結(jié)晶反應(yīng)釜裝置,結(jié)晶是指從溶液、蒸氣或熔融物中析出固態(tài)品體的分離過(guò)程,結(jié)晶工藝是化工過(guò)程中的一個(gè)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(jié)晶是一種高效低能耗、低污染的制造與分離技術(shù),近年來(lái)受到國(guó)際工業(yè)界及科學(xué)界的格外重視。
結(jié)晶反應(yīng)釜裝置為跨學(xué)科的分離與生產(chǎn)技術(shù),對(duì)于它的理論分析和工業(yè)技術(shù)與設(shè)備的開(kāi)發(fā)取得了許多引人矚目的進(jìn)展。近年來(lái)工業(yè)結(jié)品技術(shù)的推廣,新領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)以及應(yīng)用理論的研究,在國(guó)際上異常活躍。國(guó)際結(jié)晶發(fā)展的新動(dòng)向是用熔融結(jié)品提取高純有機(jī)物質(zhì),由反應(yīng)沉淀結(jié)品制取生,物化學(xué)物質(zhì)(包括醫(yī)藥)、超微粒子及功能晶體。在國(guó)內(nèi), 隨著石油化工、精細(xì)化工及生化、醫(yī)藥行業(yè)的發(fā)展,對(duì)工業(yè)結(jié)晶新技術(shù)提出了迫切的要求。國(guó)家科委、計(jì)委相繼安排了一系列國(guó)家級(jí)的工業(yè)結(jié)品攻關(guān)項(xiàng)目,并取得了系列成果。但和我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的形勢(shì)和需求相比,工業(yè)結(jié)晶新技術(shù)的開(kāi)發(fā)與推廣速度還急待提高。隨著結(jié)晶應(yīng)用范圍的拓寬以及不同學(xué)科之間的廣泛滲透,人們不再單純滿足于結(jié)品產(chǎn)品的高純度指標(biāo),同時(shí)對(duì)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(jié)構(gòu)等方面都提出相應(yīng)的要求,涉及結(jié)品熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域的研究,其中結(jié)品工業(yè)設(shè)備即結(jié)品器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與設(shè)計(jì)亦是研究關(guān)鍵之一。
結(jié)晶反應(yīng)釜裝置,按操作方式的不同,結(jié)品技術(shù)及設(shè)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(guò)程,故連續(xù)式結(jié)晶及工業(yè)設(shè)備在實(shí)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(jié)品器操作時(shí)的傳熱與傳質(zhì)性能在很大程度上要取決于器內(nèi)液相流的流動(dòng)形態(tài),即受制于結(jié)品溶液的流體力學(xué)分布特性,而后者又與設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸存在密切聯(lián)系,包括料液的進(jìn)出口形狀與尺寸。由于結(jié)晶操作是一個(gè)多相流的復(fù)雜過(guò)程,故設(shè)備內(nèi)部的流場(chǎng)測(cè)定異常困難,從而導(dǎo)致了相應(yīng)的工業(yè)設(shè)備設(shè)計(jì)尚停留于半經(jīng)驗(yàn)半理論階段,仍不能很好地滿足精細(xì)結(jié)晶生產(chǎn)的需求,設(shè)備的效能遠(yuǎn)未能發(fā)揮最佳。近年來(lái),隨著計(jì)算機(jī)性能與技術(shù)的飛速發(fā)展,人們開(kāi)始采用高速計(jì)算機(jī),結(jié)合先進(jìn)的數(shù)值計(jì)算方法,對(duì)連續(xù)式結(jié)品器內(nèi)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)加以模擬和仿真,從而為該類型的結(jié)晶設(shè)備的結(jié)構(gòu)與尺寸優(yōu)化提供了便利,已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。針對(duì)工業(yè)結(jié)品器,可借助計(jì)算流體力學(xué)理論及相應(yīng)的商業(yè)應(yīng)用軟件對(duì)其內(nèi)的流場(chǎng)進(jìn)行模擬,進(jìn)而分析得出最佳的器體結(jié)構(gòu)與尺寸,如此可大量節(jié)約研發(fā)成本,提高設(shè)計(jì)的效率。