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第二节结晶设备 一、结晶 物质自溶液中成晶体状态析出，或从熔融状态受冷时成晶体状态凝结的过程称为结晶。 结晶过程 不饱和溶液→过饱和溶液→起晶→育晶→分离 二、结晶设备 （一）结晶设备的类型和特点 按改变溶液浓度的方法分为浓缩结晶设备、冷却结晶设备和其他结晶设备。 浓缩结晶设备，结晶过程与蒸发过程同时进行，故一般称为煮晶设备。 冷却结晶设备常用于温度对溶解度影响比较大的物质结晶。结晶前先将溶液升温浓缩。 等电点结晶时溶液比较稀薄；要使晶种悬浮，搅拌要求比较激烈；同时要选用耐腐蚀材料，以防加酸调整pH的腐蚀作用；传热面多采用冷却排管。 按结晶过程运转情况的不同，可分为间歇式结晶设备和连续结晶设备两种。 间歇式结晶设备比较简单，结晶质量较好，结晶收得率高，操作控制也比较方便，但设备利用率较低，操作的劳动强度较大。 连续结晶设备比较复杂，结晶粒子比较细小，操作控制也比较困难，消耗动力较多。 （二）设计结晶设备应注意的条件 设计结晶设备时应考虑溶液的性质、粘度、杂质的影响，结晶温度，结晶体的大小、形状以及结晶长大速度特性等条件。 （三）搅拌结晶箱的结构 冷却搅拌结晶设备比较简单。 对于产量较小，结晶周期较短的，多采用立式结晶箱。 对于产量较大，周期比较长的，多采用卧式结晶箱。 设备应具有冷却装置，促使晶核悬浮和溶液浓度一致、使结晶均匀的搅拌装置。 搅拌装置 搅拌器的作用： （1）使晶种悬浮； （2）加速传热，是溶液中各处的温度比较一致； （3）加快扩散速度，促使晶核的产生和晶体均匀成长。 搅拌器的选择 搅拌速度和搅拌器的形式应选择得当。一般趋向于采用较大直径的搅拌桨叶，较低的转动速度。 搅拌器的形式很多，设计时应根据溶液流动的需要和功率消耗情况来选择。 对于一般煮晶锅多采用锚式搅拌；立式结晶箱多采用框式搅拌器，卧式结晶箱多采用螺旋式搅拌器。 其他 排料阀要采用流线形直通式，同时加大出口，必要时安装保温夹层。 为防止搅拌轴的断裂，应安装保险装置，如保险连轴鞘等。 其他如排气装置、管道等应适当加大或严格保温。 煮晶锅采用的锚式搅拌和流线形直通式排料阀 1.立式结晶箱 立式结晶箱采用的框式搅拌器 立式搅拌夹套冷却结晶器 2. 等电点结晶罐 等电点结晶罐与通常的立式结晶箱原理和形态都相似，只不过等电点罐设备做得比较大。 等电点结晶罐通常都是做成立式大罐，径高比 H/D为1～1.2为宜，有些设计径高比增大到1.5～1.8。 罐底有锥形的，也有平底的。 搅拌装置：通常都采用桨式搅拌器。 搅拌桨的直径约为罐径的1/2～1/3，搅拌桨倾角10°～20°。 搅拌转速一般为20～60r/min。 冷却装置：由于要求降温速度很慢，故传热面积不很大，可采用蛇管固定在罐内周边冷却即能满足需要。 通常采用冷冻盐水降温，也有采用氨直接蒸发降温的。 等电点结晶罐 3. 卧式结晶箱 卧式搅拌结晶箱（育晶槽） 凡与料液接触部分均采用紫铜或不锈钢制成，强度要求较高的搅拌轴和搅拌桨叶，也采用衬包紫钢片。 卧式结晶箱的特点是体积大，晶体悬浮搅拌所消耗的动力较小，对于结晶速度较快的物料可串联操作，进行连续结晶。 连续操作的最佳控制是使溶液在进口处即开始生成晶核，进入设备后很快就生成足够的晶核，这些晶核悬浮在溶液中，随着溶液在槽中的慢慢移动长大成晶体，最后从结晶槽的另一端排出。 4.真空煮晶锅 对结晶速度较快，易自然起晶，且要求晶体较大的产品，多采用真空煮晶锅进行煮晶。 优点：可以控制溶液的蒸发速度和进料速度，以维持溶液一定的过饱和度进行育晶，同时采用连续加入未饱和的溶液来补充溶质的量，使晶体长大。 煮晶锅是一个带搅拌的夹套加热真空蒸发罐，整个设备可分为加热蒸发室、加热夹套、汽液分离器、搅拌器等4部分。 真空煮晶锅 机械搅拌内热式真空结晶罐 结晶罐 药用葡萄糖结晶罐 味精结晶干燥工艺流程图 （四）结晶设备计算 1．物料衡算 总物质量平衡 m1=m2＋m3＋m4 式中 m1——原料溶液量，kg； m2——结晶后母液量，kg； m3——结晶量，kg； m4——蒸发溶剂（水蒸气）量，kg 溶质物料平衡 m1ρ1=m2ρ2+m3ρ3 式中 ρ1——原料液的浓度（质量分数）； ρ2——母液的