、流动性好,粒度为2~4 mm的晶体占结晶总质量的90%以上。