专利名称：消除结晶器中晶浆里的部分细晶、制造大粒度晶体的方法
技术领域：
本发明是涉及一种溶剂结晶过程中消除部分细晶、制造大粒度晶体的方法。具体地说就是一种通过采用设置在结晶器中特定的过滤器和结晶器外的特定的细晶消除循环系统，有效地消除结晶器中晶浆中的部分细小晶体，从而制造出粒度大且分布均匀、纯度高的晶体的方法。
根据溶液结晶理论，晶体产品的纯度在很大的程度上依赖于晶体的粒度分布。特别是晶体产品中细晶量所占的比例，对晶体产品的纯度有着很大的影响，晶体产品中细晶的比例增加必然使单位重量的晶体表面积增大，这不仅使晶体对不净母液的挟带量增大而且降低了过滤洗涤效果，很难一次得到纯度高的产品，一般需要增加结晶次数，造成不必要的浪费。许多学者的研究证明了以上观点，所以不论从纯度要求还是提高过滤洗涤效果上讲，得到粒度大而均匀的晶体产品是结晶过程所希望实现的。
在连续或间歇操作的结晶器中，每一粒晶体产品是由一粒晶核生长而成的，在一定的晶浆体积中，晶核生成量过大，溶液中有限数量的溶质生长于过多的晶核表面上，产品粒度必然较小，因此，必须及时地把过量的晶核除掉。有效的消除细晶不仅可以提高产品中晶体的平均粒度。而且，它也为提高晶体的生长速率带来好处，因为结晶器配制了细晶消除系统之后，可以适量的提高过饱和度，从而提高了晶体的生长速率和设备的生产能力。
目前世界上比较普遍的消细晶的方法有沉降法和旋液分离法，其中沉降法是根据淘析原理，在结晶器内部或外部建立一个澄清区，在此区域内，晶浆以适宜的速度向上流动，使大于晶体切割粒度的晶体都能从溶液中沉降出来，回到结晶器中的主体部分，重新参与晶浆循环并继续生长。小于晶体切割粒度的细晶将溢流进入细晶消除系统。为了达到上述目的，结晶器内设置环形挡板来提供澄清区，这样不仅使结晶器的结构变得复杂，而且由于澄清区的存在，浪费了结晶器的有效体积，降低了设备生产能力，而且对于加压、真空、蒸发结晶过程实现起来也比较困难，有着操作复杂，适用范围窄等缺点;同时上述沉降法对于液固密产差较小的物系基本不适用。
旋液消细晶法是采用旋液分离器利用离心沉降原理分离出细晶体、并进行消除。这种方法的不足之处在于旋液分离器本身设计要求高，设计不良的旋液分离器几乎无法正常操作，而且晶体的切割粒度不能随意改变，适应性差。该方法的另一不足之处在于，进入旋液分离器的物流需要较高的初始压头，对于一般结晶过程来说必须附加循环泵来满足这一要求，由于进入旋液器的晶浆包括各种粒度的晶体，这势必造成泵输送对大晶体的破坏，这对消细晶过程来说是不利的，虽然该方法操作比较简单，但由于以上种种不利的因素，使其在实际使用中受到很大的限制，一般很少采用。
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种消除结晶器中晶浆里的部分细晶、制造大粒度晶体的方法，该方法具有简单有效，适用范围广的优点，可连续地消除结晶器中晶浆中的细晶，制造粒度大，分布均匀，纯度高的晶体。
为了达到上述目的本发明者进行了深入的研究，结果发现使用结晶器内设置的特定过滤器，并辅以特定的细晶消除循环系统，便能达到本发明的目的，从而完成了本发明。
本发明提供了一种适用范围广，可连续操作的消除结晶器中晶浆里的细晶、制造大粒度晶体的方法。其特征为将结晶器中只含有小于晶体切割粒度的细小晶体的一部分晶浆，通过设置在结晶器内的过滤器引出，进入消晶器，以加热的方法使细晶溶解，再由循环泵送入设置在过结晶器内的另一台过滤器回到结晶器。结晶器内设置两台过滤器互相冲洗，定期切换，保证不间断地消除细晶。
