⼗种常见的⼯业结晶器结构原理
⼯业结晶的⽅法
溶液结晶是指晶体从溶液中析出的过程。对于⼯业结晶按照结晶过程中过饱和度形成的⽅式，可将溶液结晶分为两⼤类：移除部分溶剂的结晶和不移除溶剂的结晶。⼀、不移除溶剂的结晶法
不移除溶剂的结晶称冷却结晶法，它基本上不去除溶剂，溶液的过饱和度是借助冷却获得，故适⽤于溶解度随温度降低⽽显著下降的物系。⼆、移除部分溶剂的结晶法
按照具体操作的情况，此法⼜可分为蒸发结晶法和真空冷却结晶法。蒸发结晶是使溶液在常压(沸点温度下)或减压(低于正常沸点)下蒸发，部分溶剂汽化，从⽽获得过饱和溶液。此法适⽤于溶解度随温度变化不⼤的物系，例如NaCl及⽆⽔硫酸钠等。
真空冷却结晶是使溶液在较⾼真空度下绝热闪蒸的⽅法。在这种⽅法中，溶液经历的是绝热等焓过程，在部分溶剂被蒸发的同时，溶液亦被冷却。因此，此法实质上兼有蒸发结晶和冷却结晶共有的特点，适⽤于具有中等溶解度物系的结晶。
此外，也可按照操作连续与否，将结晶操作分为间歇式和连续式，或按有⽆搅拌分为搅拌式和⽆搅拌式等。常见的⼯业结晶器⼀、冷却结晶器
间接换热釜式冷却结晶器是⽬前应⽤最⼴泛的⼀类冷却结晶器。冷却结晶器根据其冷却形式⼜分为内循环冷却式和外循环冷却式结晶器。
空⽓冷却式结晶器是⼀种最简单的敞开型结晶器，靠顶部较⼤的敞开液⾯以及器壁与空⽓间的换热，以降低⾃⾝温度从⽽达到冷却析出结晶的⽬的，并不加晶种，也不搅拌，不⽤任何⽅法控制冷却速率及晶核的形成和晶体的⽣长。冷却结晶过程所需冷量由夹套或外部换热器提供。①内循环冷却式结晶器
内循环式冷却结晶器其冷却剂与溶剂通过结晶器的夹套进⾏热交换。这种设备由于换热器的换热⾯积受结晶器的，其换热器量不⼤。②外循环冷却式结晶器
外循环式冷却结晶器，其冷却剂与溶液通过结晶器外部的冷却器进⾏热交换。这种设备的换热⾯积不受结晶器的，传热系数较⼤，易实现连续操作。⼆、蒸发结晶器
蒸发结晶器与⽤于溶液浓缩的普通蒸发器在设备结构及操作上完全相同。在此种类型的设备(如结晶蒸发器、有晶体析出所⽤的强制循环蒸发器等)中，溶液被加热⾄沸点，蒸发浓缩达到过饱和⽽结晶。
但应指出，⽤蒸发器浓缩溶液使其结晶时，由于是在减压下操作，故可维持较低的温度，使溶液产⽣较⼤的过饱和度。但对晶体的粒度难于控制。因此，遇到必须严格控制晶体粒度的场合，可先将溶液在蒸发器中浓缩⾄略低于饱和浓度，然后移送⾄另外的结晶器中完成结晶过程。
三、导流筒结晶机（DTB型蒸发结晶器）
导流筒结晶机是⼀种⾼效结晶设备，物料温度可控，其独特的结构和⼯作原理决定了它具有传热效率⾼、配置简单、操作控制⽅便、操作环境好等特点。
设备主体为根据流体计算后设计的外筒体和导流筒，配套专⽤螺旋浆实现了⾼效内循环，⽽⼏乎不出现⼆次晶核，根据冷却结晶体的⽣长速率和晶体⼤⼩，设计降温速度、搅拌桨转速等指标，各指标动态可调易实现系统⾃控制，以适应结晶的要求。
导流筒内外壁抛光，减⼩物料在内壁结疤现象；导流筒本⾝有⾼的换热⾯,也可另设冷却器；晶浆过饱和度均匀，粒度分布良好，实现了⾼效率；相对能耗低；下部安装出料阀可实现连续⽣产；转速低，变频,适⽤性强,运⾏可靠，故障少。
下部接有淘析柱，器内设有导流筒和筒形挡板，操作时热饱和料液连续加到循环管下部，与循环管内夹带有⼩晶体的母液混合后泵送⾄加热器。加热后的溶液在导流筒底部附近流⼊结晶器，并由缓慢转动的螺旋桨沿导流筒送⾄液⾯。
