悬浮状态下氯化钠晶体二次成核过程研究
影响结晶的因素结晶
影响结晶的因素主要有以下几点：1、浆料的过饱和度，这个主要由温度来控制，温度越低过饱和度越低。
过饱和度越大，则，产生晶核越多，结晶体粒径越小。
2、停留时间，时间越长，则产生的结晶体粒径越大。
停留时间与液位有关，液位越高，停留时间越强。
3、容器的搅拌强度，搅拌越强，容易破碎晶体，结晶体粒径越小4、杂质成分，杂质成分较多，则比较容易形成晶核，结晶体粒径越小。
给一一偏关于结晶理论的文章：结晶及其原理结晶是固体物质以晶体状态从蒸汽、溶液或熔融物中析出的过程。
在化学工业中，常遇到的情况是从溶液及熔融物中使固体物质结晶出来。
结晶是一个重要的化工过程，为数众多的化工产品及中间产品都是以晶体形态出现，如磷肥生产、氮肥生产、纯碱生产、盐类生产、络合物的沉析、有机物生产及胶结材料的固化等。
这是因为结晶过程能从杂质含量相当多的溶液中形成纯净的晶体(形成混晶的情况除外)；此外，结晶产品的外观优美，且可在较低的温度下进行。
对许多物质来说，结晶往往是大规模生产它们的最好又最经济的方法；另一方面，对更多的物质来说，结晶往往是小规模制备纯品的最方便的方法。
结晶过程的生产规模可以小至每小时数克，也可以大至每小时数十吨，有效体积达300m3以上的结晶器已不罕见。
近期在国际上溶液结晶的新进展主要表现在三个方面。
(1)在生物化学的分离过程中广泛采用了溶液结晶技术，如味精、蛋白质的分离与提取等。
(2)在连续和间歇结晶过程中，广泛地应用了计算机辅助控制与操作手段，对于间歇结晶过程借助CAC实现最佳操作时间表，控制结晶器过饱和度水平，使结晶的成核与结垢问题减低到最少；对于连续结晶过程，则藉以连续控制细晶消除，以缓解连续结晶过程固有的非稳定行为——CSD周期振荡问题，稳定结晶主粒度。
(3)结晶器设计模型的最佳化。
由于结晶过程是一个复杂的传热、传质过程，反应结晶(或称反应沉淀结晶过程)尤甚。
在不同的物理(流体力学等)化学(组分组成等)环境下，结晶过程的控制步骤可能改变，反映出不同的结晶行为，均使结晶过程数学模型复杂化。
氯化钠在乙二醇溶液中的结晶动力学分析
氯化钠在乙二醇溶液中的结晶动力学分析张伊恒;徐兆立【摘要】作为深水天然气开发核心装置之一的乙二醇再生脱盐装置,钠盐在乙二醇溶液中的结晶速率将直接影响脱盐效率,因此有必要对氯化钠在乙二醇溶液中的结晶过程展开分析,采用间歇动态法进行实验并借助1stOpt软件研究氯化钠在乙二醇溶液中的结晶规律,建立了氯化钠在乙二醇溶液中的结晶动力学模型,验证了模型的可靠性.实验结果表明:在整个粒度分布所覆盖的范围内,氯化钠晶体的生长符合粒度无关生长模型;温度升高、过饱和度与溶液悬浮密度增大均会使氯化钠晶体的成核速率和生长速率增大,且成核速率增大更为明显,对结晶过程有显著的影响.【期刊名称】《天然气技术与经济》【年(卷),期】2017(011)002【总页数】3页(P58-60)【关键词】氯化钠;乙二醇溶液;结晶动力学;温度;过饱和度【作者】张伊恒;徐兆立【作者单位】中国石油工程建设有限公司西南分公司,四川成都 610041;中国石油天然气销售东部分公司,上海 200000【正文语种】中文乙二醇再生脱盐装置是深水天然气开发的核心装置之一，常采用蒸发结晶和重力沉降原理来脱除高溶解度盐。
目前实际生产中大多采用负压闪蒸工艺［1］脱除富乙二醇溶液中的钠盐［2］。
钠盐在乙二醇溶液中的结晶速率将直接影响脱盐效率，同时钠盐结晶粒度大小也将影响分离设备选择及参数的设定。
因此有必要对氯化钠在乙二醇溶液中的结晶过程展开分析，为乙二醇再生系统设备选型及工艺参数优化提供依据。
1.1 实验装置及方法根据工业生产实际，对乙二醇盐溶液在负压高温条件下的结晶行为进行了实验研究，采用的实验装置如图1所示。
实验采用间歇动态法理论测定氯化钠在乙二醇溶液中的晶体生长速率和成核速率，配制一定浓度的氯化钠乙二醇溶液，放入到结晶器内。
升高结晶器内温度为设定值，开启真空泵，调节系统真空度，进行恒温负压蒸发，蒸发出的乙二醇通过冷凝装置回收。
通过激光检测装置确定有晶体大量析出时，开始计时，每隔一定时间用移液管取样过滤干燥后进行分析，测定悬浮密度、溶液过饱和度与晶体粒度分布，同时记录每次取样体积和取样时间。
几种结晶方法介绍及其应用进展
几种结晶方法介绍及其应用进展陈建樑; 张林锋; 郭嘉【期刊名称】《《广州化工》》【年(卷),期】2019(047)017【总页数】4页(P49-51,80)【关键词】结晶; 自然挥发结晶; 反溶剂结晶; 撞击流结晶【作者】陈建樑; 张林锋; 郭嘉【作者单位】武汉工程大学绿色化工过程教育部重点实验室湖北武汉 430205【正文语种】中文【中图分类】TQ202结晶(Crystallization)是一种拥有悠长历史的技术，可从一定的饱和溶液中获得一定形状大小的晶体[1]。
