第七章-间歇结晶讲课.pptVIP

这种方法的主要缺点是小晶体的晶体个数很 难测得准确的值。因此，晶体的总个数N和小 于某一晶体尺寸的个数NF很难得到。但是， 在实验中的数据可以得到大于某一晶体尺寸 的值，即N(1-F)。这种在实验中确定某一晶 体尺寸，来进行实验、计算，还可以得到相 应的成长速率。 这一方法也可得到成长速率依赖于晶体尺寸 的成长速率。 晶体尺寸分布最大值法 晶体尺寸分布的最大值的大小与位置随时间的变化是估计晶体成长速率 的一个很有用的信息:（Wey and Estrin 1973） Lp为分布最大值即对应的晶体尺寸 上述方程表示最大值 在Lp点随时间的变化 对晶体的成长速率不随晶体尺寸改变的情况下，其最大值的大小不随时 间而变，只是随时间右移，对晶体的成长速率随晶体尺寸而变时，如果 ，其最大值增加 ，其最大值减少 影响间歇结晶过程的因素 晶体的质量，产量和每一个间歇过程的产品的一致性都可能与间歇操作的条件相关。在这里主要讨论间歇时间，过饱和度的变化曲线，晶种，晶体尺寸分布控制，生长速率变化，混合等对间歇结晶过程的影响。 间歇时间 要完成一个间歇操作循环，要包括几个步骤，对一个冷却结晶系统有以下几步组成： 1.为结晶间歇加料 2.冷却到饱和温度 3.结晶过程 4.排料过程 5.清理结晶器 其各操作过程的温度变化情况如图所示 各阶段的时间由每段时间段的“控制速率”过程即决定： 时间阶段2，主要是受过程中的传热速率来 决定 时间阶段3，传热过程的速率也许不是主要 考虑的因素，而是怎样控制过程的成核和 成长速率，从而控制结晶的尺寸等。 时间阶段4，也许由下步的过滤速率决定 由总时间来确定结晶器的体积以满足产量 要求，注意：结晶器的体积也会影响过程 时间。 过饱和度曲线 在间歇操作中的过饱和度曲线与操作方式，直接相关，过程的过饱和度曲线对成核过程、成长过程以及产品的质量与尺寸分布有着很大的影响同时也影响整个的间歇操作如间歇 时间 不同的冷却曲线可有不同的过饱和度曲线 自然冷却 恒冷却速率 恒定的过饱和度 晶体尺寸分布控制 在间歇操作中，使用适当的晶体尺寸分布的控制手段，将有效的提高产品的质量，以及为后来的脱水过程有很大的好处。 晶体尺寸分布的控制方法 晶种法 大批量晶种法 粒度要求晶种法 过程操作曲线法 自然冷却曲线 恒速率冷却曲线 恒过饱和度冷却曲线 细晶消除法 成核成长分区控制法 晶种法 使用晶种添加是避免或减少初期成核的一个重要手段。 在任何的结晶系统中，都存在着一个过饱和的宽度，在最大饱和度的区域内，晶体主要是发生成长，而成核很低，在很多情况下，也许可以忽略。，粒数衡算方程的求解可以用晶种的分布作为初始条件在间歇操作中。 如果间歇过程可以控制其过饱和度在这样的区域内，初期的大量成核可以避免，在这种情况下，要解决的最关键问题是控制初期的过饱和度和控制初期成核， 因此在间歇操作的初期，溶液中的固体悬浮量很小，很可能导致较高的过饱和度而因此出现大量的晶核。 另一个难点是怎样确定初始条件，因此可以用粒数衡算方程来描述结晶过程。 在没有晶种的情况下，最初的成核可能涉及到几种机理，也许开始形成大量的晶核，而后成核速率下降。因此，最初的晶体尺寸分布很难确定。 解决上述问题的办法之一就是使用晶种添加来减少或避免初期的成核。在任何的结晶系统中，都存在着一个过饱和的宽度，在最大饱和度的区域内，晶体主要是发生成长，而成核很低，在很多情况下，也许可以忽略。因此如果间歇过程可以控制其过饱和度在这样的区域内，初期的大量成核可以避免，在这种情况下，粒数衡算方程的求解可以用晶种的分布作为初始条件。 研究较多的问题是加多少晶种，加多大的晶种，才能得到满意的结晶。 理论上讲，加入晶种的个数应该多于产品的晶体个数，产品的晶体个数可根据产品要求的粒数和产量而得。 实际上，不充足的晶种数量，不完全均匀的混合，过量的冷却与蒸发速率，都会引起自发的成核。另外，过程中的二次成核是不可避免的。因此在产品的颗粒中只有部分的晶体是来源于晶种。无论怎样，加晶种是有效防止过量的晶核，提高产品中的平均粒径的一个有效的方法。图10.14 Myerson10.14给出一个晶种个数为成核速率的影响的实验结果，成核速率随晶种个数的增加而明显减少。 一般，在溶液将近饱和时加入晶种，如果溶液已经有一定的过饱和度，在加入晶种时可能会诱发部分成核。Karpinski等对加入晶种点对产品的晶体尺寸做了试验研究。图10.15（Myerson10.15）如果加入晶种的时