CN114031527B - 一种硝磺草酮晶体多级连续结晶方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种硝磺草酮晶体多级连续结晶方法，所述硝磺草酮晶体多级连续结晶方法为四级连续结晶过程或五级连续结晶过程，四级连续结晶过程包括成核釜、一级生长釜、二级生长釜和熟化釜的串联操作，五级连续结晶包括成核釜、一级生长釜、二级生长釜、三级生长釜和熟化釜的串联操作。相较于间歇结晶，通过四级或五级连续结晶过程不仅能够降低能耗、提高生产效率和避免批次间差异，还能改善硝磺草酮晶体的晶习和粒度，降低产品含湿量，有效缩短产品干燥时间，并提高产品定量含量、流动性和堆密度，是一种大规模工业生产硝磺草酮晶体产品的高效方法。

Description

一种硝磺草酮晶体多级连续结晶方法

技术领域

本发明属结晶领域，涉及一种硝磺草酮晶体多级连续结晶方法，尤其涉及一种能够提高硝磺草酮产品质量和产能的连续结晶方法。

背景技术

硝磺草酮，又名甲基磺草酮，属于一种能够抑制羟基苯基丙酮酸酯双氧化酶(HPPD)的芽前和苗后广谱选择性除草剂，可有效防治主要的阔叶草和一些禾本科杂草，其分子式为C₁₄H₁₃NO₇S，分子量为339.32，化学名称为2-(4-甲磺酰基)-2-硝基苯甲酰-环己烷-1，3-二酮。

硝磺草酮的合成反应相对比较成熟，目前主要合成路线为：以4-甲砜基-2-硝基苯甲酸为原料，二氯乙烷为溶剂，用氯化亚砜酰化，再以三乙胺为缚酸剂，与环己二酮酯化，最后用丙酮氰醇为催化剂进行转位重排得到硝磺草酮。

目前，硝磺草酮被报道的晶型有3种，其中1晶型为稳定晶型，2晶型和3晶型为介稳晶型，因此工业生产中常以1晶型产品作为生产目标。

US20080194880A1公开了一种在水溶液中通过调节pH值制备硝磺草酮晶型1产品的方法和一种将介稳晶型2产品转化为稳定晶型1产品的制备方法。

US008063253B2公开了一种纯化硝磺草酮的方法，包括过滤、吸附、有机相萃取硝磺草酮盐水溶液，以降低硝磺草酮产品中的杂质含量。

US008063253B2公开了一种在水溶液中，通过调节pH值分离纯化得到纯的硝磺草酮晶型1的方法和一种通过调节pH值和添加晶型1晶种将介稳晶型2转化为稳定晶型1的方法。

US20120165197A1公开了一种从水溶液，二甲亚砜、N，N-二甲基甲酰胺和N-甲基-2-吡咯烷酮及其混合溶液中，通过酸化处理法得到硝磺草酮的晶型3。

US20160355472A1提出了一种在石油醚的有机溶剂中反应、弱碱水提取、酸化水萃取的制备硝磺草酮的方法。

对于硝磺草酮转位重排的后处理方法主要包括：CN85109771A和CN1860102A采用加碱萃取、酸化、加有机溶剂进行重结晶，但所得酸化产品粒度比较细、焦油多，产品容易被焦油包裹，碱液采用强碱的情况下也容易造成产品不稳定，生成焦油。

CN18530325A和CN105254543A采用脱溶剂得粗品，再用醇溶剂重结晶的方法，重结晶容易造成产品溶解损失，降低收率，而且额外引入与反应体系不同的溶剂，干扰了体系环境。

WO2018178860A1采用的是粗品用二氯乙烷溶解，再部分脱溶剂，用碳酸氢钾萃取至水相，再酸化得到产品，这个方法先得到粗品再进行结晶本身操作繁琐，而且酸化所得的产品焦油比较多，产品容易被焦油包裹。

硝磺草酮的产品质量的评价指标主要有：晶习、粒度、含湿量和定量含量等。GB29382-2012中规定硝磺草酮产品的质量分数(也就是定量含量)为≥95％，出口一级品的要求则为≥98％，晶习、粒度等不佳会导致大量的溶剂残留，进而严重影响质量分数的测定、降低产品质量。

已有的专利主要是针对分离转化硝磺草酮不同晶型、提高反应产物的纯度和优化转位重排的后处理方法等方面提出了创新方案，但是通过结晶过程强化得到粒度均一、流动性好、含湿量低的产品方面的工作没有被重视，尤其是在保证产品质量的前提下，提高生产效率并没有相关的研究。

