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1、连续式搅拌槽型结晶器的工艺设计丫上海医药设计院张声文,,连续式搅拌槽型结晶器又称连续式混合国内外主要著作的成果结合本人的经验探。,槽型结晶装置多数采用夹套冷却来形成过索汇集该类结晶装置的主要工艺设计方法,以达到结晶成长的目的。。饱和度其代表形以供参考e一er。swonlk型结品槽如图,式为那W1所示连续搅拌槽型结晶设备的工艺设计主:要有以下各步、一物料与热量衡算:(一)物料衡算.:1目的从已知的原料液重量(或溶液,与晶种的重量)求结晶成品量或从已规定的。.成品量求所需的原料液量.::这种结晶器的特点是
2、在装置内的晶体2计葬框图(图2),与溶液呈完全混合状态理论上不存在溶液,浓度分布和结晶分布因而能获得较大的过。,饱和度及单位(装置)容积处理量另外它________,、;以及在工还具有结构简单便于制造维修L,、艺上的适应性强易于操作管理等一系列的。因此,、晶体优点尽管它也存在着不能分粒,图2磨损因而不能生产颗粒大而匀的结晶成品;,、:l。等缺陷而且近年来又不断地涌现出新型其中W原料液重量(流量)〔kg/h]。—,高效的连续设备与之竞争但它仍能广泛地,母液重量(流量)〔Wkg小〕,。—,应用子常温常压下
3、易于结晶对晶形及粒度W晶体重量(流量)〔翰/h〕。,、。—要求不高的生产领域例如在化肥无机W由蒸发(汽化)而移除的溶剂万盐、制糖等工业中仍属重要的工艺设备。但—重量(流量),[kg/h〕,,〔溶是由于目前国内外对结晶理论和结晶操仇原料液浓度质的重量,—作的研究深度所限在该种结晶器的工艺界〕,,。,设计中尤其是在放大设计中深感资料零O母液浓度L溶质的重量多」,。。—。,碎难以参考因而不易突破局部经验的框C一M/M,,,框往往造成较大的偏差影响工艺设备能力万溶质分子量。,。—。的平衡为此本文的目的就在于吸
4、取当前万晶体水合物的分子量—.3计算:刁H成品结晶的结晶潜,一,kcal/kgl在连续搅拌冷却型结晶操作中一般可热[.3:将通过溶液表面蒸发(汽化)而移除的溶剂量计算。即一。,一般将热损忽略不计矶在搅拌冷却型结晶操作中.‘.:。:~,。,总的物料衡算式为WW+W失和溶剂蒸汽带走的热量忽略不计即Q溶质(以非水合物为基准)的物料衡算式~O.’.:I:o::,=。‘丫为WOI~W仇+Woc总的热量衡算式为Q+QQ+Q,,一G,。C+:。W()Q成品结晶量为W一。ZO一C需通过冷却剂取走的热量为:。一:Q(Q
5、_。。:G一C::W(),一3‘或原料液需要量为W+Q)(Q+Q)Cl一C:。=IO,,·t,。·。一:,:t,+刁o,则Q(WWH)(W当结晶产品属不含结晶水类型时则上。·,·:+WOt)〔keal/h〕式中的o0一1::冷却剂的用量为(二)热盆衡算1.目的:计算结晶过程中应由冷却介质J(W一。ot(W除去的热量和冷却剂用量W〔掩/h]2.计算框图(图3)。‘二一二、结晶容积计算一,‘r工,‘1~1厂~恙气U万爪尸习一,州,呵..、结晶容积计算是连续结晶装置设计的主‘。一矶。,也是当今国内外结晶操作
6、研究者们可i马气要任务。’o,}认煞费心机的重点其目的是要在物料衡算的基础上求出设备容积(有的书上也叫停留时图3,间或溶液滞留量计算但最终都是为确定设::,,,c,、。其中WWWW分别为原料液备容积)由于结晶过程系由晶核形成和品O-、,母液结晶成品体成长两个部分组成既涉及扩散原理又牵和冷却水的重连到活化能变化的化学反应工程学问题。因,。量流量[k盯而结晶操作理论还很不成熟在工程设计上。,h]远未达到数学模拟的程度当前有关连续1,,,,,,、,仇OCO四分别为原料液搅拌(冷却)型结晶装置的容积计算基本上
7、—、:母液结晶成品采用以下几种方法:和冷却水的热(一)比例放大法,【夜容kcal/翰即根据几何形状基本相似的小型(间歇)·“C〕。设备的数据(例如停留时间或单位容积处理亡1,云,,f。:,艺。,、量等)按比例放大,。分别为原料液求出大设备所需的容积—,。母液(即成品结该法所需的数据不多有一定的可靠性但晶)冷却水进它忽略了在不同的结晶阶段工艺条件变化的,。,,口冷却水出口原因所以一旦用于放大倍数较大时容,o。温度[C〕易形成较大的误差(二)经::.验放大法装置容积em,根据Saan等人的研究在完全混合‘
8、~V(八+刀口)V。,:古补型结晶装置内存在着如下关系。o:注,乙~3rT其中刁口进口处溶液的过饱和度:—olzM3其中瑞为装置内晶体的代表粒径(以[kgm(溶剂)〕—刁口,重量为基准的粒径分布中的最时装置内溶液的平均过饱和度,—〔kgmol/M,(溶剂)〕攀大粒径)〔米〕,,3”T粒径为硫的晶体的表观停留O溶液浓度〔M(溶剂)/M溶液〕—时间,〔时〕了‘——晶体形状系数(~表面积/护),犷,K总括结晶成长速度系数装置内的结晶线生长速度—一[翰mol/Z
