用於懸浮結晶系統的模塊化子單元及使用所述模塊化子單元的懸浮結晶方法與流程

2023-11-09 20:42:32 1

本發明涉及一種用於在懸浮結晶系統中生產晶體的模塊化子單元。本發明也涉及包括所述子單元的懸浮結晶系統和使用所述模塊化子單元或所述懸浮結晶系統的懸浮結晶方法。

懸浮結晶和懸浮結晶器大量應用於混合物或其他組合物中組分的純化和濃縮，尤其在食品（冷凍濃縮）和化工行業（包括廢水處理）中。

懸浮結晶最大的成本因素是結晶器，其中結晶器的內壁有刮刀運行。小型懸浮結晶器具有昂貴、精加工且針對刮擦進行了優化的內壁，允許每平方米刮擦面上的高熱交換負載。

由於保持刮刀和大面積內壁之間持續且均勻的接觸非常困難，較大型的懸浮結晶器和高通量在技術上具有很大挑戰。出於經濟/技術原因，大表面積壁的加工是不可能的，因此大型結晶器壁上的刮擦往往是不充分的。為實現與刮刀的均勻接觸，需要使用訂製的特殊大型加工設備來進行精確的加工。這使得這樣的大型結晶器不適用於母液中具有高濃度結晶組分的應用，或者對於此種應用過於昂貴，因為在這些條件下，晶體牢固地貼附於壁上。如果不能被徹底刮除，壁上會形成晶體層，導致刀片損傷、高成核率和熱傳遞損耗，並因此降低性能。然而，化學物質最終純化領域中的關注點，是採用結晶組分濃度更高的母液，而結晶組分的高濃度則導致晶體緊密地粘附在壁上，因此均勻的刮擦就尤其重要。WO 2008/113386公開了一種使水性鹽溶液中的鹽和水同時結晶的結晶器，該結晶器由若干相鄰的結晶模塊組成，而結晶模塊則被布置用於提供大型刮擦冷卻表面。該結晶器設置有兩個分開的漿料出口，一個為頂部的冰晶出口，一個為底部的鹽晶體出口，因此該結晶器專門設計只與水性體系一起使用。雖然該公開所述的結晶器聲稱具有一個大型刮擦冷卻表面和相對高的熱傳遞性能，但它卻具有與低混合率、滯留區和晶體凝聚相關的問題。另外，本領域中的熟練技術人員將認識到由於冷卻表面的複雜的布置方式，該公開中同一模塊內的同軸冷卻表面上很難實現均一的刮擦。在大型結晶器，包括上述的結晶器中，壁上發生熱傳遞並形成新的晶體，而在此處，懸浮液層的混合不足，導致晶體積聚在刮刀構造周圍。例如如EP1398064B1、US3283522和US4316368所公開的那樣，壁上混合不足的問題傳統上是藉助於昂貴且機械複雜的設計來解決，這樣的設計具有高昂的維護和運行成本。示例之一是擁有反轉同軸混合機和刮刀以及獨立雙驅動系統的系統，一個驅動系統用於刮刀，一個驅動系統用於混合機。基於導流筒和混合機的構造也同樣複雜和昂貴。採用這兩種設計都導致製造和維護成本急劇地上升。

已知已有一些由結晶部分和混合部分組成的示例性懸浮結晶器，例如WO 2008/155640A1或US 6,241,954中所公開的那些。然而，當建造更大規模的此類結晶器時，也有上述問題，比如混合效率和有效刮擦的不足。

以上討論的關於混合不足和晶體凝聚的問題常常會進一步導致結晶器中晶體堵塞的問題。處理此類堵塞需要定期除霜，不僅耗時且需要操作員投入精力，因而非常不利。

因此，將會有用的是擁有一種懸浮結晶系統的改善設計，尤其是較大型和較高通量的系統的改善設計，具有改善的混合和壁刮擦特性，而不具有以往技術的系統在機械、操作以及維護方面的複雜性和成本。另外，期望擁有一種結晶器設計解決方案，可簡化多種尺寸的結晶器的生產，且都擁有良好的混合和壁刮擦性能。還期望擁有一種簡單的懸浮結晶方法，利用這些系統及其子單元，不需要大量的除霜循環（對結晶器進行周期性加熱以熔化在操作期間形成的晶體團聚體），且沒有維護和/或操作方面的複雜性。