CN110078647A将硝磺草酮反应产物溶液加盐酸的水溶液进行一次酸化，分离得到硝磺草酮的有机相，再向此有机相中加入碳酸氢钾水溶液萃取，得到硝磺草酮的水相，再向此水相中加入盐酸的水溶液进行二次酸化，静置分层，得到待结晶的有机相，此时有机相产品浓度在0.10-0.11g/g溶剂，结晶处理后的过滤有机相浓度是0.06-0.07g/g溶剂；为了提高产率、减少损失，向过滤有机相中加入碳酸氢钾水溶液萃取，萃取水相与待二次酸化的水相混合，同时进行二次酸化，静置分层，得到最终的待结晶的有机相，此时的有机相称为有机母液。对有机母液进行间歇的结晶处理后，得到的硝磺草酮产品多为粉末状，粒度较小，容易结块，进而导致产品不易烘干，含湿量较高、溶残较高，产品参数为：含湿量为13.7％，干燥后得到产品堆密度0.61g/cm³，定量含量97.73％，Dv(50)53μm。定量含量数据低于98％，因此在后续操作中需要将产品打粉再干燥(粉碎为面粉状)，打粉再干燥后的产品参数：堆密度0.31g/cm³，定量含量98.15％。虽然打粉再干燥可以提高产品的定量含量，但是这样不仅增加了生产成本，粉状产品较低的流动性、堆密度也会增加产品的运输成本；间歇结晶不仅批次间差异较大，同时对于设备的利用、产能的优化方面具有很大的局限。

因此，亟需一种契合硝磺草酮晶体生长动力学的多级连续结晶处理方法，不仅能够保证硝磺草酮产品定量含量达到98％以上，而且可以提高设备利用率，提高产品堆密度、流动性，以降低硝磺草酮的生产和运输成本，多级连续结晶还能避免批次间差异，保证有效的产能输出，填补市场空缺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高硝磺草酮产品质量和产能的多级连续结晶方法，在保证产品晶习、粒度的前提下，降低产品含湿量，有效缩短产品干燥时间。该方法在提高产品定量含量、流动性和堆密度等的同时，利用连续的优势，提高硝磺草酮产品的生产效率，降低批次间差异，降低因反复升降温导致的能耗损失，为下一步“碳达峰”奠定坚实的基础。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种硝磺草酮晶体多级连续结晶方法，所述连续结晶的方法包括如下步骤：

(1)控制成核结晶釜、一级生长结晶釜、二级生长结晶釜、熟化结晶釜的温度均为50-55℃，在搅拌条件下，分别向成核结晶釜、一级生长结晶釜、二级生长结晶釜、熟化结晶釜中加入结晶釜体积分数为10-30％的硝磺草酮原料液，并加入晶种引晶，养晶30-60min后，待各级结晶釜的温度降低至设定温度后，开始连续进料、连续出料过程；

(2)控制成核结晶釜的温度为38-48℃，在搅拌条件下，加入温度为50-55℃的硝磺草酮二氯乙烷饱和原料液，发生晶体成核，进入生长结晶釜，其中在成核过程中，温度回升不高于5℃；

(3)控制一级生长结晶釜的温度为30-38℃，在搅拌条件下，晶体生长，进入熟化结晶釜，其中在晶体生长过程中，温度回升不超过3℃；

(4)控制二级生长结晶釜的温度为20-30℃，在搅拌条件下，晶体生长，进入二级生长结晶釜，其中在晶体生长过程中，温度回升不超过3℃；

(5)控制熟化结晶釜的温度为5-15℃，在搅拌条件下，熟化，进入固液分离系统，其中在熟化过程中，温度回升不超过2℃；

(6)固液分离系统分离的固体排出体系，母液返回至成核结晶釜继续循环。

本发明中采用多级连续结晶过程得到硝磺草酮晶体，在优化和提高了产品晶习、粒度，降低产品含湿量的前提下，有效缩短产品干燥时间，提高产品定量含量、流动性和堆密度。该方法利用连续结晶的优势，提高硝磺草酮产品的生产效率，降低批次间差异，降低因反复升降温导致的能耗损失，为下一步“碳达峰”奠定坚实的基础。

本发明中首次采用多级连续结晶过程得到硝磺草酮晶体，相对于常规药物或者农药结晶过程中常规采用的间歇法具有设备集成化程度高，操作简单，生产效率高，节省人工，能耗低等工艺优势，同时具有产品稳定性好、批次间差异小，晶体晶习完整、粒度均一，定量含量高等产品优势。本方法解决了常规硝磺草酮产品制备过程中晶体生长速率慢，结晶时间长等突出问题，便于大规模生产应用。

