间歇冷却结晶过程的CFD-PBM数值模拟

溶液结晶是一项重要的工业操作，被广泛用于各个领域.针对扑热息痛-乙醇体系，结合计算流体动力学、结晶动力学和粒数衡算模型建立了CFD-PBM耦合模型，模拟搅拌结晶器中的间歇冷却结晶过程.与实验进行对比表明，模拟结果和实验结果有较好的一致性.探究晶种加入、破碎过程、搅拌速度和降温速率对粒度分布的影响，得出如下结论：适当加入晶种可以避免新晶体成核造成的高过饱和度，从而获得具有平均粒径大、颗粒数多的粒度分布；采用合适的破碎模型，考虑更为全面的结晶动力学模型，能够提高产品粒度分布的预测能力；随着搅拌速度增大，颗粒数增加，颗粒的平均粒径减小；线性降温速率减小，产生的颗粒数减少，但颗粒的平均粒径增大.     

红霉素的动态溶析结晶过程

以红霉素乳酸盐为原料,研究了红霉素溶析结晶的温度、反溶剂的含量及导入方式、溶析结晶的速度、结晶时间等因素对红霉素晶体的晶型、效价和收率的影响,并在此基础上形成了红霉素制备的变温、变搅拌强度的动态控制结晶方法。结果表明:较高温度下,控制反溶剂的导入速率,在一定的过饱和度范围内起晶,然后逐渐降温养晶;期间随着起晶、晶体生长和养晶陈化不同结晶阶段的转换采用不同的搅拌强度,以控制整个结晶过程的稳定性。该方法制备的红霉素晶体为规则的长方体,体积明显增大,粒度分布集中,生物效价也有明显提高。     

三水合艾司奥美拉唑镁反应结晶过程晶型控制

对三水合艾司奥美拉唑镁制备过程中晶型控制进行研究,同时对产物的粒度分布等性质进行了工艺优化实验。通过X射线粉末衍射表征产物晶型,借助于二维在线成像系统监测三水合艾司奥美拉唑镁反应结晶过程中的晶体形貌变化,运用马尔文激光粒度仪辅助监测晶体的粒度分布变化。考察了结晶温度、反应物的浓度等因素对三水合艾司奥美拉唑镁晶型与晶习的影响。结果表明,三水合艾司奥美拉唑镁结晶方式为球形结晶,结晶温度是影响晶型的关键因素,优化后的结晶温度为25 ℃。优化后的工艺可以制备晶型固定、粒度分布均匀、平均粒度大的三水合艾司奥美拉唑镁药物颗粒。     

冷冻法卤水脱硝技术改进的研究

采用间歇冷冻法考察了不同降温速率下芒硝晶体粒度及分布情况,研究了芒硝结晶成长速率数学模型.结果表明,在卤水冷冻脱硝过程中通过控制降温速率为0.24℃/min,将过饱和度控制在介稳区内,利于结晶过程的操作,并且可以得到平均粒径为300μm芒硝晶体,以满足芒硝与卤水的沉降分离要求.     

谷氨酸结晶新工艺

本文首先对磁场-溶剂协同制种所得的谷氨酸晶种与工业晶种进行粒度分布测试,然后分别对结晶添加剂、晶温度和晶种添加量三项结晶工艺参数进行优化,研究结果表明在优化工艺条件下制得的晶体质量有很大提高,并且结晶收率和纯度都有较大提高.     

高纯微晶碳酸锰制备中的粒度和质量控制

以碳酸锰矿为原料,采用锰矿酸浸出-锰浸出液净化-碳化结晶工艺制备高纯碳酸锰.对结晶过程中影响晶体粒度的工艺参数进行了试验和讨论.研究结果表明在碳酸锰结晶过程中,当碳酸锰晶体粒度一定时,产品中的杂质含量出现极限值,若晶体粒度增大,则极限值也随之增大,即产品质量与碳酸锰粒度密切相关;碳酸锰产品粒度可以通过调整结晶温度和溶液过饱和度来降低,在适当的条件下,碳酸锰平均粒度可以控制在5μm,从而有效地降低了产品中的杂质含量.     

谷氨酸阴离子和晶种对晶体成核与生长的影响

研究了谷氨酸阴离子（Ｇ－）和晶种对其晶体二次成核与生长的影响．结果表明成核速率随晶种粒度和晶种量减少而减少；在高过饱和度时Ｇ－对成核有促进作用，而在低过饱和度时则有抑制作用；晶体生长速率随粒度减小而增大；Ｇ－对晶体生长有抑制作用；结晶时使用粒度小的晶种可得到粒度分布较均匀的晶体．     

响应曲面法优化2-(4-羟基苯氧基)丙酸甲酯结晶工艺

现有的2-(4-羟基苯氧基)丙酸甲酯产品质量与后续工艺需求有一定差距,如产品粒度小、粒度分布不均匀等。本文利用工厂提供的原料,采用响应曲面中的CCD(Central Composite Design)设计实验,分析了搅拌速率、降温速率、晶种质量、陈化时间等因素对结晶产品的影响,研究了工艺参数之间的交互影响,确定了多因素下最优工艺操作条件,对优化产品进行了分析,结果表明产品可满足工艺需求。     