本发明的方法对溶剂与晶体密度差小的结晶过程有着特殊的优越性，细晶消除的切割粒度可通过过滤介质的孔径大小随意给定，消细晶装置适用于连续操作或间歇操作的各种形式溶剂结晶设备，适用于冷却结晶、蒸发结晶、真空结晶、盐析结晶和反应结晶多种溶剂结晶过程，被消细晶的粒度范围可为1000μm以下，包括各种种类的溶剂及容质晶体。所述过滤器是空心柱体，柱体上覆以目数根据晶体切割粒度而定的丝网。消晶器是指能够强化细晶溶解的防堵型换热器或稀释器，本发明方法结晶器内设置两台过滤器互相冲洗，定期切换保证连续稳定操作。采用了精心设计的消细晶流程，保证晶体粒子不进入循环泵。对于连续操作的结晶过程，晶浆循环量是结晶器处理量的3～10倍。对于间歇操作的结晶过程，晶浆循环量是结晶器装料量的1/6～1/4倍，循环时间与结晶操作时间相同。总的循环晶浆量在一批物料处理时间内为结晶器装料量的3～10倍。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
图1是表示根据本发明消除结晶器中晶浆中部分细晶、制造大粒度晶体的方法的一种实施方式，图中1和3是消晶器，2是循环泵，4和6是过滤器，5是结晶器。
图2是表示根据本发明消除结晶器中晶浆中部分细晶制造大粒度晶体方法的另一种实施方式。图中2是循环泵，1是消晶器，4和6是过滤器，5是结晶器。
根据图1，结晶器5中只含有小于晶体切割粒度的细晶的一部分晶浆通过设置在结晶器5内的过滤器4引出，进入消晶器3，以加热的方式使细晶溶解后经过循环泵2和消晶器1进入设置在结晶器5内的过滤器6，并对过滤器6进行冲洗，最后返回结晶器5，经过一段时间后，上述过程反方向进行，即结晶器5中只含有小于晶体切割粒度的细晶的一部晶浆通过设置在结晶器5内的过滤器6引出，进入消晶器1，以加热方式使细晶溶解后经过循环泵2和消晶器3进入设置在结晶器5内的过滤器4，并对过滤器4进行冲洗，最后返回结晶器5上述过程定期切换，连续运行，具体切换周期根据不同的物系和不同形式的结晶过程而定。
根据图2，结晶器5只含有小于晶体切割粒度细晶的一部分晶浆通过设置在结晶器5内的过滤器4进入消晶器1，以加热方式使细晶溶解后经过循环泵2进入设置在结晶器5内的过滤器6，并对过滤器6进行冲洗，最后返回结晶器5，经过一段时间后，上述过程反方向进行，即结晶器5中只含有小于晶体切割粒度细晶的部分晶浆，通过设置在结晶器5内的过滤器6进入循环泵2，经消晶器1，然后进入结晶器5内的过滤器4，并对过滤器4进行冲洗，最后返回结晶器5，上述过程定期切换、连续运行。
本发明与现有技术相比具有如下优点1.通过设置在结晶器内的过滤器，将只含有小于细晶切割粒度的细小晶体的一部分晶浆引出，并通过消晶器消除细晶后返回结晶器内。该过程不需要对原结晶器结构进行任何改动，简便有效，晶体切割粒度可以通过选择不同数目的丝网而确定。
2.本发明在结晶器内设置两台过滤器，一台过滤器引出的晶浆经消细晶后经另一台过滤器返回结晶器内，同时完成对该台过滤器的冲洗，两台过滤器定期切换，定期得到冲洗，这样防止过滤器堵塞，保证过程连续运行。
3.本发明在循环泵前后可各设置一台消晶器，保证晶体颗粒不进入泵体，对泵的要求降低，也可只使用一台消晶器。
4.通过控制晶浆引出量可有效的控制结晶器内晶体粒度及其分布，得到粒度大，而且分布均匀的晶体。
5.本发明提供的细晶消除方法可用于多种形式结晶器，进行多种结晶操作，特别适用于固液密度差小的物系，而且设备简单，操作方便可靠，晶体产品粒度大，分布均匀，纯度高。
下面的实施例只是对本发明进一步说明，而不是限制本发明的精神和范围。
实施例1在连续运行的MSMPR冷却结晶器中，含有双酚A、苯酚和其它杂质的溶液以20kg/hr的流量进入结晶器，经冷却后得到含有双酚A-苯酚的加合物晶体的晶浆，晶浆经过滤洗涤后得到加合物晶体，采用本发明所述的方法和图1所示的实施方式，在上述MSMPR结晶器内设置两个圆柱体过滤器，其上覆以120目不锈钢的丝网，在一台循环泵前后各设置一台列管式消晶器，壳程通入75℃的热水，以120kg/hr的流量引出只含有粒度小于125μm细晶的晶浆走壳程进行消晶，流程切换周期为35min。
晶浆经过滤洗涤后，得到的晶体粒度为390μm，变异系数为21%，加合物纯度达99.999%。
同以上操作，不开动细晶消除单元，则得到的晶体产品粒度为210μm，变异系数为37%，两者比较可见，主粒度提高了85.7%，变异系数下降了43.2%，后者晶体的纯度降为99.5%。