本发明中，结晶釜级数为四级，包括成核釜、一级生长釜、二级生长釜和熟化釜，确保连续结晶工艺有效实现。四级连续结晶操作时，包括成核釜结晶、一级生长釜、二级生长釜和熟化釜结晶，晶浆自成核釜连续排出，进入一级生长釜生长，然后一级生长釜的晶浆连续进入二级生长釜进一步生长，晶浆自二级生长釜连续排出，进入熟化釜熟化，并进行固液分离，分离后的固体排出体系，母液经过萃取后返回至成核结晶釜中继续循环。

本发明中不对具体传输过程做具体限定，在进行连续进料或出料过程主要是通过泵传输或者通过溢流作用实现；在采用泵传输过程中，是利于泵将原动机的机械能或其他外部能量传输给料液，使料液能量增加从而实现传输过程，在传输过程中需要考虑泵的功率、压头和管径等，此处不再对具体参数做具体限定，本领域技术人员可根据实际需要进行选择；在通过溢流实现传输过程中，是通过结晶釜之间的高度差实现传输过程，在具体传输过程中需要考虑溢流管的坡度、溢流管出口位置和溢流管径等，此处不再对具体参数做具体限定，本领域技术人员可根据实际需要进行选择。

优选地，步骤(1)所述晶种的添加量为硝磺草酮原料液中硝磺草酮添加量的0.1-3％。

优选地，步骤(1)所述搅拌速率为30-100rpm。

本发明中，搅拌是在搅拌桨作用下实现的，目前的搅拌速率是匹配5-25m³体积的结晶器实现的，在具体实践过程中不再对搅拌速率做具体限定，搅拌速率的数值可根据具体结晶器的体积来匹配。本发明中其他搅拌速率同理。

优选地，步骤(2)所述硝磺草酮二氯乙烷饱和原料液是通过配置得到或是通过反应萃取得到。

优选地，步骤(2)所述晶体成核过程中，保持晶浆悬浮密度为50-80mg/mL，得到晶体的平均粒度为80-200μm。

优选地，步骤(2)所述硝磺草酮二氯乙烷饱和原料液在成核釜的停留时间为30-60min。

优选地，步骤(2)所述搅拌速率为30-100rpm。

优选地，所述晶体一次生长过程中，保持晶浆悬浮密度为80-100mg/mL，得到晶体的平均粒径为150-250μm。

优选地，步骤(3)所述晶体生长时间为120-240min。

优选地，步骤(3)所述搅拌速率为30-100rpm。

优选地，所述晶体二次生长过程中，保持晶浆悬浮密度为90-110mg/mL，得到晶体的平均粒径为200-250μm。

优选地，所述晶体二次生长过程中，晶体生长时间为60-120min。

优选地，所述晶体二次生长过程中，搅拌速率为30-100rpm。

优选地，所述步骤(3)还包括将晶体二次生长后得到的料液进入三级生长结晶釜进行晶体三次生长。

优选地，所述晶体三次生长过程中，保持晶浆悬浮密度为110-120mg/mL，得到晶体的平均粒径为220-250μm。

优选地，所述晶体三次生长过程中，晶体生长时间为60-120min。

优选地，所述晶体三次生长过程中，搅拌速率为30-100rpm。

本发明中，在连续结晶过程中，还可以包括三次生长过程，形成五级连续结晶过程，包括成核釜结晶、一级生长釜结晶、二级生长釜结晶、三级生长釜结晶和熟化釜结晶，晶浆自成核釜连续排出，进入一级生长釜生长，然后一级生长釜的晶浆连续排出，进入二级生长釜生长，然后二级生长釜的晶浆连续排出进入三级生长釜生长，然后三级生长釜的晶浆连续排出三级生长釜进入熟化釜熟化，熟化后进行固液分离，分离后的固体排出体系，母液经过萃取后返回至成核结晶釜中继续循环。4级和5级连续结晶的区别在于从结晶釜体积和温度区间调整了料液的停留时间，优化了晶体生长所需的最佳过饱和度，加上成核量的控制和晶体熟化过程，改善了硝磺草酮的晶体形貌、批次间差异，实现了硝磺草酮的高效制备。

优选地，所述熟化过程中，保持晶浆悬浮密度为120-150mg/mL，得到晶体的平均粒径为200-300μm。

优选地，步骤(4)所述熟化的时间为120-360min。

优选地，步骤(4)所述搅拌速率为30-100rpm。

优选地，步骤(5)所述固液分离得到的母液与持续补充的硝磺草酮二氯乙烷反应原料液共同进行萃取和反萃后，形成50-55℃饱和原料液，所述饱和原料液进入成核釜内结晶，形成完整的硝磺草酮晶体的多级连续结晶过程。

优选地，所述步骤(5)还包括将固液分离后得到的固体进行真空干燥，所述真空干燥的温度为40-80℃，真空干燥的时间为30-120min，真空度为-0.06～-0.1Mpa。

