[发明专利]一种膜辅助成核的冷却结晶方法

说明书

本发明提供了一种膜辅助成核的冷却结晶方法，属于结晶工程技术领域。待结晶溶液加入结晶釜中，开启电脑、搅拌和控温装置，同时开启冷却液回路；系统稳定后，开启蠕动泵，使待结晶溶液输送至膜组件；待膜组件中出现晶核，将带有晶核的母液输送至结晶釜，进行晶体生长。通过对冷却液和操作条件的控制来系统调控晶核的产生和晶体的生长，从而得到理想的晶体产品。

技术领域

本发明属于结晶工程技术领域，特别适用于溶解度随温度的降低而显著降低的物质的制备。

背景技术

冷却结晶是依靠降低温度，产生过饱和度而析出结晶。为了缩短结晶周期、防止爆发成核、有效控制晶体的生长，获得粒度较均匀的晶体产品，通常向溶液中加入适当数量及适当粒度的晶种，使其被结晶的溶质只在晶种表面上生长。选择适当的搅拌，使晶种不发生聚结又能较均匀的悬浮在整个溶液中，并尽量避免二次成核现象。在整个结晶过程中，必须小心控制溶液的温度或浓度。

一般说来，理想的晶种应当是在同一沉淀系统中得到的结构、成分较为完整的相同晶体，应当具有较高的纯度。晶种的加入量、粒度、时机选择以及预处理等对最终产品质量均有一定的影响，造成产品质量波动。目前的结晶生产中，根据经验投放晶种，对投放晶种温度、晶种量和晶种粒度缺乏理论和实验依据。

在中国专利CN1736970A和CN102070625A中提到了通过投放晶种获得符合要求的晶体产品，但为获得符合要求的晶体产品，控制条件中对投放晶种的时间以及对晶种的质量和粒度都有严格要求，一旦操作条件有偏差，对晶体产品质量会造成波动。因此使用该方法生产不同粒度的不同晶体很有局限性，扩大生产也较困难。

随着膜材料及膜科学的不断发展，现如今在各个领域已经应用得相当广泛，研究者针对不同的工业需求开发出了多种多样的膜分离过程。同时，膜分离技术与其他技术交叉、融合、创新，可以充分发挥膜分离过程的优势，使得工业过程更加完备。本发明充分利用膜作为非均相成核表面，溶质分子在膜表面吸附、，从而形成晶核，并在剪切力作用下脱离，留下新的晶核位置。如此反复，增强了膜在结晶过程作为非均相成核表面的作用。溶质在膜组件内生成晶体，作为晶核输送至结晶釜中，主要通过对操作条件的控制和膜的选择修饰得到理想的晶体产品。该发明用于药品和化工产品的制备，极大的拓宽了冷却结晶的应用领域。

发明内容

本发明提出一种膜辅助成核的冷却结晶方法，使用的膜组件作为成核界面，膜组件内部各膜之间均匀分布，膜一侧为结晶溶液，另一侧为冷却液。由于冷却液与待结晶液之间存在温差，使得结晶溶液在膜表面达到过饱和度，膜作为非均相成核表面，溶质分子在膜表面吸附，从而形成晶核。随之将晶核引入结晶器中，晶核在结晶器中生长，获得晶体产品。

本发明的技术方案：

一种膜辅助成核的冷却结晶方法，使用的膜辅助成核的冷却结晶装置由两个回路组成；

一个回路：搅拌装置2安装在带有夹套的结晶釜1内，结晶釜1的出口依次经过第一阀门14、第一三通调节阀12、第一蠕动泵8、温度计与膜组件3的侧面下端口连接，膜组件3的侧面上端口经过温度计10与结晶釜1入口连接；其中，结晶釜1的夹套与第一温控装置6连接，第一温控装置6与电脑11连接，便于温度进行精确控制，使结晶釜1内实现匀速降温；

另一个回路：冷却液罐5出口依次经过第二阀门15、第二蠕动泵9，与膜组件3下端口连接，膜组件3上端口与冷却液罐5入口连接；其中，冷却液罐5带有夹套，夹套与第二温控装置7连接；

步骤如下：

(1)配制饱和的待结晶溶液，并将其注入到结晶釜1中，打开搅拌装置2、第一温控装置6和电脑11，维持30min-80min，使待结晶溶液混合均匀，通过电脑11对第一温控装置6进行准确实时控制；同时打开第二阀门15、第二蠕动泵9和第二温控装置7，调节流量和温度，使冷却液在回路中循环稳定流动；