溶液的结晶技术是一个重要的化工单元操作，近几十年来这种技术在国际上取得了一定的进展。
控制溶液中晶体的生长受到了广泛的关注，因为它代表了许多化工、制药等工业领域中多种物质的主要纯化/分离技术。
结晶的原理是从溶液(过饱和状态)中析出晶体的过程，过程可分为晶核的生成/成核和晶体生长这两个阶段，导致这两个阶段的推动力就是溶液的过饱和度。
通常晶核生成有3种表现形式：①初级均相成核；②初级非均相成核；③二次成核[2]。
它们的结晶区域我们一般分为3类：不稳定区、介稳区和稳定区。
在工业结晶器内结晶，一般把过饱和度控制在介稳区内，因为这样结晶器才有高效的结晶能力，从而得到一定大小、完整的晶体产品。
近年来，在生产具有特定性能的高价值产品和建立有效的结晶工艺方面作出了重大改进。
本文综述了几种结晶方法方面的研究进展。
1 传统结晶方式1.1 蒸发结晶蒸发结晶指过饱和溶液蒸发溶剂，析晶的过程。
如在工业上的溶液开采中，对原卤水(饱和氯化钠溶液)进行提纯，蒸发结晶得到高纯度固体氯化钠产品。
1.2 降温结晶降温结晶指加热溶液，再蒸发溶剂或者加入溶质配成饱和/过饱和溶液，此时降温就能析出晶体的过程。
如析晶KNO3。
2 自然挥发结晶自然挥发结晶[3]是药物结晶方法之一。
在常温的条件下，把配置的过饱和溶液置放至西林瓶中，通过溶剂的缓慢挥发从而得到晶体。
此结晶法不同于冷却重结晶法和蒸发溶剂结晶法。
氯化钠结晶工艺优化设计
氯化钠结晶工艺优化设计作者：高振玲来源：《数字化用户》2013年第17期【摘要】2011年我国国内医药用氯化钠产量已超100000吨，产品基本采用多效真空蒸发结晶工艺，普通工艺生产的产品结晶在储存过程易出现板结，给流转、使用带来非常大的问题。
通过对氯化钠生产过程中的成核、结晶理论进行分析，将套筒隔室式结晶技术和延时结晶技术相结合，使氯化钠产品晶体结构、粒度及品质有了很大的提高。
通过研究表明，新工艺生产的氯化钠产品粒径达0.75mm以上，晶体呈椭圆型（鱼籽状），产品质量指标优于注射级氯化钠产品标准，是解决氯化钠结晶在储存过程板结、结晶生长致硬块化的很好途径。
【关键词】氯化纳结晶工艺优化一、采用循环筒隔室结晶设计制备高品质氯化钠（一）设备结构该设计关键从提高氯化钠结晶的质量入手，只有在现有的基础上进一步增大氯化钠的粒度，并使其椭圆化，减小结晶体间接触面积，从而避免储存过程结晶生长导致板结硬化。
在氯化钠结晶过程中，为了使获得较大的氯化钠颗粒，最可能的减少杂质和母液，，需要对原真空结晶器进行改造，一般采用更新隔室结晶器的办法。
对原结晶器下循环管进行改装，增设育晶器后即可增强料液闪蒸的功能，同时对结晶环境也是很好的改良，减少了细精氯化钠的生成量。
（二）结晶原理将晶体溶于溶剂或熔融以后，又重新从溶液或熔体中结晶的过程。
又称再结晶。
重结晶可以使不纯净的物质获得纯化，或使混合在一起的盐类彼此分离。
重结晶的效果与溶剂选择大有关系，最好选择对主要化合物是可溶性的，对杂质是微溶或不溶的溶剂，滤去杂质后，将溶液浓缩、冷却，即得纯制的物质。
混合在一起的两种盐类，如果它们在一种溶剂中的溶解度随温度的变化差别很大，例如硝酸钾和氯化钠的混合物，硝酸钾的溶解度随温度上升而急剧增加，而温度升高对氯化钠溶解度影响很小。
则可在较高温度下将混合物溶液蒸发、浓缩，首先析出的是氯化钠晶体，除去氯化钠以后的母液在浓缩和冷却后，可得纯硝酸钾。
重结晶往往需要进行多次，才能获得较好的纯化效果。
晶体粒径对碰撞成核的影响
流体 运动特 征为 基础 的二 次 成核 过 程 的数 学模 型 ，
为实 现工业 结晶过 程的全 面仿真模 拟奠定 基础 。
中图 分 类 号 ： ９ ０ ７ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ５９ ５ （０ ０ Ｏ － ２ － １０ － ４ ２ １ ）ｌ ０ ２０ ９ ０ ４
Ｅｆｅ ｔｏ ｒ ｓａ ａ ｔｃ ｅ ｓｚ ｎ ｃ ｌ ｓｏ ｕ ｌ ａ ｉ ｎ ｆ ｃ ｆ ｃ ｙ ｔ ｌｐ ｒ ｉ ｌ ｉ ｅ ０ ｏ ｌ ｉ ｎ ｎ ｃｅ ｔｏ ｉ
３０５ ） ０４ ７ （ 津科 技 大 学 海 洋 资源 与化 学 重 点 实 验 室 ，天 津 天
Hale Waihona Puke 摘要 ： 从单个 晶体运动中与结 晶器 内其他晶体及 固体壁 面碰撞过程的能量损失角度 ， 描述了碰撞成核过程 ， 建立 了
