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diamond220木蟲 (著名寫手)
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如何在冷卻析晶工藝中讓晶體的顆粒變大——新的體會(huì),歡迎交流! 已有12人參與
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本人從事精細(xì)化工領(lǐng)域的研發(fā)工作,通常是進(jìn)行合成工藝路線的開發(fā)及放大,但是在工作總也會(huì)對(duì)產(chǎn)品的析晶工藝進(jìn)行研究和放大,在自己的工作中有一些心得與大家進(jìn)行分享。 對(duì)于精細(xì)化工行業(yè)來說,我們想讓產(chǎn)品的晶體顆粒變大主要的目的有以下:1. 便于固-液分離(離心或過濾等)2. 提高產(chǎn)品的純度 3. 減少產(chǎn)品對(duì)雜質(zhì)的包夾,減少對(duì)結(jié)晶母液的吸附和粘附等。4. 便于烘干,減少溶劑殘留,防止結(jié)塊等。這些是我們?cè)诠ぷ髦薪?jīng)常遇到的問題,也是經(jīng)常需要解決的問題。而對(duì)晶體形貌或者晶型的進(jìn)一步控制和調(diào)整則與產(chǎn)品本身的性質(zhì)有關(guān),每個(gè)產(chǎn)品的性質(zhì)和特點(diǎn)都不相同。我在自己的項(xiàng)目中也遇到了這些問題,而且也解決了出現(xiàn)的問題,但是本貼暫時(shí)不講。 本帖主要講如何在小試階段進(jìn)行結(jié)晶工藝開發(fā)來讓晶體的顆粒變大的思路,最終目的是在設(shè)備上實(shí)現(xiàn)。 但其實(shí)結(jié)晶工藝涉及到的因素很多,我這邊簡(jiǎn)要介紹點(diǎn)東西,歡迎交流。 一、工作準(zhǔn)備 小試的結(jié)晶工藝最終要到設(shè)備上進(jìn)行放大,所以小試時(shí)就采用與設(shè)備形狀類似的玻璃夾套釜進(jìn)行操作,攪拌槳也等比例按照設(shè)備進(jìn)行縮放。采用這樣的設(shè)備能夠在將來放大時(shí)有可靠的數(shù)據(jù)支持,以及你對(duì)結(jié)晶現(xiàn)象的觀察和對(duì)將來放大可能出現(xiàn)情況的預(yù)判。具體有什么好處大家在實(shí)際操作時(shí)仔細(xì)觀察和思考就能明白。如果沒有條件定制完全相同的攪拌槳,可暫時(shí)采用實(shí)驗(yàn)室常見的四氟攪拌槳代替。而且在小試的期間的投料量以及占釜比也要與將來的設(shè)備上操作保持一致。 二、工藝條件摸索 工藝條件的摸索要把握三點(diǎn): 2.1 找出析晶點(diǎn)或者是析晶區(qū)間 準(zhǔn)確的找到結(jié)晶物料的析晶點(diǎn)(析晶區(qū)間)是實(shí)現(xiàn)晶體顆粒變大的首要因素。用專業(yè)的說法叫做析晶的介穩(wěn)區(qū)間,但是我們通常稱之為析晶點(diǎn),更加的接地氣。我們?cè)谶M(jìn)行冷卻結(jié)晶的過程中,有些析晶體系會(huì)比較好析晶,當(dāng)降低到一定溫度后就會(huì)看到晶體緩慢的逐漸析出,物料逐漸渾濁,這就是析晶點(diǎn)。但是還有一些結(jié)晶體系就不是那么好析晶,很容易在降溫析晶的過程中發(fā)生“爆晶”現(xiàn)象。這主要是很產(chǎn)品本身的特點(diǎn)以及析晶體系有關(guān)。當(dāng)出現(xiàn)“爆晶”情況時(shí),千萬不能仍未這是析晶點(diǎn),而應(yīng)當(dāng)耐心的尋找析晶點(diǎn)。方法如下:將物料溶解完全之后,每降低2度就加入晶種進(jìn)行誘導(dǎo)析晶,加入后攪拌5-10min,若溶解則繼續(xù)降溫并加晶種重復(fù)操作,直到加入的晶種不會(huì)溶解后,開始在這個(gè)溫度下進(jìn)行保溫,在保溫的過程中晶體會(huì)逐漸逐漸增加,這個(gè)溫度才是析晶點(diǎn)。