技術實現要素：

以本領域的這種現狀出發，本發明的一個目的是提供一種具有改善的用於在懸浮結晶系統中製備晶體的子單元，其沒有前述缺陷，尤其是缺乏有效混合和刮擦等缺陷，特別是對於較大型的系統和較高的通量而言。其他目的為提供具有相同的這些優點的一種懸浮結晶系統和方法。

據本發明所述，通過一種用於在懸浮結晶系統中製備晶體的模塊化子單元實現這些目的，所述子單元包括：

第一結晶區段，具有：

- 第一入口，

- 冷卻裝置，用以在冷卻表面上冷卻漿料以促進晶體形成和生長，

- 足夠所述晶體生長的晶體生長空間，

- 機械刮擦裝置，用以刮擦冷卻表面和/或將與冷卻表面相鄰的層與漿料整體混合在一起。

- 第一出口，

第一混合區段，具有：

- 第二入口，

- 機械混合裝置，用以混合來自結晶區段的漿料和/或減小任何可能存在的晶體凝聚的尺寸，

- 第二出口，

其中結晶區段和混合區段藉助於結晶區段的第一出口和混合區段的第二入口相互流體連通。

入口蓋，包括子單元的主供給導管並具有第三出口，

出口蓋，包括子單元的主排放導管並具有第三入口，

中央旋轉軸，用以為結晶區段的機械刮擦裝置提供機械能，並且優選地還為混合區段的機械混合裝置提供機械能，以及

除了第一結晶區段以外的至少一個另外的結晶區段，

任選地還有除了第一混合區段以外的至少一個另外的混合區段，

其中存在於該子單元的第一結晶區段和任何另外的結晶區段相互之間均被第一混合區段或可能存在的另外的混合區段隔開，

並且其中中央旋轉軸為任何另外的結晶區段的機械刮擦裝置提供能量，並且優選地也為任何另外的混合區段的機械混合裝置提供能量，

並且其中入口蓋藉助於第三出口與存在於子單元中的任何結晶區段以及任何混合區段流體連通，

並且其中出口蓋藉助於第三入口與子單元中的任何結晶區段以及任何混合區段流體連通。

發明人驚奇地發現，所述模塊化子單元可用於具有各種尺寸的懸浮結晶系統的生產，均使用相對簡單、低成本的方法和設計來製造，並且在其運轉過程中均具有良好的混合和刮擦特性。因此該子單元和基於此的懸浮結晶系統相比現有技術的系統具有顯著的改善。具體地講，壁足夠小而使其不需要複雜的設備和操作即可被加工得光滑且精確，因此具有很高的刮擦性能。另外，已經發現，該模塊化子單元中結晶區段之間存在混合區段顯著地有利於混合性能，減少了與滯留區和晶體凝聚相關的問題。具有良好混合和刮擦特性的模塊化子單元也允許單根中央旋轉軸為子單元中的機械刮擦裝置，且優選地也為機械混合裝置提供機械能量，因此簡化了其構造、操作和維護。

本發明提供了包含了該模塊化子單元的懸浮結晶系統的另一個目的，即當該子單元與用於從流體相中分離晶體相的至少一個分離裝置流體連通時的懸浮結晶系統。這樣的分離裝置允許產物的分離，並允許子單元集成到過程設計中。