晶体粒径 与成核速率的理论关系模 型。结果表明 ， 晶体 的粒度对 碰撞成核速率有很大 的影 响。并利用 氯化 钠晶体
进行了碰撞成核实验 ， 使用理论模型对实验结果进行 拟合 ， 而验证 了理论 模型所预期 的规律。指出在分析二 次 进 成核时， 应充分考虑晶体粒度对成核影响的重要作用 。该理论模 型为实现工业结晶过程 的仿真模拟提供 了依据 。 关键词 ： 工业结 晶； 结晶动力学 ； 二次成核 ； 氯化钠
第３ ８卷 第 １ 期 ２１ ０ ０年 １ 月
化
学
工
程
Ｖｏ． ８ Ｎｏ １ ３ ．１
Ｃ Ｅ ＩＡ Ｎ ＩＥ ＲＮ （ ＨＮ Ｈ Ｍ Ｃ ＬＥ ＧＮ Ｅ Ｉ Ｇ Ｃ Ｉ Ａ）
Ｊｎ ２ １ ａ． ００
晶体 粒 径对 碰撞 成 核 的影 响
王云 生 ，沙作 良，武首香 ，唐 娜
悬浮状态下氯化钠晶体二次成核过程研究
悬浮状态下氯化钠晶体二次成核过程研究随着科技的发展，人们对于晶体二次成核过程的研究也越来越深入。
在这个过程中，悬浮态是一个非常重要的环节，因为它涉及到晶体的生长和形态的变化。
本文将重点研究悬浮状态下氯化钠晶体二次成核过程。
一、氯化钠晶体的基本性质氯化钠是一种常见的无机盐，其晶体结构为立方晶系。
晶体中每个离子都被六个相邻离子包围，形成一个立方体。
由于离子之间的静电相互作用，晶体具有较高的稳定性和硬度。
此外，氯化钠晶体还具有良好的光学性质，因此被广泛应用于光学领域。
二、晶体二次成核过程的基本原理晶体二次成核是指在已有的晶体表面上生成新的晶核。
这个过程通常发生在溶液中，溶液中的溶质会在晶体表面上发生吸附，然后形成新的晶核。
这个过程的速度取决于溶液中的浓度、温度和晶体表面的性质等因素。
三、悬浮状态下氯化钠晶体二次成核过程的实验研究为了研究悬浮状态下氯化钠晶体二次成核过程，我们进行了一系列实验。
实验中，我们使用了不同浓度的氯化钠溶液，并将其置于恒温恒湿的环境中。
在这个过程中，我们观察了晶体的生长和形态的变化，并记录了晶体的生长速率和晶体形态的变化规律。
实验结果表明，悬浮态下氯化钠晶体二次成核过程的速度较慢，这是因为悬浮态下晶体表面的吸附能力较弱。
当溶液中浓度较高时，晶体二次成核的速度会加快，这是因为溶液中的浓度越高，晶体表面上的溶质也会越多，从而促进了晶体的生长。
此外，我们还发现悬浮态下晶体形态的变化规律也与溶液的浓度有关。
当溶液中浓度较低时，晶体的形态呈现出较为规则的立方体状，但当溶液中浓度较高时，晶体的形态则呈现出不规则的多面体状。
四、结论本文研究了悬浮状态下氯化钠晶体二次成核过程，实验结果表明，悬浮态下晶体表面的吸附能力较弱，因此晶体二次成核的速度较慢。
当溶液中浓度较高时，晶体二次成核的速度会加快，同时晶体形态也会发生变化。
这些研究成果对于进一步了解晶体生长和形态变化的规律具有重要的意义。
真空制盐结晶过程影响因素分析分析
真空制盐结晶过程影响因素分析沙作良1周玲1张广林2（1.天津市海洋资源与化学重点实验室，天津科技大学，天津，3004572.湖南省湘衡盐矿，湖南，湘衡，421006）摘要：本文针对真空制盐生产过程，就制盐界关心的增加产品粒度的问题，从结晶机理角度分析了各因素对产品粒度影响的，指出研究生产大颗粒产品盐的方向。
关键词：真空制盐；结晶；粒度控制中图分类号：TS36 文献标识码：AThe analysis of the Crystallization process inVacuum Salt productionSha Zuoliang1 Zhou Ling1 Xhang Guanglin2(1.College of Marine Science and Engineering, Tianjin University of Science & Technology, Tianjin,300457;2.Hunan Xiangheng Salt mine,Hunan,Xiangheng,421006)Abstract: In this paper, the factors which affect the crystallization process were discussed in the vacuum salt production process. The direction of the study on increasing the crystal size was pointed out.Key words: Vacuum salt; Crystallization; particle size1前言近年来，在真空制盐生产中产品的粒度及其分布越来越受到各生产企业的重视。
盐的粒度作为衡量盐的重要指标之一，其粒度的大小和均匀性，直接影响到产品的质量、性能和销售价格。