本发明的目的之二在于提供一种如目的之一所述的多级连续结晶方法结晶得到硝磺草酮晶体。

优选地，所述硝磺草酮晶体的晶型为市售稳定晶型I，晶习为晶面分明的类球状多面体晶习，平均粒径为200-300μm。

优选地，所述硝磺草酮晶体的含湿量为3-6％，堆密度不低于0.8g/mL，休止角为25-40°，定量含量≥98％。

本发明的目的之三在于提供一种如目的之二所述的硝磺草酮晶体在制备除草剂中的应用。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明中通过四级或五级连续结晶过程在保证产品晶习、粒度，降低产品含湿量，有效缩短产品干燥时间，提高产品定量含量、流动性和堆密度等的同时，利用连续的优势，提高硝磺草酮产品的生产效率，降低批次间差异，降低因反复升降温导致的能耗损失，为下一步“碳达峰”奠定坚实的基础。

附图说明

图1是实施例1中四级连续结晶操作示意图；

图2是实施例1所得的硝磺草酮产品SEM图；

图3是对比例1所得的硝磺草酮产品SEM图；

图4是实施例1所得的硝磺草酮产品粉末衍射谱图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

本实施例提供一种硝磺草酮晶体的四级连续结晶方法，包括如下步骤：

如图1所示，使用循环水浴冰机分别控制成核釜、一级生长釜、二级生长釜和熟化釜的温度，搅拌机控制搅拌速率，同时使用温度计分别监测各釜内的温度。原料自原料罐泵入成核釜，成核釜的晶浆泵入一级生长釜，一级生长釜的晶浆泵入二级生长釜，二级生长釜的晶浆泵入熟化釜，熟化釜内的晶浆输送至过滤工段，输送过程是通过泵输送。具体操作如下：

(1)在53℃配置浓度为15wt％硝磺草酮二氯乙烷饱和原料液；

(2)初始底液的制备：在53℃和100rpm的搅拌速率下，向4级结晶釜内分别加入结晶釜体积分数20％的硝磺草酮原料液，作为初始底液，加入硝磺草酮晶种(添加量为硝磺草酮原料液中硝磺草酮质量的0.1％)诱导，养晶45min，随后在泵作用下进行连续进料、连续出料操作；

(3)成核釜结晶：在100rpm的搅拌速率下，控制结晶釜温度为48℃，将硝磺草酮原料液连续加入成核釜内，保证温度回升≤5℃，保持晶浆悬浮密度为50mg/mL，晶体粒度Dv(50)为80-200μm；晶浆从初级结晶釜连续排出，进入下一级结晶釜；

(4)一级生长釜结晶：在100rpm搅拌速率下，控制结晶釜温度为38℃，将上一级硝磺草酮晶浆悬浮液连续加入生长釜内，保证温度回升≤3℃，保持晶浆悬浮密度为80mg/mL，晶体粒度Dv(50)为150-250μm；晶浆从生长结晶釜连续排出，进入下一级结晶釜；

(5)二级生长釜结晶：在100rpm搅拌速率下，控制结晶釜温度为30℃，将上一级硝磺草酮晶浆悬浮液连续加入生长釜内，保证温度回升≤3℃，保持晶浆悬浮密度为90mg/mL，晶体粒度Dv(50)为150-250μm；晶浆从生长结晶釜连续排出，进入下一级结晶釜；

(6)熟化釜结晶：在100rpm的搅拌速率下，控制结晶釜温度为15℃，将上一级硝磺草酮晶浆悬浮液连续加入熟化釜内，保证温度回升≤2℃，保持晶浆悬浮密度为120mg/mL，晶体粒度Dv(50)为200-300μm；晶浆从熟化结晶釜连续排出，进入固液分离机；

(7)固液分离：熟化结晶釜排出的晶浆悬浮液经固液分离机后获得硝磺草酮晶体，干燥后得到硝磺草酮晶体产品。

图2为上述操作条件下得到的硝磺草酮产品的扫描电镜SEM图(型号为TM3000，Hitachi，Japan)，从图2可以看出：产品粒度均匀，形貌较好，具有明显的晶体特征。

图4为上述操作条件下得到的硝磺草酮产品的粉末衍射谱图(型号为D/MAX 2500，Japan)，从图4可以看出：所得产品与市售的硝磺草酮产品晶型相同，均为稳定的I晶型。

对实施例1得到的产品进行如下性能测试，得到硝磺草酮晶体的含湿量为6％(型号为ME4001，梅特勒-托利多仪器有限公司)，堆密度为0.80g/mL(型号为BT-1000粉体综合特性测试仪)，休止角为38°(型号为BT-1000粉体综合特性测试仪)，定量含量98.5％(型号为Waters 2669高效液相色谱仪)。