通過包括以下步驟的方法，獲得用本發明的模塊化子單元或懸浮結晶系統進行的懸浮結晶方法的又一目的：

- 在第一結晶區段的冷卻表面上冷卻漿料以促進晶體的形成和生長，

- 在第一結晶區段中生長晶體

- 使用機械刮擦和/或混合裝置刮擦冷卻表面和/或將與冷卻表面相鄰的層與漿料整體混合在一起，

- 在將漿料給料至所述另外的結晶區段前，使用第一混合區段混合來自第一結晶區段的漿料，

- 使用所述至少一個另外的結晶區段冷卻來自第一混合區段的漿料以促進晶體的進一步形成和生長，

- 在所述另外的結晶區段中生長晶體

- 以及任選地使用可能存在的另外的混合區段來在可能存在的另外的結晶區段之間混合漿料。

本發明的這些進一步的目的同樣具有通過本發明所述模塊化子單元獲得的優點，即優良的混合和刮擦特性。另外，由於該子單元壁易於加工且能夠生成子單元組件的能力，可相對容易且低成本地以多種尺寸和配置製造本發明所述的系統。此外，本發明所述方法可有利地降低任何可能存在的晶體凝聚的尺寸。

在一個實施例中，該模塊化子單元具有基本為圓形的橫截面，並且其中所述第一結晶區段的至少一部分圓柱形壁包括所述冷卻表面。這一實施例具有的優點是基本為圓形的形狀與其他形狀相比相對容易加工平滑。圓形形式與方形形式和其他形狀相比，也相對容易刮擦。本領域的技術人員應當能夠理解，對於存在的任何另外的結晶區段，如果其至少一部分圓柱形壁也包括冷卻表面，也是同樣有利的。

在另一個實施例中，第一結晶區段、第一混合區段、所述至少一個另外的結晶區段和可能存在的任何可選的另外的混合區段、以及入口和出口蓋都彼此以基本豎直或基本水平的方式排列，優選地為基本豎直的方式排列。相比水平或其他排列方式，區段的豎直排列有利地分散力並支撐整個子單元的重量。豎直排列便於用起重機對組件進行拆卸和重組裝，因此對維護工作也是有利的，並且豎直排列也減少了子單元和基於它的系統的佔地面積。

在又一個實施例中，取向是基本垂直的，並且入口蓋位於子單元的頂部或子單元的底部。第一可選構型對於將要結晶化的物質的晶體相比其液相密度高的純化或濃縮過程應用而言是有利的，而第二可選構型對於將要結晶化的物質的晶體相比其液相密度低的純化或濃縮過程應用而言是有利的。為達到最佳效果，這些構型將重力效應納入了考慮。

模塊化子單元除了第一結晶區段之外還具有至少一個另外的結晶區段。在又一個有一定相關性的實施例中，模塊化子單元除了第一混合區段之外還具有至少一個另外的混合區段。添加額外的區段增加了子單元的適應性和容量。如前文所指出的那樣，結晶區段之間始終藉助混合區段彼此分隔開。

在模塊化子單元的另一個實施例中，第一混合區段或另外的混合區段包括過濾裝置，該過濾裝置適於從所述混合區段內的漿料提取出來自子單元的具有降低的晶體含量、優選地基本上不含晶體的料流。本領域的技術人員應當理解，晶體含量的測定可基於包括視覺觀察、光學顯微鏡法和濁度測定等的常規方法。

在用於單級過程的模塊化子單元的一個實施例中，所有結晶區段、所有混合區段、入口蓋和出口蓋均為流體連通的，並且流體連通被實現為不需要互連外部管道。避免外部管道就簡化了構造、維護以及密封。集成式模塊化系統節省了驅動和管道。此外，通過外部管道和泵的間接流體連通不能像區段的直接流體連通那樣充分混合。

在模塊化子單元的另一個實施例中，至少第一結晶區段和另外的結晶區段由於居間壁的存在而不是相互直接流體連通的，而所述非直接連通的結晶區段之間的間接連通由外部管道提供。該實施例通過使標準化的模塊化子單元可用於這樣的構造，便於低成本、簡單且穩固地構造用於多級過程的結晶系統。有利的是在一個模塊化子單元中執行多級過程，從而避免了使用多個結晶器及其相關聯的管道和泵，也避免了相關的缺點。在一個相關的特定實施例中，模塊化子單元被實現為用於一種用途，其中總的過程級數等於居間壁的數量加一。