平均粒度大且均匀的产品易过滤，干燥过程能耗低盐质较高。
连续操作状态下结晶器内颗粒悬浮状态的研究
连续操作状态下结晶器内颗粒悬浮状态的研究王学魁;舒畅;沙作良【期刊名称】《天津科技大学学报》【年(卷),期】2011(026)001【摘要】The particle distribution in crystallizer was studied with computational fluid dynamics simulation under continuous operation. The effect of mixing intensity and product remove location on particle distribution were studied for different sizes particles. The simulation was carried out in a 10 liter DTB crystallizer. The results show that the particle distribution in a crystallizer is strongly dependent on the size of the particle and the mixing intensity. The product remove location does not affect much under the studied condition.%使用计算流体力学的方法,在连续操作状态下,模拟研究结晶器内晶体悬浮状态.重点考察在不同搅拌速度下,不同粒径的晶体在结晶器内的混合状态和分布与排料位置的关系.对在容积为10L的DTB结晶器进行模拟.结果表明,晶体的粒径和搅拌速度对混合状态有很大的影响,而排料口的高度则对结晶器的混合状态无明显影响.【总页数】4页(P19-22)【作者】王学魁;舒畅;沙作良【作者单位】天津市海洋资源与化学重点实验室,天津科技大学海洋科学与工程学院,天津,300457;天津市海洋资源与化学重点实验室,天津科技大学海洋科学与工程学院,天津,300457;天津市海洋资源与化学重点实验室,天津科技大学海洋科学与工程学院,天津,300457【正文语种】中文【中图分类】TQ019【相关文献】1.悬浮状态下氯化钠晶体二次成核过程研究 [J], 王云生;沙作良;曾向东2.悬浮状态下小粒物料的干式磁选法的研究 [J], В·Б·契热夫斯基;李长根;崔洪山3.电磁场控制连铸结晶器内弯月面区域金属流动状态的试验研究 [J], 张雅静;徐广（亻隽）;于光伟;贾光霖;高允彦;赫冀成4.悬浮状态下磷石膏分解规律的研究 [J], 张薇;简淼夫;周松林;胡道和5.底泥再悬浮状态下生物有效磷形成机制研究 [J], 李大鹏;黄勇;李伟光因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
【doc】氯化钠结晶过程的性质
氯化钠结晶过程的性质置,这正是运输带上碳酸氢铺增长量韭入其煦走区的到问.芷这种混下.第二台没备碳酸氲钠流量开始等于给定值.因为经过第三台设螽后总湍不变.因此桀四台及笫五台设牾给定流量也不变,那么第四台和第五台设备流置电不会变.在这种情况下,计磕确的指标如下,～O.12公斤/秒,～j秒,对所有设备谖指标是相同的.实例fIl=l_j发方法).各设备流量给定值比例不变,而总负荷向增长到24公斤/秒～O.92公斤/霹米方向变化.根据本发明的方法在总负荷测量点直接在第…台设备之前条件下给定流量值变化如下:茚一台设备.立即;第二台设备,经过10秒;第三台设备.经过20秒I第四台设备,经过30秒;第五台设备,经过40.各设备流量给定值为;Y一4.8公斤/秒～0.9S公斤/厘米.困此,运输带新的总负荷分配与各设备物料溢量新的给定值分配是同步协调的.由于各调节作用结果,第一垃板在不变其位置情况下可'以从运输带取下给定的碳酸氢钳量,因为比例(6)系数随着给定值变化20而变化2.10秒钟层,碳酸氢钠增长量进入用第二垃刮板从运输带提取碳酸氢钠后,就在这时第二设备负荷给定值随着增加.因为10秒钟以前第一台设备流量增加?0,因仳锥=台设嵛流量给定值增长2目井.且比例(6)系数也增长20,那么第二块刮板位置不变.这时,第二台设备流量等子给定值.柬用樊似方法下面几个调节电路也在运行.计量准确性由下特征数确定:'～0.】2公斤/秒,～5秒,并对所有设备米说是相同的.从.上述列举实倒中可见,当用已知方法调节时,流量实际值与给定值的误差为O.12～0.96公/秒,这相当于流量绝对值的3～24.