基于光测法的晶种量对结晶动力学影响研究

为进一步探究晶种添加量对于结晶动力学尤其是生长动力学的影响,以KNO3-H2O溶液为模型体系,结合光测法开展了添加晶种的间歇冷却结晶动力学实验.通过测定可反映结晶固相信息的体系透光率的变化曲线,结合溶液质量比和相对过饱和度等实测数据,借用前期所建的模型方程,拟合得到了结晶体系的成核与生长动力学参数.在此基础上,运用回代计算的方法,考察并分析了晶种添加量对于结晶成核与生长动力学的影响.结果表明:随着晶种添加量的提高,结晶体系的成核效应逐渐减弱,生长效应逐渐增强,晶体产品的粒度更趋于均匀;同时,单个晶体的线性生长速率却有所下降,从而导致产品的平均粒度减小.     

冻结方式对预冻甘露醇冰晶粒度分布的影响

基于真空冷冻干燥过程中冰晶粒度的分布对干燥过程以及冻干产品的品质具有重大影响,为此,模拟研究搁板温度恒定、从常温匀速降温以及含养晶过程的恒温降这3种冻结方式对冰晶粒度分布的影响。研究结果表明:搁板恒定低温和匀速降温条件下西林瓶的高度方向呈中间大两端小;当各冻结方式中温度条件变化时,搁板温度越低,则冰晶粒度越细密、越均匀;而且较大的降温速率也会产生细密且分布均匀的冰晶。当取恒定温降的最终温度等于恒定搁板温度时,恒定温降条件下的冰晶粒度比恒定搁板温度条件下的粒度平均值更大,但前者产生的冰晶粒度分布更均匀;若在恒定温降条件中加入养晶过程,则冰晶平均粒度会增加,且可通过调节养晶时间调控分布的均匀度。     

HDPE微注射成型条件下非等温静态结晶

利用差示扫描量热仪(DSC),物理模拟HDPE微注射成型模腔中心层的静态非等温结晶过程,将样品从80℃以10℃/min升温速率升至180℃,并保温2 min。然后在液氮冷却作用下分别以5,10,15,20℃/min的恒降温速率,将温度降至80℃,得到静态非等温结晶DSC热流曲线,并利用Eopoxobeku方法对HDPE非等温结晶动力学参数进行解析。研究结果表明:当降温速率从5℃/min增大到20℃/min时,HDPE结晶起始温度从121.81℃下降到118.93℃,结晶度由86.19%增大到90.34%,非等温结晶动力学曲线在结晶初期基本上呈线性关系,而在后期不呈线性关系;结晶初期降温速率对晶体成核和生长机理的影响比较大,而结晶后期晶体成核和生长机理受降温速率的影响较小。     

氧化铁含量对煤渣冷却结晶特性的影响

以神府烟煤为原料制备煤渣,并在渣中添加氧化铁,研究氧化铁含量对煤渣冷却结晶特性的影响。采用高温热台显微镜(HTSM)观察不同降温速率下晶体的析出过程,使用扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)分析晶体微观形态以及元素组成,运用X射线衍射仪(XRD)检测晶相,并用热力学模拟软件Factsage模拟高温下煤渣的平衡相图。结果表明,惰性气氛下渣中氧化铁质量分数的增加会促进晶体的析出,减少晶体培育时间,提高晶体初始析出温度并增大晶体尺寸;当氧化铁质量分数达到30%时,析出晶体的Fe元素含量增加,析出晶体由钙高铁辉石晶体转变为磁铁矿晶体。     

长链二元酸的水相反应结晶过程研究

针对目前由生物发酵法制备、水相结晶法提纯的长链二元酸产品晶形差、晶体粒度差、易于团聚等问题,本文以十二碳二元酸为研究模型,采用静态法测定了十二碳二元酸在水中的溶解度,并通过实验探究了原料流加方式、温度、pH值、搅拌速率等因素对水相结晶产品的影响.结果表明:十二碳二元酸在水中的溶解度极小,水相反应结晶过程中,极易导致反应体系局部产物过饱和度过高,从而爆发成核,晶体聚结,包藏杂质,进而影响产品质量;而选用双向流加反应原料的方式可以有效控制局部产物过饱和度,从而提高产品质量,由此开发出了一套完整可行的长链二元酸水相反应结晶工艺.     

碰撞成核过程形成的破碎晶核粒度分布特征

研究悬浮液中晶体颗粒碰撞后所形成的破碎晶核的分布特征.探讨不同母晶尺寸、搅拌速率及悬浮密度对破碎晶核粒度分布的影响,发现碰撞后所产生的细小晶核数量随其尺寸的增大而减少的规律.大粒度的晶体个体碰撞过程中的能量损失较大,碰撞所产生的细晶数量远远超过单个小粒度晶体所产生的细晶数量;搅拌速率的改变引起的晶体碰撞能的变化对破碎晶核分布的影响与晶体粒度有关;母晶悬浮密度变化对细小破碎晶核分布的影响受到晶体悬浮状态的制约.     