在本發明所述方法的一個實施例中，子單元內的漿料的調節步驟在第一混合區段或另外的混合區段中執行。這樣給入相對溫熱的物料導致較小的晶體熔化，改善了分離裝置中的後續固液分離步驟。

在該方法的另一個實施例中，子單元與用於將晶體相與流體相分離的一個或多個分離裝置流體連通，並且該方法包括將晶體相與流體相分離的額外步驟。

本領域的技術人員應當理解，只要本發明的各項權利要求和實施例的主題的組合在技術上是可行的，那麼這些組合在本發明中是可能的，而沒有任何限制。

在該組合中，任一項權利要求的主題可與其他權利要求中的一項或多項的主題結合。在該主題組合中，任一項方法權利要求的主題可與其他方法權利要求中一項或多項的主題、或者一項或多項模塊化子單元或懸浮結晶系統權利要求的主題、或者一項或多項方法權利要求與子單元或系統權利要求的混合物的主題相結合。同樣，任一項子單元或系統權利要求的主題可與其他子單元或系統權利要求中的一項或多項的主題、或者一項或多項方法權利要求的主題、或者一項或多項子單元或系統權利要求與方法權利要求的混合物的主題相結合。舉例來講，任一項權利要求的主題可不受限制地與任何數量的其他權利要求的主題組合，只要這樣的組合在技術上是可行的即可。

本領域的技術人員應當理解，本發明的各個實施例的主題的組合在本發明中是可能的，而沒有任何限制。例如，只要在技術上是可行的，上文述及的方法實施例中的一個方法實施例的主題可不受限制地與其他上文述及的子單元或系統實施例中的一個或多個的主題組合，反之亦然。

附圖說明

在下文中將結合本發明的各個實施例以及附圖更詳細地闡述本發明。示意圖為：

圖1示出設置有結晶區段和混合區段的模塊化子單元的一個實施例的兩個示意圖(A, B)。

圖2示出根據本發明的模塊化子單元的一個實施例的兩個示意圖(A, B)，該模塊化子單元設置有第一結晶區段、第一混合區段、一個另外的結晶區段、過濾裝置和位於子單元頂部(A)或底部(B)的入口。

圖3示出根據本發明的模塊化子單元的一個實施例的示意圖，該模塊化子單元適於2級過程並具有居間壁和外部管道。

圖4示出根據本發明的懸浮結晶系統的一個實施例的示意圖。

圖5示出根據本發明的懸浮結晶系統的一個實施例的示意圖，該懸浮結晶系統包括本發明的模塊化子單元。

圖6示出根據本發明的結晶系統的一個實施例的示意圖，該結晶系統適於2級過程並包括四個模塊化子單元。

具體實施方式

定義

如在本申請的說明書和權利要求書中所用，應採用以下定義：

除非上下文另外指明，否則「一個」和「所述」作為先行詞可以指單數或多數。

「居間壁」通過提供液密密封基本上阻隔相鄰區段之間的流體流。

「大致圓形」意指包括偏差在所用製造方法容差範圍內的圓形形狀。

「基本上垂直」或「基本上水平」意指中線分別在垂直方向或水平方向的5度範圍內。

術語「漿料」可指初始進料溶液或過程中產生的懸浮液或漿料。術語「流體」是指母液（化學工業中廣泛使用的術語）或濃縮液（食品和飲料工業中廣泛使用的術語）。

「重量%」意指晶體在漿料中的重量百分比。

「降低的晶體含量」意指少於或等於5重量%，優選為4重量%，更優選為3重量%，最優選為2重量%，而「基本上不含晶體」意指少於或等於1重量%。

「調節步驟」意指經由第一混合區段或另外的混合區段向模塊化子單元供給相對溫熱的物料。

本專利申請中的數值涉及平均值。此外，除非有相反的說明，否則所述數值應被理解為包括：簡化至相同有效位數時相等的數值，以及與所述值之間相差小於本申請中描述的用以測定該值的常規檢測技術類型的實驗誤差的數值。