在用本发明的方法调节时,流量的实际值与给定值的偏差为o.12公斤/秒,也就是为流量绝对值的3%,对所用设备均定手l_1同的.此外.转换过程的持续时间:用已知方法为45～l35秒,而用本方法仅为5秒.本发明极大地提高煅烧工段:[作不稳定状态的计量准确性,不稳定状态在揆作时『J=I】内是般烷工段主要的工作状态..(卢世传译李鹤廷校)氯化钠结晶过程的性质Mas.am~Hasegawa等在一个宴际容积为z0升的喷射混古型蒸发结晶器中,利用试嗣级氯化钠水溶液硬禽有一8一氯化镁的两种溶液来测试温度或产宰对氯化钠结晶过程睦质昀影响证恒定产率下对两种溶液体系都进行实验.结果随温度的升高结晶成长速率增加,面成核速率减少,因此温度明显地影响产品结晶的粒径.对两种溶液体系在恒定操作温度条件下进行了其他实验,产品结晶.粒径与成棱速率相关联.用试剂级溶液体系产品结晶粒径随产率丽增加,而对男一个体系则产品结箍粒径瞳产≈而减少.1.引言近钲来,在口木刚白对氯化钠同工业产品结一的粒径,粒径分布,形状,纯度和硬度的要求变得更严格起来了.因此,术文作者研究j结晶成和成核的机理,以便计较合理的操作条件及结晶器.在本研究中,温度,产率和从喷射淀台型结晶器蒸发的海水中,浓缩的卤水中主要杂质,氯化镁的影响各个实验讨论了这些因素对结晶过程产品粒径影响.2.实验,喷射混台型结晶器的流程图示于图1.这个结晶器特点是没有搅拌器的搅拌,而利用通过喷嘴的射流来使悬浮层进行良好的混合,该结晶器实际容积为7O升,实际热交换面积为O.5平方米.实验按下列过程进行.在室温下,将70升试剂级氯化钠饱和溶液装人设备内并且开始循环.蒸汽通到热交换器,接着结晶器内的溶液以每小对公斤的恒定速率进行蒸发以使其过饱和.当溶液不断蒸发和用卤农来补充结晶器内蒸发揖失时,产生了晶核,鼎核长大并使悬浮结晶的盈增加.当结晶器内悬浮结晶盈过量时,开始取出一些结晶使结晶器内结晶的悬浮密度渐渐恒定下来Ⅲ每隔1小时进行筛分分_f斤方法来观测产品结晶韵粒径分布.当结晶粒撩分布几乎不变时,I认为精晶器处于稳定运行,9试验结束.测定产品结弱粒质最为基础的Kosi~-Rammlel"图线中做为绝对粒径常数,利刚产率结晶粒径分布和悬浮券密度之闽相互荚系图来得出结晶平均生长速率和平均成攘速率.试验条件示于表]中,系删】是在试剂级氯化钠承溶液和台有氯化镁水溶液L在恒定产牟条炸下操作温度影响试验.系列2是恒定两种溶液在恒窟操作温度条件下产率影晌的试翰.剥用改变蛤科卤水浓度来控制产率.结晶器内结晶的悬浮密度是恒定的(O.04),当制备完饱和溶液时利嗣预先相八氯化镁来制备氯化镁溶液.表1,试验条件i:系训l～.产率:0.007~m./n1/h]结晶器内悬浮密度:0牡一]Z"7-系列2结晶器内温度:70[℃)结晶器内的结晶悬浮密度:0.04e一]试验号;一2—7—8—9试验号一5l0—1l——12产率[ITI./in./h)0.OO70.0120.0l70.0220.0070.0l20.0170.022MgC[浓度[)(重量)3.结果与讨论一在系列l中.对恒定产率实验得到的产品结晶粒径和温度之间的相互关系表示在图2.i芏这个图中,"值表示在稳定状态下绘在Rosin-R~mmler图中结晶分布曲线的斜率.在试剂级氯化钠水溶液实验中,5O下产品结晶粒径是17lm,在90℃时增大为538pm, 另外,在含有氯化镁水溶液试验中,5O℃下产品结晶粒径是187~m,90℃时迅速增大为552~m,并且在每一温度下产品结晶粒径和≈值比从试剂级溶液实验得到的产品结晶粒径的"值稍大些.两种溶液实验的平均生长速率的变化表示在图3.平均成长速率随温度升高而增加,在两种溶液中90℃的平均成长速率大约是50℃的平均或.睫速率的三倍. 关于两种溶液平均成桉速率随温度变化的实验表示在图4.实验裘明臆温度升高平均戚核速率减少,90'C时与50℃时比较,平均成核速率低.I/io.对禽有氯化镁溶液的实验的平均成长速率比试剂级溶液的平均生长速率稍大,但是平均成核速率稍小.这可以考虑为产图1.喷射混台型结晶器流程图图2.产品结晶粒径随温度的变化——8——如仲加一5结晶粒径受滥度影响很大.其原因是随温度的升高平均成长速度增大而平均成桉速率减温度f-cI图3.平均成长速率随温度的变化在7O℃时利I『lj系列2的实验在产率,了产品结晶粒径和率之间关系示于图5.图4.平均成核速率随温度的变化结晶粒径分布和悬浮密度之间相互关系作图得到图5.在相关图中产品结晶粒径随温图6.平均成核速率和平均成长速率之度的变化问的关系丰文图中●示含有MgCIl溶限实验,0示试剂缓溶液实验.产品结晶粒径由方程(1)归一化,且受平均成长速率和平均成核速率的影响.