Оптимизация периодической кристаллизации и проектирование процессов

Периодическая кристаллизация — это процесс, используемый в химической инженерии и производстве для получения твердых кристаллов из жидкого раствора. В этом процессе раствор нагревается до тех пор, пока он не станет перенасыщенным, то есть он содержит больше растворенного вещества, чем он может удержать при этой температуре. По мере охлаждения раствора избыток растворенного вещества начинает кристаллизоваться из раствора, образуя твердые кристаллы. Этот процесс обычно выполняется партиями, при этом кристаллы отделяются от оставшегося раствора и высушаются перед началом следующей партии. Периодическая кристаллизация используется для производства широкого спектра продуктов, включая фармацевтические препараты, пищевые добавки и промышленные химикаты.

В целом, периодические кристаллизаторы можно классифицировать как непрерывные или периодические. Кристаллизатор периодического действия представляет собой емкость для кристаллизации, которая включает в себя добавление в сосуд фиксированного количества растворенных веществ с последующим процессом кристаллизации до тех пор, пока не будет получен желаемый кристаллический продукт. В отличие от кристаллизатора непрерывного действия, растворенные вещества не добавляются непрерывно, и кристаллические продукты не удаляются непрерывно. Кроме того, кристаллизаторы периодического действия не так равномерно перемешиваются, а условия температуры и концентрации могут меняться в процессе кристаллизации. 

Установки непрерывной кристаллизации , как правило, имеют меньшие размеры и позволяют бесшовно добавлять растворенные вещества и растворители, в то время как кристаллический продукт может вытекать непрерывно без перерыва. Процессы непрерывной кристаллизации обладают уникальной способностью работать с более высокими концентрациями растворенных веществ, а также более эффективной кристаллизацией благодаря своим превосходным свойствам теплопередачи по сравнению с кристаллизаторами периодического действия. Таким образом, непрерывный кристаллизатор рассматривается как инструмент, поддерживающий кристаллизацию, индуцированную потоком.

Хорошо спроектированный процесс периодической кристаллизации — это процесс, который может быть успешно масштабирован до производственных масштабов, обеспечивая желаемое распределение кристаллов по размерам, выход, форму и чистоту.

Поддержание адекватного контроля температуры кристаллизатора (или состава растворителя) является основным предпосылкой для успешной оптимизации периодической кристаллизации. Рабочие станции синтеза в сочетании с FBRM и PVM контролем кристаллов обеспечивают четкое понимание того, как изменения основных параметров процесса напрямую влияют на кристаллический продукт. Более продвинутая разработка процессов, включающая затравку и инженерию частиц, будет успешной только в том случае, если мы сможем контролировать эти основные критические параметры процесса кристаллизации.

Более совершенное проектирование оптимизированного процесса кристаллизации идет еще дальше, требуя понимания карты процесса (растворимость и определение ширины метастабильной зоны) и контроля движущей силы (пересыщения) кристаллизации.