結晶反應釜裝置,結晶是指從溶液、蒸氣或熔融物中析出固態(tài)品體的分離過程,結晶工藝是化工過程中的一個重要操作單元,也是完成化工產(chǎn)品生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。結晶是一種高效低能耗、低污染的制造與分離技術,近年來受到國際工業(yè)界及科學界的格外重視。
結晶反應釜裝置為跨學科的分離與生產(chǎn)技術,對于它的理論分析和工業(yè)技術與設備的開發(fā)取得了許多引人矚目的進展。近年來工業(yè)結品技術的推廣,新領域的開發(fā)以及應用理論的研究,在國際上異?;钴S。國際結晶發(fā)展的新動向是用熔融結品提取高純有機物質,由反應沉淀結品制取生,物化學物質(包括醫(yī)藥)、超微粒子及功能晶體。在國內, 隨著石油化工、精細化工及生化、醫(yī)藥行業(yè)的發(fā)展,對工業(yè)結晶新技術提出了迫切的要求。國家科委、計委相繼安排了一系列國家級的工業(yè)結品攻關項目,并取得了系列成果。但和我國經(jīng)濟迅速發(fā)展的形勢和需求相比,工業(yè)結晶新技術的開發(fā)與推廣速度還急待提高。隨著結晶應用范圍的拓寬以及不同學科之間的廣泛滲透,人們不再單純滿足于結品產(chǎn)品的高純度指標,同時對品體的平均粒度(L)及其分布(CSD-CrystallizationSize Distribution)、產(chǎn)品的變異系數(shù)(CV)甚至晶體的超分子結構等方面都提出相應的要求,涉及結品熱力學、動力學等相關領域的研究,其中結品工業(yè)設備即結品器的結構優(yōu)化與設計亦是研究關鍵之一。
結晶反應釜裝置,按操作方式的不同,結品技術及設備可分為連續(xù)式、半連續(xù)式和間歇式三種。由于工業(yè)操作多為連續(xù)性的生產(chǎn)過程,故連續(xù)式結晶及工業(yè)設備在實際生產(chǎn)與理論研究中均占據(jù)十分重要的地位。研究表明,連續(xù)式結品器操作時的傳熱與傳質性能在很大程度上要取決于器內液相流的流動形態(tài),即受制于結品溶液的流體力學分布特性,而后者又與設備的結構尺寸存在密切聯(lián)系,包括料液的進出口形狀與尺寸。由于結晶操作是一個多相流的復雜過程,故設備內部的流場測定異常困難,從而導致了相應的工業(yè)設備設計尚停留于半經(jīng)驗半理論階段,仍不能很好地滿足精細結晶生產(chǎn)的需求,設備的效能遠未能發(fā)揮最佳。近年來,隨著計算機性能與技術的飛速發(fā)展,人們開始采用高速計算機,結合先進的數(shù)值計算方法,對連續(xù)式結品器內的實際運行狀態(tài)加以模擬和仿真,從而為該類型的結晶設備的結構與尺寸優(yōu)化提供了便利,已成為當前研究的熱點之一。針對工業(yè)結品器,可借助計算流體力學理論及相應的商業(yè)應用軟件對其內的流場進行模擬,進而分析得出最佳的器體結構與尺寸,如此可大量節(jié)約研發(fā)成本,提高設計的效率。