这样, 平均成接速率和平均生产速率之阈关系示于图6.j=—(__1--e)~(dI/dQ)a,—Iq.IF0霰:～j一产品结晶粒径}(aUdO)?0.一平均成长速率}F;,一包括形状系数的平均成核速率(1一￡)一悬浮结晶密度}(1),.?,一由产品结品粒度分布所描述的常数平均成核速率与平均戎}毛速率相关在试剂级体系实验日,相关线斜率值约是0.j.拜一方面,在禽有氯陀镁fzl体巾,平均成长速率几乎是恒定的,而平均威接速率有明显变化.因此,从方,fL'--(】)考虑,对于前曹.产;结晶粒径随成接速率增大,蕻愿因是平均成长速率对平均或核速率之闻增加比率大于1.0.而后者,产品结晶粒径膻产率迅遮减少,其原因是该比率小于].0.关于氯化钠的结晶过私,:.'i结晶粒径着地受温度影响.因此,封制造_大颗舵的氯f{二钠则需要较高的操作温度.(李树舂译自Ⅸ材料制备及工业结品蝈际会议论文集】909,8,李圈洋较)j丰I●。
KC1在KCl-MgCl_-H_()体系中的结晶动力学探析
2012年第30期(总第45期)科技视界Science &Technology VisionSCIENCE &TECHNOLOGY VISION科技视界0引言从结晶动力学的观点出发,晶粒由溶液中结晶出来,首先要形成一定的过饱和度,过饱和度的大小直接影响着晶核形成过程和晶体生长过程的快慢,而这两个过程的快慢又影响着结晶产品中晶体的粒度及粒度分布。
因此,创造一个适当的过饱和状态,控制氯化钾晶体的成核和生长过程,才能使结晶的粒度和产量得以优化。
1实验试剂与仪器1.1实验试剂KCl(分析纯,≥99.5%(w),天津某化学试剂厂);MgCl 2·6H 20(分析纯,>98.0%(w),天津某化工股份公司);无水乙醇(分析纯,299.7%(w),天律某化学试剂厂);miller.Q 水(电阻率为18MΩ·cm 的超纯水,实验室自制)。
1.2实验仪器程控型加热循环器(NDJ-7型,上海某仪器有限公司);玻璃结晶反应釜(CC075型,瑞士某仪器公司);实验检验筛分机(ZY-200型,新乡市某机械有限公司);磁力搅拌器(B4-1A 型,上海某仪器有限公司);电热恒温鼓风干燥箱(ZBY149-83型,上海某医疗器械厂);电子天平(BS 214D 型,北京某仪器系统有限公司);投入式恒温器(YKKY-A3型,北京某科技仪器公司);节能型智能恒温槽(DC-2006型,宁波某生物科技股份有限公司);多品X-射线衍射仪(D8Advance 型,德国某公司);扫描电子显微镜(JEOL JSM-6701F 型,日本某分析仪器公司);显微镜(ECLIPSE 50i 型,Nikon 公司);SHZ-C 型循环水式多用真空泵;国标目筛(嘉俊实验仪器有限公司)2实验方法2.1KCl 晶种的筛分KCl 晶种的筛分将KCl 颗粒用研钵研磨后,用筛分机将研磨后的颗粒筛分成粒径为50μm(270-300目)的KCl 颗粒,为避免机械振动中细小KCl 颗粒混入品种中,再进行人工筛分,确保品种粒度的均勾。
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万方数据
８
盐业与化工 洗盐）、０．８４
ｎｌｎｌ一０．４２ ｍｍ、０．４２
第３８卷第１期
ｍｍ～０．２５
ｎｌｌｎ，
基本规律对于在工业结晶过程中控制晶体质量、粒 度及其粒度分布具有很重要的指导意义。 实验的目的是研究搅拌悬浮结晶器中，流体循 环速率、循环时间及晶体粒度对二次成核速率、晶核 粒度分布的影响规律。探讨二次成核过程与流体循 环速率及晶体尺寸特征的关系，从而明确固体悬浮 液结晶过程动力学特征，尤其颗粒的尺寸对成核过 程的影响，从而为从流体动力学角度研究二次成核 的规律提供实验数据基础，同时也可应用在实际生 产中，改善操作条件，获得更多符合设计要求的晶体
２３０斗ｍ、６００ Ｉｓ，ｍ、
（４）启动循环泵并调整至预设搅拌强度，度为１００ ｇ／Ｌ的实
ｇ加入结晶器中。
ｈ；
验条件下，不同循环时间下成核速率的变化。 从图２中可以看出，循环时间与晶种粒度对成 核速率的影响非常显著。随着母晶的粒度增加，晶 体碰撞成核速率随之明显上升。这说明运动速率相 同的条件下，大颗粒晶体的质量比较大，其具有的动
１．４数据处理方法 碰撞成核试验控制在饱和溶液中进行，可避免
１．２实验设备及仪器 激光散射粒度分布分析仪，ＬＳｌ３３２０型，ＢＥＣＫ—
ＭＡＮ ＣＯＵＬＴＥＲ；６０
初级成核的干扰。因此，在碰撞过程中晶体的个数 变化，即为碰撞过程的成核个数。 碰撞前后的晶体颗粒数目可以通过激光散射粒 度分布的测试结果计算得出：
９
堡６０
９
４０
２０ ０
４
