一种动态结晶设备及动态结晶方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化工设备技术领域，具体涉及一种动态结晶设备及动态结晶方法。
【背景技术】
[0002]对于溶剂法的结晶过程，传统的静态结晶，由于过程不易控制，形成的晶体颗粒较大，溶剂与溶质形成复合物会被包覆在产品的晶体中，在后续的加热干燥过程中难以除尽，降低了产品纯度；以六氟磷酸锂的结晶为例，目前六氟磷酸锂的工业化生产方法多为氢氟酸溶剂法，得到以六氟磷酸锂为溶质，氢氟酸为溶剂的六氟磷酸锂溶液，六氟磷酸锂溶液的结晶过程，对最终产品的质量有重要影响。传统的静态结晶方法，析晶后的产品容易结成大块整体，从晶析槽中剥离及后续的破碎困难，不仅难以得到粒度均匀的产品，且容易引入杂质。搅拌析晶较静态结晶具有更好的效果，搅拌可提高晶体成核和生长速率;但通过搅拌析晶的方式得到的晶体较大，晶体生长颗粒不均匀，且不能阻止结晶挂壁，同时，搅拌速度控制不当会造成晶体的剪切破碎，影响结晶的产品质量。
[0003]CN201930572U公开了一种连续式真空冷却结晶装置，包括包设有冷却夹套的结晶罐，与结晶罐相连通的由多套蒸汽喷射器与冷凝器构成的抽真空系统，以及一端与结晶罐的底部相连通，另一端与结晶罐的中部相连通的循环管道。该装置通过维持结晶罐内的低温和低压，使溶剂能够在适合溶液结晶的低温条件下易于除去，提高了晶体的析出和生长速度。利用该装置进行的结晶过程，降温过程伴随溶剂蒸发，结晶溶液始终处于热力学不稳定状态，不利于晶体的成核及均匀成长；同时，针对非水溶剂的晶体溶液，该装置的溶剂经蒸汽喷射器回收后含有大量水分，不能作为非水溶剂直接使用，后续的除水过程增加了生产成本;待结晶液体在底部和中部进行循环流动时，有效循环量小，待结晶液体整体的流动性和混合性都受到限制，难以获得粒度均匀的晶体。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种动态结晶设备，从而解决现有技术中，溶剂法的结晶过程，待结晶液体的流动性和混合性受限，难以获得粒度均匀晶体的问题。
[0005]本发明的第二个目的是提供一种动态结晶方法。
[0006]为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是:
[0007]—种动态结晶设备，包括结晶釜，结晶釜外设有釜外循环通道用于实现待结晶液体在釜内外循环流动;所述釜外循环通道设有两个以上吸液口，吸液口连接于结晶釜的不同高度上，用于实现不同高度处待结晶液体的循环流动。
[0008]本发明所提供的动态结晶设备，待结晶液体在结晶釜内和釜外循环通道组成的系统内循环流动，通过不同高度吸液点的设置，在结晶初期可以使结晶釜内待结晶液体实现良好的循环流动和混合，有利于形成大小均匀的晶核;随着结晶的进行，可减缓待结晶液体的循环流速，在体系良好混合性能的基础上使晶体均匀生长;在结晶后期，晶体颗粒在结晶釜中下部富集，可选择关闭下部循环，使液体在中上部循环，从而可以使细小晶体颗粒继续生长，最终得到粒度均匀、晶型完整的晶体颗粒。
[0009]进一步的，至少在结晶釜的上部、中部和下部分别连接有所述吸液口。高、中、低三级吸液点的设置，可以形成上、中、下三层循环管道，物料的流动性和混合性更好，为获得粒度均匀的晶体颗粒创造了良好的外部环境。采用三层循环管道的动态结晶设备，在结晶后期，可关闭下层循环管道，控制上层和中间循环管道流速减慢，结晶颗粒在结晶釜中下部富集，细小的结晶颗粒继续循环流动结晶，良好的混合性能可以使待结晶液体浓度均一，稳定变化，促进晶体均匀生长，形成的晶体颗粒大小均匀，且大大缩短了结晶时间，也避免了结晶晶体挂壁或堵塞管口的情况。