現在將結合附圖更詳細地闡述本發明。圖1為模塊化子單元1的兩個實施例的示意圖。所示模塊化子單元1有一個結晶區段100、一個混合區段200、入口蓋300、出口蓋400和中央旋轉軸500。在其他實施例中，可存在額外的區段。本領域的技術人員應當理解，在過程開始時，通常將向模塊化子單元1饋送不含晶體的溶液。隨著過程進行且晶體開始形成，將形成懸浮液或漿料。

結晶區段100設置有第一入口101、冷卻裝置102、晶體生長空間103、機械刮擦裝置104和第一出口105。所述冷卻裝置102使得能夠在冷卻表面1021上冷卻漿料，從而導致在其上形成晶體。合適的冷卻手段包括常規的方法，例如製冷劑（如乙二醇）循環或採用空氣冷卻。本領域的技術人員應當理解，可基於要使用的過程條件選擇足以供晶體生長的合適的晶體生長空間103。機械刮擦裝置104使得能夠刮除在所述冷卻表面上新形成的晶體，並促進冷卻表面1021附近的液層與漿料整體混合。合適的機械刮擦裝置包括刀片。

混合區段200設置有第二入口201、機械混合裝置202和第二出口203。所述混合裝置202阻止滯留區（即，晶體不相對於彼此移動的區域）的形成，並減少或防止厚團塊或晶體團聚體的形成，所述厚團塊或晶體團聚體的存在可藉助例如篩分法、光學顯微鏡法或雷射衍射進行檢測。適於本發明的機械混合裝置202可包括一個或多個攪拌器、一個或多個導流板或它們的組合。如果機械混合裝置202包括攪拌器，該攪拌器將連接至中央旋轉軸500。導流板是有利的，因為其易於構造，並且能有效破壞由旋轉機械刮擦裝置104或攪拌器引起的漿料旋轉運動。

經由包括主供給導管301的入口蓋300向模塊化子單元1供應漿料。漿料可從入口蓋300、經由第三出口302運送至結晶區段100的第一入口101。可經由第一出口105從結晶區段100抽出漿料，並經由第二入口201運送至混合區段200。可經由第二出口203從混合區段200抽出所得混合物，並經由第三入口402引導至出口蓋400。為此，經由主排放導管401從模塊化子單元1抽出漿料。

中央旋轉軸500為結晶區段100的機械刮擦裝置104提供機械能，並且優選地為混合區段200的機械混合裝置202提供機械能。中央旋轉軸500可以使用常規的裝置（例如電動馬達）適當地提供動力。

模塊化子單元1的各個區段可優選地進行標準化並為大致圓形，以便獲得生產和成本優勢。模塊化子單元1的各個區段（例如，100和200）和蓋（即，300和400）可被布置為彼此基本上垂直或基本上水平，優選地基本上垂直。如上所述，模塊化子單元1的區段（例如，100和200）和蓋（即，300和400）可以優選地彼此直接流體連通，即，使得相應出口和入口彼此直接相連。

圖1A示意性地示出具有攪拌器作為機械混合裝置202的模塊化子單元1，而圖1B示出具有導流板作為機械混合裝置202的模塊化子單元1。

結晶器的其他信息及其操作公開在Handbook of Industrial Crystallization, 2nd Edition, by Allan S. Myerson, published January 9, 2002 by Butterworth-Heinemann, Woburn, MA ISBN: 978-0750670128（《工業結晶手冊》，第二版，Allan S. Myerson，2002年1月9日出版，巴特沃斯海涅曼出版公司，美國麻薩諸塞州沃本，ISBN: 978-0750670128）和Crystallization Technology Handbook, 2nd Edition, edited by A. Mersmann, published 2001 by Marcel Dekker, Basel, ISBN: 0-8247-0528-9（《結晶技術手冊》，第二版，A. Mersmann編著，2001年出版，馬塞爾·德克爾出版公司，巴塞爾，ISBN: 0-8247-0528-9）中。