实施例2

本实施例提供一种硝磺草酮晶体的四级连续结晶方法，包括如下步骤：

(1)在50℃配置浓度为15wt％的硝磺草酮二氯乙烷饱和原料液；

(2)初始底液的制备：在相应的温度和30rpm搅拌速率下，向4级结晶釜内分别加入结晶釜体积分数10％的硝磺草酮原料液，作为初始底液，加入硝磺草酮晶种(添加量为硝磺草酮原料液中硝磺草酮质量的3％)诱导，养晶60min，随后进行连续进料、连续出料操作；

(3)成核釜结晶：在30rpm的搅拌速率下，控制结晶釜温度为38℃，将硝磺草酮原料液连续加入成核釜内，保证温度回升≤5℃，保持晶浆悬浮密度为80mg/mL，晶体粒度Dv(50)为80-200μm；晶浆从初级结晶釜连续排出，进入下一级结晶釜；

(4)一级生长釜结晶：在30rpm的搅拌速率下，控制结晶釜温度为30℃，将上一级硝磺草酮晶浆悬浮液连续加入生长釜内，保证温度回升≤3℃，保持晶浆悬浮密度为100mg/mL，晶体粒度Dv(50)为150-250μm；晶浆从生长结晶釜连续排出，进入下一级结晶釜；

(5)二级生长釜结晶：在30rpm的搅拌速率下，控制结晶釜温度为20℃，将上一级硝磺草酮晶浆悬浮液连续加入生长釜内，保证温度回升≤3℃，保持晶浆悬浮密度为110mg/mL，晶体粒度Dv(50)为150-250μm；晶浆从生长结晶釜连续排出，进入下一级结晶釜；

(6)熟化釜结晶：在30rpm的搅拌速率下，控制结晶釜温度为5℃，将上一级硝磺草酮晶浆悬浮液连续加入熟化釜内，保证温度回升≤2℃，保持晶浆悬浮密度为140mg/mL，晶体粒度Dv(50)为200-300μm；晶浆从熟化结晶釜连续排出，进入固液分离机；

(7)固液分离：熟化结晶釜排出的晶浆悬浮液经固液分离机后获得硝磺草酮晶体，干燥后得到硝磺草酮晶体产品。

采用与实施例1相同的测试方法可知：得到硝磺草酮晶体的晶型与实施例1相同，产品的含湿量为4％，堆密度为0.83g/mL，休止角为35°，定量含量98.2％。

实施例3

本实施例提供一种硝磺草酮晶体的四级连续结晶方法，包括如下步骤：

(1)在55℃配置浓度为15wt％的硝磺草酮二氯乙烷饱和原料液；

(2)初始底液的制备：在相应的温度和70rpm搅拌速率下，向4级结晶釜内分别加入结晶釜体积分数30％的硝磺草酮原料液，作为初始底液，加入硝磺草酮晶种(添加量为硝磺草酮原料液中硝磺草酮质量的1％)诱导，养晶30min，随后进行连续进料、连续出料操作；

(3)成核釜结晶：在70rpm的搅拌速率下，控制结晶釜温度为43℃，将硝磺草酮原料液连续加入成核釜内，保证温度回升≤5℃，保持晶浆悬浮密度为65mg/mL，晶体粒度Dv(50)为80-200μm；晶浆从初级结晶釜连续排出，进入下一级结晶釜；

(4)一级生长釜结晶：在70rpm的搅拌速率下，控制结晶釜温度为34℃，将上一级硝磺草酮晶浆悬浮液连续加入生长釜内，保证温度回升≤3℃，保持晶浆悬浮密度为92mg/mL，晶体粒度Dv(50)为150-250μm；晶浆从生长结晶釜连续排出，进入下一级结晶釜；

(5)二级生长釜结晶：在70rpm的搅拌速率下，控制结晶釜温度为25℃，将上一级硝磺草酮晶浆悬浮液连续加入生长釜内，保证温度回升≤3℃，保持晶浆悬浮密度为102mg/mL，晶体粒度Dv(50)为150-250μm；晶浆从生长结晶釜连续排出，进入下一级结晶釜；

(6)熟化釜结晶：在70rpm的搅拌速率下，控制结晶釜温度为10℃，将上一级硝磺草酮晶浆悬浮液连续加入熟化釜内，保证温度回升≤2℃，保持晶浆悬浮密度为130mg/mL，晶体粒度Dv(50)为200-300μm；晶浆从熟化结晶釜连续排出，进入固液分离机；