[0010]釜外循环通道具有排液口，各吸液口共用排液口。各吸液口处可设置阀门来调节各高度处引出待结晶液体的开关以及引出待结晶液体的流量。共用排液口的设置也使整个设备的设计更加紧凑，减少了循环栗的数量，增加了对循环流量控制的可操作程度。
[0011 ]可根据实际条件选择排液口的连接位置。优选的，排液口连接于结晶釜的上部。
[0012]釜外循环通道上还设有冷却装置。所述冷却装置为列管冷凝器。列管冷凝器的数量可以为一个以上;优选的，两个以上的列管冷凝器以并联方式设置在釜外循环通道中，从而可以更有效的对结晶液体实现梯度降温。
[0013]结晶釜上还开设有惰性气体进口，用于通入惰性气体，维持结晶釜内正压环境。
[0014]结晶釜的冷却装置可以为套设于釜外的冷却夹套。
[0015]所述结晶釜优选为瘦长型结晶釜。
[0016]待结晶液体经上述动态结晶过程得到的混合物，经固液分离，所得母液可以返回继续使用，所得晶体经干燥后即得成品。优选的，上述动态结晶设备，还包括与结晶釜相连的过滤干燥器，用于对结晶釜内经动态结晶后得到的混合物进行过滤干燥。
[0017]混合物可直接由结晶釜底端的排液口进入过滤干燥器。优选的，过滤干燥器上连接有用于将结晶釜内混合物抽至过滤干燥器内的抽液装置，所述抽液装置包括伸入结晶釜内部的抽液管，以及与抽液管相连的抽液栗。可通过上述抽液装置的设置，进一步防止晶体聚集堵塞管口。
[0018]所述过滤干燥器的上端为锥形结构，下端为倒锥形结构。所述过滤干燥器外部设有加热装置，内部设有过滤板;所述加热装置包括套设于过滤干燥器外围的热媒夹套，用于控制晶体干燥升温速率。过滤板的孔径为200目；过滤干燥器下方设有母液出口。
[0019]上述动态结晶设备中，结晶釜和过滤干燥器均优选为316L不锈钢材质，内衬材料为聚四氟乙烯。冷凝器列管、结晶釜夹套及干燥器夹套均优选为SUS314材质。
[0020]上述冷却装置中，所用冷媒可选为乙醚、乙二醇、氯乙烷、溴乙烷、氯甲烷、四氯化碳等中的一种或两种混合物，优选为氯乙烷或氯甲烷或二者混合物。加热装置中，所用热媒可选为乙醚、乙二醇、氯乙烷、溴乙烷、氯甲烷、四氯化碳、水中的一种或两种有机混合物，优选为水。
[0021]结晶釜和过滤干燥器的配合使用，结晶釜保证经动态结晶后得到的晶体粒径均匀，过滤干燥器则同时实现产品的过滤干燥功能，母液由双锥底部直接滤出返回继续使用，晶体经干燥直接排出，操作简单方便，工作效率提高。同时在整个过程中，不加搅拌装置，产生气体可通过安全阀排出收集，工业应用上更加安全可靠，尤其适合于母液中含有强腐蚀性及毒性气体的生产过程，如六氟磷酸锂的动态结晶过程，适合推广使用。
[0022]—种动态结晶方法，是从结晶釜的不同高度将待结晶液体引出并送回结晶釜进行循环，循环过程中，根据晶体形成的大小，调节各高度处引出待结晶液体的开关以及引出待结晶液体的流量。
[0023]在结晶初期，调节各高度处引出待结晶液体的流速加快，使待结晶液体整体快速混匀，形成大小均匀的晶核；随着结晶的进行，可减缓待结晶液体的循环流速，在体系良好混合性能的基础上使晶体均匀生长;在结晶后期，晶体颗粒在结晶釜中下部富集，可选择关闭下部循环，使结晶液体在中上部循环，从而可以使细小晶体颗粒继续生长，最终得到粒度均勾、晶型完整的晶体颗粒。
【附图说明】
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