过程工程学报 ›› 2023, Vol. 23 ›› Issue (12): 1657-1666.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223119
陈志荣1, 丁高洁1, 袁慎峰1,2, 尹红1,3*
Zhirong CHEN1, Gaojie DING1, Shenfeng YUAN1,2, Hong YIN1,3*
摘要: 在环氧乙烷法合成牛磺酸的工艺路线中,杂质亚氨基二乙磺酸单钠(SA)会不可避免地进入结晶工序,杂质的存在会对牛磺酸产品的性质产生显著影响。本工作考察了SA浓度和降温速率对牛磺酸晶体形貌的影响,采用分子动力学模拟方法分析了SA在牛磺酸晶面上的附着情况以及SA改变牛磺酸晶体形貌的原因。结果表明,牛磺酸长径比随着SA浓度增加和降温速率加快而增大;降温速率为30 K/h时,添加浓度为0.04 mol/kg的SA会使牛磺酸晶体的平均长径比增加1倍以上;SA浓度为0.02 mol/kg时,随着结晶冷却速率从6 K/h升至36 K/h,晶体的平均长径比增大约3.8倍。结晶过程的降温速率应控制在12 K/h以下,以获得平均长径比小于3的牛磺酸晶体产品。模拟结果表明,基于修正的附着能模型模拟得到的晶习和实验晶习一致;(111 ?)晶面的面积占比缩小,(102)和(102 ?)晶面的面积占比扩大,这是SA水溶液中牛磺酸晶体生长成针状形貌的根本原因。本研究有助于理解SA改变牛磺酸晶习的作用机理和指导牛磺酸结晶工艺的优化。