(7)固液分离：熟化结晶釜排出的晶浆悬浮液经固液分离机后获得硝磺草酮晶体，干燥后得到硝磺草酮晶体产品。

采用与实施例1相同的测试方法可知：所述得到硝磺草酮晶体的晶型与实施例1相同，产品的含湿量为3％，堆密度为0.82g/mL，休止角为36°，定量含量98.6％。

实施例4

本实施例提供一种硝磺草酮晶体的五级连续结晶方法，包括如下步骤：

(1)在55℃配置浓度为15wt％的硝磺草酮二氯乙烷饱和原料液；

(2)初始底液的制备：在相应的温度和100rpm搅拌速率下，向5级结晶釜内分别加入结晶釜体积分数10％的硝磺草酮原料液，作为初始底液，加入硝磺草酮晶种(添加量为硝磺草酮原料液中硝磺草酮质量的2％)诱导，养晶60min，随后进行连续进料、连续出料操作；

(3)成核釜结晶：在100rpm的搅拌速率下，控制结晶釜温度为45℃，将硝磺草酮原料液连续加入成核釜内，保证温度回升≤5℃，保持晶浆悬浮密度为60mg/mL，晶体粒度Dv(50)为80-200μm；晶浆从初级结晶釜连续排出，进入下一级结晶釜；

(4)一级生长釜结晶：在100rpm的搅拌速率下，控制结晶釜温度为35℃，将上一级硝磺草酮晶浆悬浮液连续加入生长釜内，保证温度回升≤3℃，保持晶浆悬浮密度为90mg/mL，晶体粒度Dv(50)为150-250μm；晶浆从生长结晶釜连续排出，进入下一级结晶釜；

(5)二级生长釜结晶：在100rpm的搅拌速率下，控制结晶釜温度为25℃，将上一级硝磺草酮晶浆悬浮液连续加入生长釜内，保证温度回升≤3℃，保持晶浆悬浮密度为100mg/mL，晶体粒度Dv(50)为200-250μm；晶浆从生长结晶釜连续排出，进入下一级结晶釜；

(6)三级生长釜结晶：在100rpm的搅拌速率下，控制结晶釜温度为18℃，将上一级硝磺草酮晶浆悬浮液连续加入生长釜内，保证温度回升≤3℃，保持晶浆悬浮密度为113mg/mL，晶体粒度Dv(50)为220-250μm；晶浆从生长结晶釜连续排出，进入下一级结晶釜；

(7)熟化釜结晶：在100rpm的搅拌速率下，控制结晶釜温度为10℃，将上一级硝磺草酮晶浆悬浮液连续加入熟化釜内，保证温度回升≤2℃，保持晶浆悬浮密度为140mg/mL，晶体粒度Dv(50)为200-300μm；晶浆从熟化结晶釜连续排出，进入固液分离机；

(8)固液分离：熟化结晶釜排出的晶浆悬浮液经固液分离机后获得硝磺草酮晶体，干燥后得到硝磺草酮晶体产品。

采用与实施例1相同的测试方法可知：所述得到硝磺草酮晶体的晶型与实施例1相同，产品的含湿量为3.2％，堆密度为0.85g/mL，休止角为32°，定量含量98.4％。

对比例1

与实施例1的区别仅在于步骤(2)初始底液制备阶段，其他均与实施例1相同。

初始底液的制备：在53℃和100rpm的搅拌速率下，向4级结晶釜内分别加入结晶釜体积分数5％的硝磺草酮原料液，作为初始底液，加入0.1％的晶种诱导，养晶45min，随后进行连续进料、连续出料操作。

图3为上述操作条件下得到的硝磺草酮产品SEM图，可以看出，粒度分布差，聚结现象较为严重，不具备明显的晶体特征。

采用与实施例1相同的测试方法可知：硝磺草酮产品的含湿量为8％，堆密度为0.56g/mL，休止角为45°，定量含量98.0％。

通过对比可以看出，当其他条件不变，初始底液预留太少时，将造成搅拌无法发挥作用，传热传质受限，发生明显的二次成核现象，进而导致产品粒度明显降低，增加过滤和干燥的难度。

对比例2

与实施例2的区别仅在于步骤(3)成核釜结晶，其他均与实施例1相同。

其中，成核釜结晶段：在30rpm的搅拌速率下，控制结晶釜温度为38℃，将硝磺草酮原料液连续加入成核釜内，温度回升8℃，晶浆悬浮密度为30mg/mL，晶体粒度D(50)为30-50μm；晶浆从初级结晶釜连续排出，进入下一级结晶釜。

采用与实施例1相同的测试方法可知：硝磺草酮产品的含湿量为12％，堆密度为0.55g/mL，休止角为47°，定量含量98.1％。

通过对比可以看出，当其他条件不变，成核釜温度回升过高时，将造成下一级生长釜过饱和度过高，发生明显的二次成核现象，进而导致产品粒度明显降低，增加过滤和干燥的难度。

对比例3

与实施例3的区别仅在于，晶体一次生长过程中回升温度为6℃，其余制备方法均与实施例3相同。

其中，一级生长釜结晶：在70rpm搅拌速率下，控制结晶釜温度为34℃，将上一级硝磺草酮晶浆悬浮液连续加入生长釜内，温度回升为6℃，晶浆悬浮密度为70mg/mL，晶体粒度D(50)为80-120μm；晶浆从生长结晶釜连续排出，进入下一级结晶釜；