实施例2在一间歇操作的搅拌式蒸发结晶器中，对氯化钾水溶液进行蒸发结晶，每批处理料量为50kg。停留时间为135min。采用本发明所述的方法和图2所示的实施方式，在上述结晶器中设置两台椭圆柱体过滤器，其上覆以60目丝网，在一台循环泵前设置一台消晶器，以70kg/hr的流量引出只含有粒度小于250μm细晶的晶浆进行消晶，流程切换周期为25min。
晶浆经过滤洗涤后得到主粒度为904μm，变异系数为23%的晶体，比不经消晶过程得到的晶体，主粒度725μm，变异系数为41%，粒度提高了24.7%，变异系数下降了43.9%。
本领域技术人员应该明白，在本发明的上述说明书和所附权利要求书范围内所做出的任何变动和改进都在本发明的范围之内。
权利要求
1.一种消除结晶器中晶浆里的部分细晶，制造大粒度晶体的方法，其特征在于(a)用循环泵(2)将结晶器(5)内的含有小于晶体切割粒度的细晶的部分晶浆，通过过滤器(4)打入用加热来消晶的消晶器(1)和/或(3)中消晶，小于结晶切割粒度的细晶在消晶器中熔解，大于切割粒度的粗晶留在结晶器(5)中继续结晶，消晶后的晶浆再打回过滤器(6)，回到结晶器(5)中继续结晶；一个切换周期后，(b)用循环泵(2)将结晶器(5)内的含有小于结晶切割粒度的细晶的部分晶浆通过过滤器(6)打入用加热来消晶的消晶器(1)和/或(3)中消晶，小于晶体切割粒度的细晶在消晶器中熔解，大于结晶切割粒度的粗晶留在结晶器(5)中继续结晶，消晶后的晶浆再打回过滤器(4)，再回到结晶器(5)中继续结晶，同时冲洗过滤器(4)，熔解过滤器(4)上的结晶，如此(a)、(b)多次循环。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于结晶器内设置有两台分别与消晶器连接的过滤器，两台消晶器用一台泵连接，结晶器中含有小于晶体切割粒度的细小晶体的部分晶浆通过设置在结晶器内的两台过滤器之一引出，进入与引出过滤器连接的消晶器内消晶，然后由与消晶器相连接的泵输送入另一台消晶器内，最后返回结晶器内。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于结晶器内的两台过滤器定期切换，相互冲洗，实现不间断操作。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于被消细晶的粒度范围为1000μm以下，适用于各种类型的溶剂及晶体。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述过滤器是一空心柱体，其上覆有金属丝网。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的消晶器是列管换热器，晶浆走管程，所说的换热器包括带加热套或盘管的可搅拌换热器。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的结晶器是真空结晶器或冷却结晶器或蒸发结晶器或盐析结晶器或反应结晶器。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于消晶过程可连续操作，也可间歇操作。
全文摘要
本发明提供了一种适用范围广，可连续操作的消除结晶器中晶浆里的部分细晶，制造大粒度晶体的方法。其特征为，将结晶器中只含有小于晶体切割粒度的细小晶体的一部分晶浆，通过设置在结晶器内的过滤器引出，进入细晶消除循环系统，以加热的方法使细晶溶解，然后经循环泵，通过结晶器中的另一过滤器回到结晶器内，两台过滤器定期进行切换，相互冲洗，使得上述过程连续进行。使用上述方法，能够制造出粒度大、分布均匀、纯度高的晶体产品。
文档编号B01D9/00GK1074626SQ93101419
公开日1993年7月28日 申请日期1993年2月17日 优先权日1993年2月17日
发明者张敏华, 刘宗章, 余深波, 李传兆, 钱胜华 申请人:中国石油化工总公司, 天津大学