找出析晶點(diǎn)之所以重要是因?yàn)檫@是析晶體系由不穩(wěn)態(tài)到穩(wěn)定態(tài)的關(guān)鍵階段,如果想讓將來的晶體顆粒變大,則必須讓產(chǎn)品在這個(gè)階段緩慢的生長(zhǎng)得到比較大的顆粒,所以必須在析晶點(diǎn)進(jìn)行育晶操作。這些在析晶點(diǎn)得到的大顆粒晶體是接下來在降溫階段大量析晶過程的誘導(dǎo)“母核”。 2.2 了解目標(biāo)產(chǎn)品在該析晶體系下的溶解度曲線 如果有條件可以測(cè)試得到這個(gè)曲線,如果沒有條件就還是采用比較笨的辦法,如下:育晶結(jié)束每降低5度就靜置一下攪拌,讓晶體全部沉降在釜底,記錄下固體的高度,然后繼續(xù)重復(fù)操作。首次操作時(shí)降溫的速率慢點(diǎn)較好,一般10度/h即可。等所有的數(shù)據(jù)記錄完全之后就可以明顯的看出,該物料在哪個(gè)溫度區(qū)間析出的晶體最多。通常來講,我們的產(chǎn)品在降溫的過程中并不會(huì)是完全的勻速析晶,一般是在析晶點(diǎn)之后會(huì)析出較多的晶體,再繼續(xù)降溫則析出的晶體就很少了。準(zhǔn)確的了解產(chǎn)品在該體系下的溶解性,可以針對(duì)性的進(jìn)行降溫操作。 2.3 降溫速率的控制 當(dāng)然,如果析晶的臺(tái)時(shí)允許很長(zhǎng),我們可以全程緩慢降溫,但是假如析晶臺(tái)時(shí)有限制,則需要針對(duì)性的降溫,這時(shí)上一步(2.2)記錄的數(shù)據(jù)就起作用了。我們必須在析晶量最多的溫度區(qū)間進(jìn)行慢速降溫,4-5度/h即可,在析晶量少的溫度區(qū)間可以加快降溫速度。在析晶時(shí)通過慢速降溫來降低析晶速率對(duì)晶體顆粒的增大作用是顯而易見有好處的。在這個(gè)過程中,小的晶體會(huì)以“滾雪球”的方式逐漸逐漸長(zhǎng)大,而本來就比較大的晶體會(huì)變得更大。 2.4 攪拌力量的控制和槳型 攪拌力量過大顯然對(duì)晶體顆粒的變大是不利的,不僅會(huì)打碎晶體,而且會(huì)影響晶體的生長(zhǎng)。但是攪拌力量過小則會(huì)導(dǎo)致析晶物料濃度不均勻,傳質(zhì)和傳熱不好,同樣影響晶體的生長(zhǎng)過程。在實(shí)際操作中以攪拌的力量能夠剛剛把晶體懸浮在液面上為優(yōu)。這時(shí),攪拌槳就可以選擇不同類型的,目的是在較小的攪拌力量下(可等同于較低的轉(zhuǎn)速)也能讓晶體懸浮在整個(gè)物料中。 三、其他提升操作 在結(jié)晶過程中監(jiān)控粒徑分布,或者監(jiān)控結(jié)晶過程中的熱量變化等等。 以上是自己的心得,寫的不是很詳細(xì)。歡迎討論! |
| 寫的不錯(cuò),您提到的晶體長(zhǎng)大過程中清洗,對(duì)于攪拌釜而言,密閉空間內(nèi),生成物和反應(yīng)物糾纏在一起,析晶產(chǎn)物必然顆粒尺寸控制均一性上會(huì)有差異,如果換一種工藝設(shè)備方式,如撞擊流管道式反應(yīng)器,析晶產(chǎn)物及時(shí)輸出,晶核在管道內(nèi)動(dòng)態(tài)連續(xù)長(zhǎng)大,批量制備,工藝條件按照析晶動(dòng)力學(xué)步驟,逐端可控生長(zhǎng),生成物的尺寸可控,特別是制備微納米產(chǎn)物更有優(yōu)勢(shì),是不是遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)攪拌釜批量放大制備材料! |
金蟲 (正式寫手)

木蟲 (著名寫手)
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