采用与实施例1相同的测试方法可知：硝磺草酮产品的含湿量为10％，堆密度为0.53g/mL，休止角为42°，定量含量97.9％。

通过对比可以看出，当其他条件不变，一级生长釜温度回升过高时，将造成下一级二级生长釜过饱和度过高，发生明显的二次成核现象，进而导致产品粒度明显降低，增加过滤和干燥的难度。

对比例4

与实施例3的区别仅在于，晶体二次生长过程中回升温度为5℃，其余制备方法均与实施例3相同。

其中，二级生长釜结晶：在70rpm搅拌速率下，控制结晶釜温度为25℃，将上一级硝磺草酮晶浆悬浮液连续加入二级结晶生长釜内，温度回升为5℃，晶浆悬浮密度为90mg/mL，晶体粒度D(50)为95-125μm；晶浆从生长结晶釜连续排出，进入下一级结晶釜；

采用与实施例1相同的测试方法可知：硝磺草酮产品的含湿量为11％，堆密度为0.55g/mL，休止角为42°，定量含量98.0％。

通过对比可以看出，当其他条件不变，二级生长釜温度回升过高时，将造成下一级熟化釜过饱和度过高，发生明显的二次成核现象，进而导致产品粒度明显降低，增加过滤和干燥的难度。

对比例5

与实施例1的区别仅在于，熟化过程中回升温度为4℃，其余制备方法均与实施例1相同。

熟化釜结晶：在100rpm的搅拌速率下，控制结晶釜温度为15℃，将上一级硝磺草酮晶浆悬浮液连续加入熟化釜内，温度回升4℃，保持晶浆悬浮密度为110mg/mL，晶体粒度D(50)为100-150μm；晶浆从熟化结晶釜连续排出，进入固液分离机。

采用与实施例1相同的测试方法可知：硝磺草酮产品的含湿量为11％，堆密度为0.57g/mL，休止角为43°，定量含量98.2％。

通过对比可以看出，当其他条件不变，熟化釜温度回升过高时，将造成产品粒度降低，收率降低，增加过滤和干燥的难度，降低产能。

对比例6

与实施例1的区别仅在于，一级生长釜中温度控制为15℃，其余制备方法均与实施例1相同。

一级生长釜结晶：在100rpm搅拌速率下，控制一级生长结晶釜温度为15℃，将上一级硝磺草酮晶浆悬浮液连续加入生长釜内，保证温度回升≤3℃，保持晶浆悬浮密度为115mg/mL，晶体粒度D(50)为80-150μm晶浆从一级生长结晶釜连续排出，进入下一级结晶釜。

采用与实施例1相同的测试方法可知：硝磺草酮产品的含湿量为11％，堆密度为0.53g/mL，休止角为46°，定量含量98.2％。

通过对比可以看出，当一级生长釜温度降低至15-20℃，其他条件不变时，晶体的平均粒径将发生明显降低，不利于后续分离干燥。

对比例7

与实施例1的区别仅在于，二级生长釜中温度控制为10℃，其余制备方法均与实施例1相同。

二级生长釜结晶：在100rpm搅拌速率下，控制二级生长结晶釜温度为10℃，将上一级硝磺草酮晶浆悬浮液连续加入生长釜内，保证温度回升≤3℃，保持晶浆悬浮密度为120mg/mL，晶体粒度D(50)为80-150μm；晶浆从生长结晶釜连续排出，进入下一级结晶釜。

采用与实施例1相同的测试方法可知：硝磺草酮产品的含湿量为12％，堆密度为0.55g/mL，休止角为47°，定量含量97.8％。

通过对比可以看出，当二级生长釜温度降低至5-15℃，其他条件不变时，晶体的平均粒径将发生明显降低，不利于后续分离干燥。

对比例8

与实施例1的区别仅在于，控制熟化釜的温度为0℃，其余制备方法均与实施例1相同。

熟化釜结晶：在100rpm的搅拌速率下，控制结晶釜温度为0℃，将上一级硝磺草酮晶浆悬浮液连续加入熟化釜内，保证温度回升≤2℃，保持晶浆悬浮密度为142mg/mL，晶体粒度D(50)为200-300μm；晶浆从熟化结晶釜连续排出，进入固液分离机；

