工业结晶-第五章-连续结晶课件.ppt

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1、连续结晶过程，粒数衡算第五章连续结晶过程的特征连续结晶过程是在结晶系统内保持连续进料，连续排料，一般的连续结晶过程是在一个能使晶体悬浮的设备内进行适用于大规模的生产产品的粒度分布比较宽过程控制相对比较困难MSMPR结晶器一般的连续操作过程中，都要求预测最终产品的尺寸及其尺寸分布.混合悬浮、混合产品排出(Mixedsuspension,Mixedproductremove,MSMPR)是一个理想的连续操作的结晶器模型。通过对（MSMPR）结晶器颗粒衡算，得到其粒度分布模型，此模型在分析连续结晶系统中展示了重要的作用。MSMPR结晶器假设产品

2、的颗粒粒度分布和结晶器中粒度分布完全相同，即当产品排出时颗粒没有“分级”。颗粒的形成全部是成核，和随后的成长，也就是说，颗粒的破碎，摩擦和聚集现象全部忽略。颗粒的形状系数不随颗粒的尺寸而变化，因此，特征尺寸可以用来描述全部的颗粒。进料中不存在任何尺寸的晶体在此基本的假设下，使用类似于能量和质量衡算的基本方法，可建立颗粒衡算。粒数衡算在结晶器内考虑任意颗粒尺寸L，对尺寸范围在L1到L2之间，用n1和n2表示其相应的颗粒密度，对颗粒进行衡算考虑在此范围的颗粒衡算L1,G1,n1L2,G2,n2L颗粒进入或离开这一尺寸范围时，可能由于成长或流体

3、流动，用G表示晶体的线性成长速率，V表示结晶器尺寸，Q表示体积流率，则有1.由于成长进入此尺寸范围的颗粒个数，Vn1G12.由于成长离开此尺寸范围的颗粒个数Vn2G23.由于流体流入(喂料）而带入的晶体在此范围的个数为在Li+1～Li之间的平均值4.由于流体流动离开(排料）此尺寸范围的个数粒数平衡取极限使ΔL变成最小V/Q=τ（平均停留时间）同时假设在进入的流体中设有任何颗粒如果假设晶体的成长速率不随晶体的尺寸变化（McCabes△Llaw）此方程的积分用尺寸L，0～L用n0来表示颗粒尺寸为“零”时的颗粒密度，即由此可见，在半对数坐标下，

4、颗粒密度与颗粒尺寸成一直线关系，斜率为-L/Gτ，截矩为lnn0，因此，可以用此方法测量成核速率。试验可得成核速率和成长速率如果我们定义成核速率为在接近颗粒尺寸为“零”时，颗粒粒数的变化速率，因此，在直线的截矩lnn0已知时成核速率可测知此即为利用MSMPR模型测量结晶动力学G、B的理论基础。用此方法测量结晶动力学时，满足MSMPR的值假设非常重要，否则数据不可靠。动力学测量与计算-L/GτLnno用MSMPR的颗粒尺寸分布式，可以很简单的得到与颗粒分布相关的量，如：全部的颗粒个数同样：使用平均尺寸的定义：（注意：用不同的方法定义的颗粒的

5、平均尺寸值不同）连续结晶过程的质量限制结晶器内的晶体质量在尺寸dL范围内的晶体质量在尺寸dL范围内的晶体质量分数质量分布的最大值质量分布的最大值晶体尺寸50%积累质量对应的晶体尺寸质量限制下的成核速率和成长速率成核速率可表示为晶体的质量可表示为用质量分布的最大值尺寸表示晶体的质量用积累质量分布的50%尺寸表示晶体的质量把此方程代入成核速率方程，假设j=1,表示在一定的成核速率下，要达到一定的尺寸晶体，其成长速率的要求，这对结晶的设计是非常有用的停留时间的影响如果在操作中保持悬浮密度相同成核速率成长速率n0或成长速率与停留时间的关系停留时间

6、对晶体尺寸的影响（按中值LM）在这种条件下，如果把停留时间增大一倍其影响如果相对动力学级数i小于1，一般这种情况较少，晶体尺寸会有些减小如果i等于1，晶体尺寸不变。这意味着过程中成长速率减小一半如果i大于1，晶体的尺寸将增加例如，i等于2，晶体尺寸增加15%因此，可得出结论，增加晶体的尺寸，增加停留时间不是一个有效地方法悬浮密度的影响如果假设操作的停留时间相同，但改变结晶过程的悬浮密度，例如增加进料浓度。通过和以上相同的处理，有注意，以上的处理在成核速率的模型中没有考虑悬浮密度对成核速率的影响，如考虑此影响，成核速率可表示为如果j=1,晶

7、体的成长速率与悬浮密度无关，成核速率与悬浮密度成正比，这表明，在这种情况下，改变悬浮密度，不会改变晶体的力度分布搅拌速度的影响以上分析，停留时间和悬浮密度对晶体的尺寸分布影响不大，这主要是忽略了搅拌速度对成核速率的影响。使用方程使用不同的停留时间，对上方程作图，其斜率为-3（图9.6）考虑搅拌速率对成核的影响假设j=1,对log(B/MT)和logG图，图9.6连学结晶过程晶体粒度控制方法细晶消除分级排料细晶消除+分级排料细晶排除V0VPMSMPR结晶器细晶排除结晶器，小于LF的晶体排除结晶器，并被消除，其溶液返回结晶器V0VPVF=(R

8、-1)VPMT,L‹LFMT=0定义：通过结晶器的体积流率与产品排出的体积流率之比为R。R›1细晶的停留时间产品的停留时间如果假设在带有细晶排除操作的成核速率的粒数密度n0和MSMPR的完全相