０
Ｏ．２
０．４ ￡见一
０．６
０．８
１．ｏ
∞ 一
警一１
—６
（ａ）平均粒度１ ２３０ ｐ，ｍ晶种碰撞后晶体分布
—１ｌ
０ ２００
４００
６００
８００
ｌ
０００
１ ２００
ｌ
４００
晶体粒度／ｌａ，ｍ 圈２母晶粒度及循环时间对碰撞成核速率的影响
２．２流体循环速率及母晶粒度对碰撞成核速率的
影响
含量也随着明显减少，由１５％减少到３％，这些都说
Ｐ ａｎｄ ｄｅ
ｊｏｎｇ Ｅ．Ａ ｍｏｄｅｌ
ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ
Ｅｎｇ
ｉｎ
ａ
ｓｔｉｒｒｅｄ ｖｅｓｓｅｌ ｃｏｏｌｉｎｇ
ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚｅｒ［Ｊ］．Ｉｎｄ
Ｃｈｅｍ Ｆｕｎｄａｍ，１９７３，
１２（２），１７９—１８４． ［７］Ｇａｒｓｉｄｅ Ｊ，Ｄａｖｅｙ Ｒ Ｊ．Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ
目前，成核速率多定义为单位时间单位体积内 产生晶核的数量‘１４－１３］，文中为了更好的体现晶体粒
度对碰撞成核的作用，成核速率使用单位时间单个
开动搅拌器，充分搅拌后室温静置１ ｄ备用； （２）晶种的制备：将药品盐筛分，分别筛取１．４ｌ
ｍｍ～０．８４ ｒａｉｎ、０．８４ ｍｍ一０．４２ ｍｉｌｌ、０．４２ ０．２５ ｍｍ，０．２５ ｍｍ一０．１７７ ｍｍ一
万方数据
１０
盐业与化工
ｈｅｐｔａｈｙｄｒａｔｅ［Ｊ］．Ｃｈｅｍ ［６］Ｏｔｔｅｎｓ
Ｅ Ｅｎｇ Ｐｒｏｇ
第３８卷第１期
Ｓｙｍｐ，１９７１，６７：６—１７．
ｆｏｒ
言，悬浮液循环速度的不同对大粒度的粉洗盐晶体 碰撞后的晶体碎片影响较为明显，碰撞生产的晶体 碎片含量随悬浮液循环速度增大而增加。对粒度较 小的精制盐颗粒而言，随着母晶粒度的下降，碰撞后 的晶体碎片的分布范围也随之变窄，拐点处的 ∥己一值由０．６下降到０．３；同时，晶体碎片的累计
更大的碰撞成核速率。 ２．３破碎晶核粒度与粒度分布分析
件下测得的成核速率，在较小母晶粒度范围内具有 一急剧上升趋势；同样的趋势在３．０ ｈ和５．０ ｈ的实 验条件下则没有表现出来。该现象说明悬浮液中晶 体分布状态对碰撞成核的作用十分重要，由于小粒 度的晶体在同一晶体悬浮密度下具有更多的颗粒个 数，在实验室规模的结晶器内能够很快实现理想混 合，但在工业结晶器中因为可能存在溶液混合以及 粒子悬浮的非理想性，不能在短时间内达到均匀分
中图分类号：０７９文献标识码：Ａ文章编号：１６７３—６８５０（２００９）０１—０００７—０４
Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ Ｓｏｄｉｕｍ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ Ｃｒｙｓｔａｌ ｉｎ ｔｈｅ Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｔａｔｕｓ ＷＡＮＧ
（Ｔｉａｎｊｉｎ
Ｙｕｎｓｈｅｎｇ，ＳＨＡ Ｚｕｏｌｉａｎｇ，ＺＥＮＧ Ｘｉａｎｇｄｏｎｇ
全一致【１－３．７］。随着流体循环速率的增加，晶体颗粒 与其它物体碰撞过程中具有更大碰撞能，碰撞产生 的碎片数量也随之增多，同时循环速率的增大导致 晶体颗粒在放大结晶器中处于较好的悬浮状态，更
从图４中可以看出晶体颗粒特征对碰撞后的晶 体碎片的分布有显著影响。大颗粒的晶体碰撞后的 碎片具有较宽的粒度分布。就单一粒度母晶体而
耗，而且对晶体的粒度和粒度分布有更高的要求。
主，对其二次成核也进行了一定的报道【９。１¨，但成 核速率的描述主要是以其主要操作参数为基础，没 有考虑到颗粒本身特征，特别是颗粒的尺寸对成核 的影响尚未见到报道，因此在应用上受到了一定的
限制。
影响晶体产品粒度分布的因素很多，其中包括：晶种 的特性、成核速率、生长速率、悬浮液的流体动力学、 悬浮密度、溶液的特征及过饱和度等。作为影响晶 体粒度主要因素之一的成核速率一直是工业结晶界 的热点研究课题。国际上对二次成核过程进行了大 量的研究¨。３ Ｊ，对不同的体系的二次成核机理与模 型有一些报道，但这样的模型都与实验体系及晶体 的特征有着密切的联系，因而没有通用性【４。８］。在 氯化钠的生产过程中，其成核主要是以二次成核为
第３８卷第１期 ２００９年１月
盐业与化工
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓａｌｔ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ ７
