[发明专利]结晶系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于使溶解在溶剂中的要结晶的物质(特别是盐)结晶的系统 和方法。

背景技术

结晶能够具有各种使用领域，例如特别是用于药学的提纯和超纯物质提取； 存在于溶液中的两个或更多物质的沉积的部分结晶；以及包含一个或多个盐的 溶液的体积的减少以及通过结晶的盐(多个)的提取。

如果结晶物从具有其中溶解的物质的溶液产生，该溶液必须被浓缩，也就 是，溶剂中的至少一些必须被去除，例如蒸发。由于去除溶剂，饱和、过饱和 以及最终结晶发生。例如依靠蒸发，溶剂的部分去除总是具有高的能量支出。 对于使溶液浓缩的能量节省的可选择的方法包括例如多效蒸发。多效蒸发能够 进一步与热蒸汽再压缩蒸发器和机械蒸汽再压缩蒸发器两者组合。

良好的热传递对于蒸汽再压缩蒸发器的使用总是必要的。在这方面，热必 须经由用于引导要被浓缩的溶液的流道来传递。该流道在一侧通过溶液不可渗 透的、蒸汽不可渗透的表面以及在另一侧通过溶剂不可渗透的、蒸汽可渗透的 膜壁来界定。如果溶剂经由该膜壁从要被浓缩的溶液去除，溶液的饱和以及过 饱和和最终的结晶发生。为了实现尽可能高的经由流道的热传递，经由其热被 传递的流道在传统的结晶设备中具有尽可能小的宽度。

要被浓缩的溶液流过的流道典型地通过间隔格栅(所谓的间隔物)来保持 打开。如果溶剂不可渗透的、蒸汽不可渗透的表面和溶剂不可渗透的、蒸汽可 渗透的膜壁包括塑料或者如果流道处于不同的绝对压力，间隔格栅特别地是必 要的。当结晶发生时，结晶物能够沉积在薄的流道中的间隔栅中以及能够阻断 流道或损坏膜壁。如果膜壁微孔性的以及如果结晶发生在膜壁，这能够导致通 过膜壁的结晶物的生长。由此，要被浓缩的溶液能够经由结晶物移动，上述结 晶物已生长通过膜壁到邻近的流道中。

发明内容

本发明的基础目的是提供用于使要被结晶的溶解在溶剂中的物质结晶的改 进系统，所述系统确保可靠和有效的结晶而不被结晶物阻断流道或发生通过膜 壁的结晶物的生长。对应的方法进一步被阐述。

构成本发明基础的目的通过用于使溶解在溶剂中要被结晶的物质(特别是 盐)结晶的系统来满足。所述系统具有结晶设备，要被结晶的溶液，以及加热 蒸汽或加热液体流过所述结晶设备，所述溶液包括在其中具有溶解的要被结晶 的所述物质的溶剂。

所述结晶设备包括用于引导所述要被浓缩的溶液的至少一个流道、用于引 导所述加热蒸汽或加热液体的至少一个流道、和用于引导蒸汽状溶剂的至少一 个流道。通过蒸汽不可渗透和液体不可渗透的壁，用于引导所述要被浓缩的溶 液的相应流道与用于引导所述加热蒸汽或加热液体的相应流道至少部分隔离。 通过对蒸汽状溶剂可渗透但对液体溶液不可渗透的膜壁，用于引导所述要被浓 缩的溶液的相应流道与用于引导所述蒸汽状溶剂的相应流道至少部分隔离。

所述结晶设备被配置为使得在所述结晶设备的操作过程中热从加热蒸汽或 加热液体传递通过蒸汽不可渗透和液体不可渗透的壁到要被浓缩的溶液，以及 所述要被浓缩的溶液在用于引导所述要被浓缩的溶液的所述相应流道中沸腾。 在沸腾过程中产生的所述蒸汽状溶剂移动通过所述膜壁到用于引导所述蒸汽状 溶剂的邻近流道中。由于使要被浓缩的溶液中的要被结晶的溶解的物质的浓度 增加，成核和结晶开始。

经由用于引导要被浓缩的溶液的流道的高的热传递通过沸腾要被浓缩的溶 液来实现。沸腾进一步具有以下结果：膜壁和蒸汽不可渗透的和液体不可渗透 的壁移动，以及在增加溶液的浓度的过程中在膜壁和蒸汽不可渗透的和液体不 可渗透的壁的表面形成的结晶物从表面释放或未同样地粘附。由于来自要被浓 缩的溶液的结晶物的密度不同，结晶物沉积。此外，特别地在膜壁处形成的温 度梯度和浓度梯度通过要被浓缩的溶液的沸腾而降低。

蒸汽可渗透的、液体不可渗透的膜壁可以是具有中空纤维或管的壁或表面 元件。结晶设备可以例如构造为中空纤维束或管束、板模块或绕组模块。膜壁 可以例如由微孔性的、憎水性的物质制造。例如，由聚四氟乙烯、聚丙烯、聚 乙烯或聚偏二氯乙烯制造。