圖2為根據本發明的模塊化子單元1的一個實施例的示意圖。此處，圖1描述的模塊化子單元1包括一個另外的結晶區段110，這一個另外的結晶區段基本上與第一結晶區段100相同，並且第一混合區段200將這一個另外的結晶區段與第一結晶區段100分隔開。同樣，模塊化子單元1可設置有至少一個另外的混合區段210（未示出），其優選地基本上與第一混合區段200相同。同樣，可添加另外的結晶區段110（未示出），並且如前文所述，結晶區段將始終藉助混合區段彼此分隔開，如圖2至圖5所示。一個或多個所述混合區段（200, 210）可額外包括過濾裝置2001，該過濾裝置適於從所述混合區段內的漿料提取出來自模塊化子單元1的具有降低的晶體含量、優選地基本上不含晶體的料流。本領域的技術人員應當理解，添加另外的混合區段（210）或另外的結晶區段（110）將需要用於所述另外的區段的額外的入口和出口。

圖2B中的子單元1用於與其中晶體（例如，冷凍水）密度小於液相密度的系統一起使用，而圖2A中的子單元1用於與其中晶體密度大於液相密度的系統一起使用。圖2A和圖2B的不同之處在於入口蓋300和出口蓋400的布置方式。

圖3為本發明的模塊化子單元1的另一個優選實施例的示意圖。此處，圖1所述的模塊化子單元1的第一混合區段200額外包括居間壁204，該居間壁防止該第一混合區段與一個基本上與第一結晶區段100相同的另外的結晶區段110直接流體連通。相反，所述非直接連通區段之間的間接流體交換經由外部管道組件提供。

圖4示出包括模塊化子單元1的懸浮結晶系統10的一個實施例。該系統的基本操作在US 6,719,954中有所描述，該專利文獻以引用方式併入本文。此處，模塊化子單元1與至少一個分離裝置700流體連通，該分離裝置用於對循環漿料的分流進行固液分離。為了實現循環，根據本發明的懸浮結晶系統包括外部循環迴路，該外部循環迴路具有管道S11和循環泵710。在該實施例中，所述管道S11在一端經由主供給導管301並且在另一端經由主排放導管401與模塊化子單元1相連。分離裝置700可以是水力旋流器、離心機、洗滌柱或過濾器。如下面的圖5所示，對於多級系統而言，各個子單元1可具有相同或不同的分離裝置700。在分離裝置700中，從液相中分離晶體。隨後，可從系統中去除部分液相。將剩下的漿料重新引入模塊化子單元1以進一步處理。

圖5所示的二級懸浮結晶系統10示意性地示出本發明的另一個優選實施例。此處，系統10包括二級模塊化子單元1，其中一級稱為A而另一級稱為B，它們藉助居間壁204彼此分隔開。這兩級分別在進料槽（730A, 730B）、結晶區段（100A, 100B）、混合裝置（200A, 200B）、分離裝置（700A, 700B）和設置有循環泵（710A, 710B）的外部循環管道（S11, S21）中進行。為實現在A級中的循環，外部循環管道S11在一端經由混合區段200A的出口206A並且在另一端經由主供給導管301與模塊化子單元1相連。同樣，為實現在B級中的外部循環，外部循環管道S21在一端經由主排放導管401並且在另一端經由結晶區段100B的入口106B與模塊化子單元1相連。通過圖5及其相關描述，本領域的技術人員將會理解子單元1可以如何配被有適當的附加居間壁204等和附加區段以提供附加的過程級。

具有外部循環迴路的根據圖5的實施例的系統10基本以如下方式運作。經由管道S10從槽730A中抽出物料，並將物料經由第一混合區段200A的入口205A引入模塊化子單元1。這種給料方式具有以下優點：相對溫熱的物料將導致較小的晶體在所述第一混合區段200中熔化，這改善了接下來在分離裝置700A中的固液分離步驟，分離裝置被饋送以來自外部循環管道S11的漿料，如圖所示。在所述分離裝置700A處，純淨晶體與液相分離並從系統10中抽出。基本上不含晶體的液相經由管道S12運送至第二級B的物料槽730B，用以通過另外的結晶進一步濃縮液相中的雜質。A和B兩級的物料槽經由連接管道S13彼此流體連通。所述連接管道S13提供了用於分別控制730A和730B兩個槽中液位的簡易裝置。

