徐伟清
江苏国信协联能源有限公司 江苏宜兴 214200
摘要：目前工业结晶中主要采用连续热力结晶的方式，其主要原理是：过饱和溶液进入反应釜内，通过循环泵进行强制循环，后经过内部导流筒溢流出，物料中的固形物开始析出，循环往复的工作，连续晶体通过溢料管流出，该种操作方法缺点：结晶得率低，晶体颗粒度不均匀。
本文通过研究间歇性结晶反应釜通过内置列管或者盘管对物料进行受热浓缩，通过自然起晶或者外加晶核的方式，人工干预控制反应釜的养晶周期，使得在负压状态下保证反应釜内的晶体颗粒度均匀性保持一致。
关键词：过饱和度；间歇结晶；晶种；整晶
实验原理: 将溶液通过浓缩蒸发的形式去除溶剂，使得溶液达到介稳区的饱和溶液，用外加晶核方式，使得溶质在晶核表面成长，通过实验得出最终成品晶体颗粒度大小及晶型较一致，通过后期干燥及筛分取有效目数产品，产量有效率达到85%以上，以上数据说明间歇结晶工艺在实际生产中运行的可行性。
实验设备：运行我司实验用结晶反应釜，主要设备：实验用结晶反应釜，实验用真空泵，实验用冷凝器。实验来料：我司浓缩后饱和溶液。
结晶实验过程及实验过程关键控制点：
主要实验过程：进料--增浓--养晶--放料。
实验过程关键控制点：
（1）增浓部分：根据连续结晶生产经验摸索，物料浓度达到75%以上物料开始有晶体析出，间歇结晶实验过程中结晶反应釜开始进料，进料至规定液位后，测比重，同时根据公式：ρ=（1.01+0.47x）×103-0.51t 可以计算出加晶种时的料液浓度，根据总酸恒定的原则，计算出添加晶种时结晶反应釜的液位，在此过程可以适当开大蒸汽，本实验未发现缩短物料前期增浓周期对成品的影响。
（2）添加晶种量：添加晶种数量，根据公式：晶种质量=晶体成品质量*(晶种尺寸/成品晶体尺寸）3本实验根据计算得出所需晶体约200KG。
微米 10 25 30 40 50 80 100
毫米 0.01 0.025 0.03 0.04 0.05 0.08 0.1
目数 1500 650 550 400 300 200 150
（3）添加晶种时间：工业结晶的动力目前公认是由过饱和度来推动的。
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如图所示，就过饱和溶液而言，如果过饱和度不是很大，一般晶体不会自动析出，只有当溶液的浓度超过一定的限度后，溶质才会结晶析出，该浓度所练成的曲线一般被称为“超溶解度曲线”。在此实验过程中，添加晶种时间范围主要尝试了第一介稳区和第二介稳区两种情况，在两种区域内添加晶种的本质区别是：在第一介稳区内晶种添加以后，过饱和溶液中晶体均匀，有序较规整。在第二介稳区内晶种添加以后，在晶种以外的过饱和溶液中有细小晶核析出，导致过饱和溶液爆发成核。
（4）、养晶温度及周期选择：在整个实验过程中添加晶种时由于需要添加晶种，会出现料温略有升高的现象。所以在添加晶种前后，需要关闭加热蒸汽，防止料温升高区间较大。养晶阶段的料温控制对晶体的成长至关重要，如果料温高、二次气阀门开的大，水分蒸发量过快，就极易产生大量伪晶、次晶。
通过实验发现，养晶温度不宜过高，也不宜过低。温度过高，蒸发快，溶液一直处于过饱和状态，容易析出细小晶核；温度过低，增发量小，结晶得率低，影响生产效率。最适宜温度，应该维持在50℃~55℃之间。
养晶周期：养晶时间为2小时，也可以根据所得成品的要求适当调整养晶时间的长短，理论和实践都证明，养晶时间越长就意味着增浓时间越长，晶粒生产的越大，同时由于过饱和度的增大会开始慢慢自然起晶。
（5）、真空度对结晶的影响
在结晶过程中需要严格控制反应釜真空，如果真空过差，可能导致结晶罐料温过高，在整个结晶过程中如果料温一直过高，会导致结晶周期较长，晶体颗粒度偏大，影响后续干燥及筛分，使得物料报废，因此在此次实验中控制结晶反应釜真空为-91-92KPA.
真空和料温的关系图：
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实验过程问题点及分析：
间歇结晶的关键点在于：（1）添加晶种（2）养晶初期
间歇结晶失败主要诱因： 自然起晶、料液爆发成核。
爆发成核：由于物料过饱和度过高，导致物料自然起晶，析出大量晶核，快速生长的晶核，往往生长的比较小，原因在于快速结晶时，在溶液中常生成大量的晶芽，由于结晶中心多了，则结晶作用可以很快的完成，但每个晶体都长的较小；快速生长的晶体，往往包裹有很多杂志或者母液的夹层，晶体的纯净度较差。
爆发成核发生原因：
（1）添加晶种浓度过高。
（2）添加晶种量少。
（3）添加晶种时真空较低。
（4）养晶初期蒸发强度大。
避免爆发成核的注意点：
（1）保证添加晶种的比重
（2）注意真空度变化，经常调整控制合理范围
（3）根据所得成品的需要，添加适当大小的晶种，同时把握好养晶时间
（4）养晶过程中，控制反应釜蒸发量，应适当保证较低的过饱和度，这样有利于晶体成长。
（5）根据成品需要，添加适当大小的晶种，控制养晶时间。
实验过程纠错步序：整晶。
整晶注意事项：
（1）、整晶可以通过添加稀溶液、添加溶剂到达消除细晶的目的，但在此过程中，一定要保证加入的量，如果加入量过少，不但起不到消除细晶的目的，还会导致更多的细晶产生。
（2）整晶过程需在低真空过或者破空状态下进行，在真空状态下添加稀溶液或溶剂极易产生大量细晶，伪晶。
实验结果：
间歇结晶的成败关键看（1）添加晶种时机(2)添加晶种量（3）养晶。只要在间歇结晶过程中避免自然起晶，最终所得晶体颗粒度、硬度、光泽度都比较理想。
发现控制晶体颗粒度可行方案：（1）保证理论添加晶种量，添加晶种前关闭加热蒸汽，使添加完晶种后的过饱和溶液在较短的时间内降温不超过5℃左右，最终所得晶体85%为中颗粒，废料极少。实验的不足之处：结晶得率40%左右。
（3）在养晶过程中加稀溶液或者加溶剂整晶，所得晶体90%以上为中颗粒，废料极少。不足之处同样是结晶得率不高，50%左右。
参考文献
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