關于工業(yè)結晶技術

　　溶液結晶主要分為六種基本類型，見表1。

　　但對于結晶物質(zhì)又習慣按其溶解度曲線分類，大致可分為三種類型，見表2。對于不同類型的物質(zhì)，適于運用不同類型的結晶形式。對于表2中第1類，其溶解度隨溫度變化較大，適于冷卻結晶。第2類物質(zhì)其溶解度隨溫度變化較小適于蒸發(fā)結晶。至于溶解度隨溫度變化的速度介于上兩類之間的物質(zhì)，適于采用真空結晶方法。類似于蔗糖的那些剩余溶解度較高的情況可結合采用上三種形式的結晶過程。表2中的第3類物質(zhì)其溶解度隨溫度的增加而降低，可以采用蒸發(fā)溶劑的方法結晶，但要注意避免溶液與加熱面之間大的溫差。

　　在工業(yè)上，運用氣體或液體之間進行化學反應沉淀出固體結晶產(chǎn)品來制備的化學物質(zhì)很多。一般借助于放出的反應熱來驅趕體系中的溶劑。這種方法稱為反應結晶法。特別在產(chǎn)生有回收價值的廢氣的工業(yè)中可用此法。例如由焦炭爐廢氣中回收NH3，就應用NH3與H2SO4反應結晶產(chǎn)生(NH4)2SO4的方法。

　　在其它沉淀結晶方法中又有鹽析結晶、萃取結晶、乳化結晶、加合結晶不同的路線。鹽析結晶的特點是往溶液中添加某些物質(zhì)，它可較大程度地降低溶質(zhì)在溶劑中的溶解度致使結晶。水析結晶也屬于這個范疇，只要控制加水量，就可由與水共溶的有機溶劑中分離其中某種溶質(zhì)。欲分離碳氫異構體或沸點相近的混合物時，還可考慮采用萃取結晶法。它的特點是往二元體系中加入第三組份來改變其固一液相平衡曲線，然后選用再結晶方案達到兩個組份的分離。例如用此法可分離間位、對位甲酚混合物以及間位、對位二甲苯混合物等用一般結晶法無法分離的體系。

　　在溶液結晶中還應特別注意的是在實際結晶溶液中，除了主要的溶質(zhì)和溶劑外，還有一種或更多種的其它雜質(zhì)和附加物質(zhì)存在。它們的存在影響主要結晶物質(zhì)的溶解度曲線。所以在實際結晶過程中，必須考慮雜質(zhì)或其它共存物質(zhì)對溶解度曲線的影響，以決定采用何種結晶方法，或加何種添加物改變?nèi)芙舛?，提高產(chǎn)率。

　　冷卻結晶也是熔融液結晶的一種主要類型，例如用于苯凈化的Newton Chailibers過程就是一個直接冷卻過程，它將不純的苯直接與一冷凍鹽水混合，得到的懸浮液再離心分離出苯的結晶及鹽水與母液的混合物，靜置后可分離出母液與鹽水。如可用于蔡精制的Proabd精制器及前述的Brodie凈化器也都屬于冷卻結晶器。逆流分步結晶是熔融液結晶中很有發(fā)展前途的一種類型。

　　噴射結晶類似于噴霧干燥過程，是很濃的溶液的溶質(zhì)和熔融體固化的一種方式。嚴格地說噴射固化的固體并不一定能形成很好的晶體結構，而其固體形狀很大程度上取決于噴口的形狀。高聚物熔融紡絲牽伸過程也形成部分結晶結構，廣義地說也屬于這種類型。

　　在國際上已工業(yè)化的熔融結晶裝置，目前分為復合式懸浮結晶型和逐步凍凝型。對比這兩類結晶裝置，前者較適合大規(guī)模萬噸級生產(chǎn)，但它具有設備結構復雜，放大難度高，應用分離物系有局限性等缺點；后者雖然適用于中、小規(guī)模生產(chǎn)，但卻克服了其它的缺點。　　

　　“升華”過程，嚴格來說是指由固相直接變成蒸氣過程，但在工業(yè)應用上也常常把固體直接變?yōu)檎魵庵苯幼優(yōu)楣滔噙@個過程也稱為升華過程，實際后一步是由蒸氣直接結晶的過程。這個過程已在工業(yè)上應用作某些物質(zhì)凈化的手段。這個過程由平衡曲線決定。圖中三相點的位置十分重要，若該點發(fā)生在高于大氣壓的地方，此固體在正常情況下不熔融，直接發(fā)生固態(tài)的氣化，再冷卻凝聚為固體。否則只能進行擬升華過程，即“固體—液體—蒸氣—固體”過程。

　　這種升華過程一般分為三類：簡單型、真空型及夾帶型。這三種類型的區(qū)別僅在于實現(xiàn)第一步“固體—蒸氣”的推動力的不同。而由“蒸汽—固體”這一步靠冷卻而凝聚。

　　所謂夾帶型也稱載體型，即靠外加惰性氣體的吹入幫助完成固體氣化過程?！?/FONT>