經由管道S20從槽730B中抽出第二級B的物料，並將該物料經由第一混合區段200B的入口205B引入模塊化子單元1。這種給料方式也具有以下優點：相對溫熱的物料將導致較小的晶體在所述混合區段200B中熔化，這改善了接下來在分離裝置700B中的固液分離步驟，該分離裝置被饋送以來自外部循環管道S21的漿料，如圖所示。在所述分離裝置700B處，從液相中分離晶體。隨後，從系統10中抽出部分液相。剩下的液相經由管道S23返回至外部循環管道S21。此第二級B中分離的晶體部分經由管道S22運送至A級的循環漿料並與之混合。因此，從圖5中可以看出，A和B兩級所用設備往往可以是非常類似的。

另外，圖1至圖5示出被布置為彼此基本上垂直排列的各個蓋和區段。基本上垂直或基本上水平排列具有以下優點：允許單個中央旋轉軸500驅動混合區段中的攪拌器和結晶區段中的旋轉機械刮擦裝置104二者。

圖6所示的多結晶器二級懸浮結晶系統10示意性地示出本發明的另一個優選實施例。此處，圖5中描述的結晶系統10包括多個模塊化子單元（1和1'），所述模塊化子單元經由緩衝槽720與分離裝置700相連。因此，在該實施例中（與圖5中的實施例相比），外部循環迴路額外包括緩衝槽720。所述緩衝槽720使質量恆定的均一物料能夠被饋送到分離裝置700和模塊化子單元（1和1'）。相關的管道和子單元（1和1'）的泵也採用諸如x或x'的命名法進行命名。

本發明的子單元1和系統10可包括結晶領域中已知的常規輔助設備，包括泵、物料槽、熱交換器、控制系統、電力供應裝置、冷卻劑和熱流供應和分配裝置、閥門、管道、線路、緩衝槽以及用於測定如流速、溫度和液位等參數的傳感器。本發明的方法和子單元1及系統10可利用計算機界面進行方便地控制。

雖然出於舉例說明的目的示出了各種實施例，但是上述描述不應被認為是對本發明範圍的限制。因此，在不脫離本文實質和範圍的前提下，本領域的技術人員可想到各種修改、變型和替換。

參考標號

1模塊化子單元

4頂部

6底部

10懸浮結晶系統

100第一結晶區段

101第一結晶區段的第一入口

102冷卻裝置

1021冷卻表面

103晶體生長空間

104機械刮擦和/或混合裝置

105第一結晶區段的第一出口

110另外的結晶區段

200第一混合區段

201第一混合區段的第二入口

202機械混合裝置

203第一混合區段的第二出口

204居間壁

210另外的混合區段

300入口蓋

301主供給導管

302入口蓋的第三出口

400出口蓋

402出口蓋的第三入口

500中央旋轉軸

700分離裝置

710循環泵

720緩衝槽

730進料槽

2001過濾裝置

S10 A級的進料槽與混合區段之間的管道

S11, S21分別為A級和B級的外部循環管道

S12 A級分離裝置與B級進料槽之間的管道

S13進料槽A與進料槽B之間的連接管道

S14 A級緩衝槽與A級分離裝置之間的管道

S15 A級進料槽與A級緩衝槽之間的管道

S20 B級的進料槽與混合區段之間的管道

S22 B級分離裝置與A級外部循環管道（S11）之間的管道

S23 B級分離裝置與B級外部循環管道（S21）之間的管道

S24 B級緩衝槽與B級分離裝置之間的管道

S25 B級進料槽和B級緩衝槽之間的管道

S26 B級分離裝置與A級緩衝槽之間的管道。