溶液在液⾯蒸发冷却，达过饱和状态，其中部分溶质在悬浮的颗粒表⾯沉积，使晶体长⼤。在环形挡板外围还有⼀个沉降区。在沉降区内⼤颗粒沉降，⽽⼩颗粒则随母液⼊循环管并受热溶解。晶体于结晶器底部⼊淘析柱。为使结晶产品的粒度尽量均匀，将沉降区来的部分母液加到淘析柱底部，利⽤⽔⼒分级的作⽤，使⼩颗粒随液流返回结晶器，⽽结晶产品从淘析柱下部卸出。
四、OSLO流化床型冷却法结晶器
①特点：
✦由于OSLO的本⾝特殊结构使⽣产出的产品具有颗粒较⼤，粒度分布较窄的优点；✦溶液循环量较⼤，溶液的过饱和度较⼩，不易产⽣⼆次晶核；✦可连续⽣产，产量可⼤可⼩；✦清液循环不存在晶体破碎问题；
✦悬浮床内过饱和度均匀给晶体成长提供了良好的条件，d>20µ。
OSLO冷却式结晶器的过饱和产⽣设备是⼀个冷却换热器，溶液通过换热器的管程，⽽且管程为双程式的。冷却介质通过壳程。须指出的是壳程冷却介质的循环⽅式。在管程通过的溶液过饱和度设计限是靠主循环泵的流量所控制，新鲜的冷却介质需要有合适的配合流量.②分级清液循环型
控制循环泵抽吸的是基本不含晶体的清溶液，然后输送到冷却器去进⾏降温，通过降温使循环母液中的过饱和度增加。下部的结晶⽣长器主要是使过饱和溶液经降液管直伸⼊⽣长器的底部，再徐徐穿过流态化的晶床层，从⽽过饱和现象消失，晶体也就逐渐长⼤。
按照粒度的⼤⼩⾃动地从下⾄上分级排列，⽽晶浆浓度也是从下到上逐步下降，上升到循环泵⼊⼝附近已变成清液。分级的操作法使底部的晶粒与上部未⽣长到产品粒度的互相分开，取出管是插在底部，因此产品取出来的都是均匀的球状⼤粒结晶，这是它最⼤优点。
但是循环泵的输送量在整个结晶器内是⼀定的，这就造成结晶器内晶粒的流态化的终端速度和晶浆浓度(也就是空隙率的⼤⼩)的，这样必然带来两个缺点：第⼀个是过饱和度较⼤，但是安全的过饱和介稳区域⼀般都是很狭窄的，⽽且⽣产上往往不允许越过介稳区的上限，⼀般都在介稳区中部或偏上⼀点。
所以⽣产能⼒的弹性很⼩。第⼆个缺点是由于上述现象的存在，造成同⼀直径的设备⽐晶浆循环操作的⽣产能⼒要低⼏倍。
五、外循环型结晶器
简称FC结晶器，由结晶室、循环管、循环泵、换热器等组成。结晶室有锥型底，晶浆从锥底排出后，经循环管⽤轴流式循环泵送过换热器，被加热或冷却后重新⼜进⼊结晶室，如此循环不已，属于晶浆循环型。晶浆排出⼝位于接近结晶室锥底处，⽽进料⼝则在排料⼝之下的较低的位置上。可以连续操作，也可以间歇操作。
结晶器可通⽤于蒸发法、间壁冷却法或真空冷却法结晶。若⽤于后者则换热器⽆存在的必要，⽽结晶室与真空系统相连，以便在室内维持较⾼的真空。这种形式的结晶器适⽤于⽣产氯化钠、氯化钡、氯化钾、尿素、次磷酸钠、硫酸钠、硫酸铵、柠檬酸及其它⼀些⽆机及有机晶体。产品粒度约在0.05～1mm范围。六、真空式结晶器
真空式结晶器与蒸发式结晶器的区别是前者真空度更⾼，要求操作温度下的饱和蒸汽压(绝对)与该温度下溶液的总蒸汽分压相等。操作温度⼀般都要低于⼤⽓温度或者最⾼是接近⽓温。真空式结晶器的原料溶液多半是靠装置外部的加热器预热，然后注⼊结晶器。当进⼊真空蒸发器后，⽴即发⽣闪蒸效应，瞬间即可把蒸汽抽⾛，随后就开始继续降温过程，当达到稳定状态后，溶液的温度与饱和蒸汽压⼒相平衡。
因此真空结晶器既有蒸发效应⼜有制冷的效应，也就是同时起到移去溶剂与冷却溶液的作⽤。溶液变化沿着溶液浓缩与冷却的两个⽅向前进，迅速接近介稳区。
真空结晶器⼀般没有加热器或者冷却器，避免了在复杂的表⾯换热器上析出结晶，防⽌了因结垢降低换热能⼒等现象，延长了换热器的使⽤周期。溶液的蒸发、降温在蒸发室的沸腾液⾯上进⾏，这样也就不存在结垢问题。
