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结晶技术在磷化工纯化分离中的研究与应用

龚俊波微信）

天津大学化工学院国家工业结晶工程技术研究中心

制药工业中的结晶头孢类药物结晶7ADCA结晶头孢G酸结晶

制药工业中的结晶

头孢类药物结晶

7ADCA结晶

头孢G酸结晶

青霉素亚砜结晶

头孢类抗生素的制备

在制药工业中，

在制药工业中，85％以上的产品（包括中间体等）为固体，绝大部分采用工业结晶技术分离和精制。

青霉素

青霉素G钾盐结晶

高盐废水中盐结晶

高盐废水中盐结晶

晶体工程科学与技

晶体工程科学与技

术

三亚甲基三硝胺（RDX）

军用高能炸药，威力是TNT的1.5倍。

我国缺乏晶体结构、形貌、杂质精确控制的仪器设备等

烈度、感度落后于国际先进水平

精确调控RDX结晶过程，晶体孔隙率下降0.28%，烈度可提高15%，冲击

波感度可降低15%，达到国际最先进（法国、挪威等）水平。

超细粉

研究

球形结晶

毁伤效应 威力

提升

放大机理

结晶 共晶技术

技术

炸药

存储性能 性能

力学性能

晶体工程科学与技术炸药多晶型

晶体工程科学与技术

炸药晶习

弹道性能 安全性能

工业结晶

工业结晶是制造高端功能材料与产品的共性技术和绿色分离技术

绿色分离过程

低能耗、高效分离蛋白质、同分异构体、共沸体系等

产品精制技术

高纯度、特定晶体结构、特定形态、特定粒度

生命科学 医药 国防 食品

海洋化工

材料化工

精细化工

石油化工

工业结晶科学与技术是推动我国生命科学、医药、国防及能源

工业结晶科学与技术是推动我国生命科学、医药、国防及能源等领域向高端化、高质化发展，满足国家重大需求，核心共性技术

晶体工程科学与技术

晶体工程科学与技术

结晶：固体物质以晶体状态从蒸汽、溶液或熔融物中析出的过程

结晶：固体物质以晶体状态从蒸汽、溶液或熔融物中析出的过程

产品工程：工业结晶是一种特定产品精制、设计技术（调控固体产

品特定晶体结构、粒度和形态，提升产品后处理、后加工性能等）

过程工程：工业结晶是一种必要的绿色分离过程（分离同分异构体

混合物、共沸物系、热敏性物系、天然提取物等）

工程+实验：工业结晶是“半艺术”科学（固液热力学、固液界面行为、晶体成核与生长机理、多相流体力学、工程放大规律等）

工业结晶

主要内容

工业结晶概述（晶体）

溶解度、介稳区以及相图

晶体成核与生长动力学行为

工业结晶操作与结晶器

工业结晶操作以及应用

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工业结晶概述

结晶过程具有如下特点

①能从杂质含量相当多的溶液或多组分的熔融混合物中形

成纯净的晶体。对于许多使用其它方法难以分离的混合物系，例如同分异构体混合物、共沸物系、热敏性物系等，采用结晶分离往往更为有效；

②结晶过程可赋予固体产品以特定的晶体结构和形态（如晶形、粒度分布、堆密度等）；

③能量消耗少，操作温度低，对设备材质要求不高，一般亦很少有“三废”排放，有利于环境保护；

④结晶产品包装、运输、贮存或使用都很方便

NERCICT

形态学指标是决定晶体产品性质和功能的关键因素

的结晶装置优化设计结晶工艺

的结晶装置

优化设计

结晶工艺

优化的耦合

过程控制

智能化

用户问题

解决方案

产品的化学纯度 产品的物理纯度 形态学指标产品晶体的

产品的化学纯度

产品的物理纯度

形态学指标

产品晶体的

过程效率

(收率、时间等)

晶体产品的功能晶体产品的稳定性晶体产品的加工性能制造成本销售价格

晶体产品的功能

晶体产品的稳定性

晶体产品的加工性能

制造成本

销售价格

市场占有率

生长

生

长

形态学

要设计一个结晶过程，首先要收集以下资料或完成下列研

究内容：

结晶系统的性质（包括晶体、溶剂）

相平衡数据（包括介稳区数据）

晶体成核、生长动力学数据

结晶溶液流体力学数据及特征（放大必需的）

智能化设 备二次过程成核问题

智能化设 备

二次

过程

成核问题

工业结晶中的普遍问题

间歇结晶过程中过饱和度的控制；

晶种的有效合理使用；

为了最大化的提纯和最大化的收率，常常需要大量的筛选溶剂和工艺条件并权衡；

物质多晶型的优化、控制和设计；

连续结晶粒度小、易结垢等问题；

。。。。。。。。。。

晶体产品质量指标体系

晶体形态学指标——是决定晶体产品功能的本质要素

例：甘氨酸的多晶型现象

α晶型甘氨酸 γ晶型甘氨酸

碳酸钙晶型

碳酸钙存在多种晶形，常见三种无水结晶态为方解石、文石和霰石。方解石和文石具有相似的较高热力学稳定性，霰石处于亚稳态。

生长修饰剂控制的结晶

成核控制的结晶

成核和生长协同控制的结晶

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25000

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