悬浮状态下氯化钠晶体二次成核过程研究
王云生，沙作良，曾向东
（天津市海洋资源与化学重点实验室天津科技大学，天津３００４５７）
摘要： 实验利用６０ Ｌ流化结晶装置，研究了悬浮状态下晶种粒度、流体循环速率以
０
０．２
０．４
０．６ ￡厄。
０．８
１．Ｏ
图３为分别使用平均粒度为１
２３０ Ｉ．Ｌｍ、６００ ｇ／Ｌ
（ｂ）平均粒度６００斗ｍ晶种碰撞后晶体分布
岬、４７０
ｌａ，ｍ、３４０斗ｍ的母晶，悬浮密度为１００
的实验条件下，不同循环速率下成核速率的变化。
０
Ｏ．２
０＿４ ＬＩＬ一
Ｏ．６
Ｏ．８
１．０
（ｃ）平均粒度４７０ ｆｕｎ品种碰撞后晶体分布
为更有效控制产品的粒度及其粒度分布，必须
清晰了解生产过程中的二次成核特征及规律。在大
型结晶器内，因为其流体动力学状态与实验室结晶 器内的流体动力学状态有着很大的差别，因此在结 晶过程中的动力学特征，尤其是二次成核的成核规 律上存在很大的差异‘１２－１３］。所以研究二次成核的
收稿口期：２００８一０７—２９ 作者简介：王云乍（１９７６一），男，博．１：研究生。 基金项目：天津市自然科学基金（０５ＹＦＪＭＪＣｌ３８００）；教育部高等学校博士点基金（２００７００５７００１）
１００ ８０
图３搅拌强度及母晶粒度对碰攫成核速率的影响
堡６０
甘４０ ２０
Ｏ
从图３中可见，流体循环速度与晶种粒度对成 核速率也有显著影响。母晶粒度对成核速率的影响 趋势同２．１中情况相同。晶体的碰撞成核速率随流
体循环速率的增加而增大，这一结果与文献报道完
０
０．２
０．４
０．６
０．８
１．０
Ｌ｜Ｌ一 （ｄ）平均粒度３４０ ｌａ，ｍ晶种碰撞后晶体分布 圈４不同晶种粒度碰撞后晶体分布
能要远远大于小颗粒的动能，因此在晶体与结晶器
待加入完毕后，开始计时，实验时间为５
时间为间隔Ｏ．５
ｈ；
（５）取样分析，用烧杯取悬浮液约１００ ｍＬ，取样 （６）将取样悬浮液过滤，得到固体样品，并将样
品用丙酮洗涤；
（７）用激光散射粒度分布分析仪对样品进行粒 度分析； （８）分别改变品种粒度１．４１
ｍｉｌｌ一０．８４
及循环时间对碰撞成核速率特征、规律及晶核粒度分布的影响。发现二次成核过程中，破碎 机理占主导作用，碰撞后的晶体碎片具有连续分布；母晶粒度和循环速率不仅影响颗粒的碰 撞能，而且对颗粒的悬浮状态及分布状况有明显作用；成核速率随晶种粒度及流体速度的增 大而增加，循环时间对粒度较大晶体颗粒的二次成核有明显作用。 关键词： 二次成核；粒度分布；成核速率；氯化钠
布，造成成核速率的异常变化，进而影响最终结晶产
碰撞所形成的晶核的大小和粒度分布是进行工业
过程控制的重要信息，探讨其变化规律对理解成核的
机理有着重要的意义，因此这里使用晶体碎片的累计 含量和碎片粒度与母晶最大粒度的比值做图如图４。
１００ ８０
品的质量。Ｓｈａ等人在固体悬浮液流体动力学研究 中也发现晶体的悬浮状态对其分布有重要影响【１７ Ｊ。
ａ
ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｐｌａｙ８
ｅｒ
ｍａｊｏｒ ｒｏｌｅ，ｔｈｅ ｃｒｙｓｔａｌ ｆｒａｃｔｕｒｅ ａｆｔｅｒ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｈａｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ．Ｍｏｔｈ—
ｒａｔｅ ｎｏｔ
ｃｒｙｓｔａｌ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ
ｓｔａｔｕｓ
ｏｎｌｙ ｅｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ ｏｆ ｃｒｙｓｔａｌ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｔｈｅ
ｒａｔｅ
ｓｕｓｐｅｎ－
ｄｅｄ
ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｓｔａｔｅ．Ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ
ａ
ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｍｏｔｈｅｒ ｃｒｙｓｔａｌ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｓｔｉｒｒｉｎｇ ｉｎ－
ｏｎ