但是，在蒸发室闪急蒸发时，沸腾界⾯上的雾滴飞溅是很严重的。仍然要黏结在蒸发室器壁上形成晶垢。需要在蒸发室的顶部附加⼀周向器壁喷洒的特殊洗涤喷管或洗⽔溢流环，在⽣产过程中定期地⽤清⽔清洗，以避免蒸发器截⾯逐渐缩⼩⽽带来的⽣产能⼒下降，且可以在不中断⽣产⽽得到清洗的效果。
七、真空冷却结晶器
真空冷却结晶器是将热的饱和溶液加⼊⼀与外界绝热的结晶器中，由于器内维持⾼真空，故其内部滞留的溶液的沸点低于加⼊溶液的温度。这样，当溶液进⼊结晶器后，经绝热闪蒸过程冷却到与器内压⼒相对应的平衡温度。
真空冷却结晶器可以间歇或连续操作。图⽚所⽰为⼀种连续式真空冷却结晶器。热的原料液⾃进料⼝连续加⼊，晶浆(晶体与母液的悬混物)⽤泵连续排出，结晶器底部管路上的循环泵使溶液
作强制循环流动，以促进溶液均匀混合，维持有利的结晶条件。
蒸出的溶剂(汽体)由器顶部逸出，⾄⾼位混合冷凝器中冷凝。双级式蒸汽喷射泵⽤于产⽣和维持结晶器内的真空。⼀般地，真空结晶器内的操作温度都很低，所产⽣的溶剂蒸汽不能在冷凝器中被⽔冷凝，此时可在冷凝器的前部装⼀蒸汽喷射泵，将溶剂蒸汽压缩，以提⾼其冷凝温度。⼋、转⿎结晶机
转⿎结⽚是⼀个冷却结晶过程，料盘中熔融料液与冷却的转⿎接触，在转⿎表⾯形成料膜，通过料膜与转⿎间的换热，使料膜冷却、结晶，结晶的物料被刮⼑刮下，成为⽚状产品。转⿎⼲燥是通过转动的转⿎，以热传导的⽅式，将附在转⿎外壁的液相物料或带状物料进⾏加热⼲燥的⼀种连续操作设备。典型物料：
聚⼄烯低聚物、⽯油树脂、氧化聚⼄烯等⾼分⼦类产品；苯酐、顺酐、萘、平平加、⾼级脂肪醇、氯⼄酸、三羟基丙烷、胍、双酚a、间苯⼆硬脂酸等有机化⼯产品；硫磺、硫化碱、烧碱、硫氢化钠、氯化钙等⽆机化⼯产品。
设备结构紧凑，占地⾯积⼩；转⿎精度⾼，产品均匀度好；采⽤多组刮⼑，调节灵活；半管夹套式料盘，安全可靠；设有侧刮⼑，避免转⿎侧⿎积料。九、表⾯连续结晶器(套管结晶机)
刮壁表⾯连续结晶器是⼀个冷却结晶过程，⾼粘度料液与冷却内管壁接触，在表⾯形成冷却结晶的料膜，旋转的刮⼑叶⽚不断刮除管壁上妨碍传热的结晶料膜层，并且不断向前推料将结晶带出。可根据具体产量情况确定冷却⾯积，选择设备机组。设备优点：
✦结晶温度范围⼴(-60 ℃到 +100 ℃)；✦适合⾼固含量或⾼粘度的油脂类物料的结晶；✦设备连续操作，可简单控制各项指标；
✦设备占地⾯积⼩，处理量⼤，可替代⼤型真空结晶器，且没有复杂的附属设备如冷凝器，真空系统等。应⽤领域：
润滑油脱蜡，⾼粘有机物结晶，粘性液体冷却等，氨冷式和换热式；换热⾯积可根据⽤户需求进⾏设计制造。⼗、卧式结晶机
由于结晶过程具有时间长、温度差⼩、控制指数⾼、结晶曲线易变等特点，采⽤⼈⼯控制结晶过程往往达不到理想的要求，为此，本结晶机采⽤了专⽤的结晶曲线过程控制系统， 以适应各种物料结晶过程提⾼产品的质量。
卧式结晶机是⼀种⾼效率的结晶设备，由计算机控制物料温度，按预先设定结晶曲线平稳进⾏，其⾃动控制系统具有如下功能：①测量范围：0 ~ 200 0C 测量精度0．5级；②控制规律：连续PID 串级；③控制精度：±1℃ 超调量<5％； 、④⼿／⾃⽆扰动切换；
⑤结晶曲线在线设定和修改，控制参数在线设定和修改：⑥程序段⼤于10段，时间长度⼤于1个⽉；⑦可带通讯接⼝，便于集散控制；⑧控制参数：报警、控制；⑨可具有防爆功能：
⑩具备实时和历史记录功能，便于数据分析。来源:化⼯707