伊曲茶碱溶析结晶工艺研究

药物结晶工艺是药物工业生产流程中至关重要的环节。通过单因素实验,以伊曲茶碱晶体收率、粒度分布作为评价标准,考察结晶液初始浓度、溶析剂用量、结晶温度、陈化时间、溶析剂滴加速率等因素的影响。通过分析各种影响因素,得到伊曲茶碱较佳结晶条件：结晶液初始浓度12 mg/ml,水和DMF体积分数比3：1,滴加速率2 ml/min,结晶温度20 ℃、陈化时间60 min。通过该方案获得伊曲茶碱晶体呈短针状,收率、平均粒径（MS）、变异系数（CV）分别为93.7 %、12.6 μm、4.25,为工业上制备高质量的伊曲茶碱产品提供基础依据和参考。     

蒸发结晶系统传热传质规律的研究

工业蒸发结晶是一个复杂的多相传热与传质过程,其传热传质规律直接决定着晶体的成核和生长,并最终决定产品的粒度分布。根据双步结晶理论,对蒸发结晶的成核和生长动力学进行分析,建立了成核和生长的理论模型。该模型准确描述了蒸发结晶的生长规律,对其中参数的求取和分析可以确定结晶的控制步骤。研究以氯碱工业中烧碱提纯单元NaCl蒸发结晶为例,通过对模型参数的求取,分析NaCl蒸发结晶过程的控制步骤。结果显示,在高温和低流速下,NaCl结晶受扩散过程控制。从而以扩散控制理论为基础,建立了NaCl蒸发结晶的传质传热模型。综合考虑了温度、流速、过饱和度、晶体粒度对结晶粒度分布的影响规律,建立了涵盖各个参数的数学模型。结合粒数衡算,进行了模型计算,得到结晶粒度与操作参数的关系。模型计算结果与实际结果吻合良好,表明该模型可以很好地表示蒸发结晶过程中各操作参数对结晶粒度分布的影响规律。     

Ca(OH)_2–H_2O–CO_2系统气液反应结晶实验研究

通过实验方法研究饱和氢氧化钙溶液与CO_2反应结晶生成碳酸钙沉淀的过程.研究不同操作条件对体积传质系数、反应结晶速率以及产品最终粒度分布的影响.实验结果表明:气液体积传质系数随着搅拌速率与气体流量的增加而增加;反应结晶速率随着搅拌速率、气体流量与CO_2体积分数的增加而增加;而晶体平均尺寸随着搅拌速率和CO_2体积分数的增加而降低;气体流量对晶体的粒度分布无显著影响.碳酸钙晶体同时存在生长与聚并现象.     

成核效应对粘稠物系连续冷却结晶影响的模型化研究

建立了描述粘稠物系连续冷却结晶过程粒度分布规律的数学模型。在模型中，基于Ｐｏｗｅｒ定律，考虑了初级成核和二次成核的影响作用，并运用Ｅｕｌｅｒ方法进行求解。计算结果表明，冷却速率的大小直接影响着这类物系连续结晶产品的均匀率；在冷却速率较小的情况下，初级成核对该过程产品的ＣＶ值有较大的影响；而当冷却速率增大时，二次成核的影响作用也是不容忽视的。论文提出了最适冷却速率     

THE MECHANISM AND ENHANCING METHODS OF SOLVENTING OUT CRYSTALLIZATION

溶析结晶广泛用于有机工业结晶过程,但目前溶析结晶过程普遍存在着以下问题：晶体主粒度小,变异系数高;产品过滤分离难度大,杂质含量高．针对这些问题,本文研究了溶析结晶体系的介稳区性质,并采用了如下几种强化方法：用压力溶解和静置冷却来提高过饱和度;在沉淀剂中添加表面活性剂以及采用弹性叶片摩擦和超声波刺激来提高成核速率;动静态交替育晶减少生长分散;加入促进构型转变的物质获得所需晶型的晶体;按照最佳操作程序流加沉淀剂维持恒定的结晶过饱和度等．实验证明,采用这些方法可以显著地提高溶析结晶产品的质量．     

不同表面活性剂对氯化钾结晶习性的影响

以改变氯化钾的结晶习性为目的,进行了不同表面活性剂的筛选、以及加入量、降温速率、搅拌速度等因素对氯化钾结晶习性影响的试验研究。结果表明:十二烷基磺酸钠对氯化钾结晶习性影响不明显,十六烷基三甲基溴化铵使氯化钾晶体呈棒状且杂晶较多,吐温-80使氯化钾晶体呈片状晶形。加入表面活性剂改变氯化钾结晶习性的优化工艺条件为十六烷基三甲基溴化铵和吐温-80的质量百分比浓度0.10%,结晶过程降温速率10℃/h、搅拌速率300 r/min,此时氯化钾晶形改变较明显,结垢和结块现象显著减轻。