采用与实施例1相同的测试方法可知：硝磺草酮产品的含湿量为8％，堆密度为0.78g/mL，休止角为39°，定量含量98.3％。

通过对比可以看出，只降低熟化釜温度时，晶浆浓度变化很小，也就是收率变化不大，不符合节能环保要求。

对比例9

与实施例1的区别仅在，不包括晶体成核过程，其余制备方法均与实施例1相同。

采用与实施例1相同的测试方法可知：硝磺草酮产品的含湿量为13％，堆密度为0.50g/mL，休止角为45°，定量含量97.5％。

通过对比可以看出，当取消成核釜后，对应一级生长釜的过饱和度将突然变大，导致产品粒度降低，增加过滤干燥的难度。

对比例10

与实施例1的区别仅在于，不包括一级晶体生长过程，其余制备方法均与实施例1相同。

采用与实施例1相同的测试方法可知：硝磺草酮产品的含湿量为11％，堆密度为0.57g/mL，休止角为43°，定量含量98.0％。

通过对比可以看出，当取消一级结晶生长釜后，对应二级结晶生长釜的过饱和度将突然变大，导致产品粒度降低，增加过滤干燥的难度。

对比例11

与实施例1的区别仅在于，不包括二级晶体生长过程，其余制备方法均与实施例1相同。

采用与实施例1相同的测试方法可知：硝磺草酮产品的含湿量为11％，堆密度为0.58g/mL，休止角为44°，定量含量98.1％。

通过对比可以看出，当取消二级结晶生长釜后，对应熟化釜的过饱和度将突然变大，导致产品粒度降低，增加过滤干燥的难度。

对比例12

与实施例1的区别仅在于不包括晶体熟化过程，其余制备方法均与实施例1相同。

采用与实施例1相同的测试方法可知：硝磺草酮产品的含湿量为12％，堆密度为0.57g/mL，休止角为45°，定量含量97.8％。

通过可以看出，当取消熟化釜后，产品收率将会降低，晶体粒度相对降低，生产效率降低，产生的废液废固增加。

申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (23)

1.一种硝磺草酮晶体多级连续结晶方法，其特征在于，所述连续结晶的方法包括如下步骤：

(1)控制成核结晶釜、一级生长结晶釜、二级生长结晶釜、熟化结晶釜的温度均为50-55℃，在搅拌条件下，分别向成核结晶釜、一级生长结晶釜、二级生长结晶釜、熟化结晶釜中加入结晶釜体积分数为10-30％的硝磺草酮原料液，并加入晶种引晶，养晶30-60min后，待各级结晶釜的温度降低至设定温度后，开始连续进料、连续出料过程；

(2)控制成核结晶釜的温度为38-48℃，在搅拌条件下，加入温度为50-55℃的硝磺草酮二氯乙烷饱和原料液，发生晶体成核，进入一级生长结晶釜，其中在成核过程中，温度回升不高于5℃；

(3)控制一级生长结晶釜的温度为30-38℃，在搅拌条件下，晶体生长，进入二级生长结晶釜，其中在晶体生长过程中，温度回升不超过3℃；

(4)控制二级生长结晶釜的温度为20-30℃，在搅拌条件下，晶体生长，进入熟化结晶釜，其中在晶体生长过程中，温度回升不超过3℃；

(5)控制熟化结晶釜的温度为5-15℃，在搅拌条件下，熟化，进入固液分离系统，其中在熟化过程中，温度回升不超过2℃；

(6)固液分离系统分离的固体排出体系，母液返回至成核结晶釜继续循环。

2.根据权利要求1所述的硝磺草酮晶体多级连续结晶方法，其特征在于，步骤(1)所述晶种的添加量为硝磺草酮原料液中硝磺草酮含量的0.1-3％。

3.根据权利要求1所述的硝磺草酮晶体多级连续结晶方法，其特征在于，步骤(1)所述搅拌速率为30-100rpm。

4.根据权利要求1所述的硝磺草酮晶体多级连续结晶方法，其特征在于，步骤(1)所述连续进料和连续出料过程是通过泵传输或通过溢流作用实现。

5.根据权利要求1所述的硝磺草酮晶体多级连续结晶方法，其特征在于，步骤(2)所述硝磺草酮二氯乙烷饱和原料液是通过配置得到或是通过反应萃取得到。

6.根据权利要求1所述的硝磺草酮晶体多级连续结晶方法，其特征在于，步骤(2)所述晶体成核过程中，保持晶浆悬浮密度为50-80mg/mL，得到晶体的平均粒度为80-200μm。

7.根据权利要求1所述的硝磺草酮晶体多级连续结晶方法，其特征在于，步骤(2)所述硝磺草酮二氯乙烷饱和原料液在成核釜的停留时间为30-60min。

8.根据权利要求1所述的硝磺草酮晶体多级连续结晶方法，其特征在于，步骤(2)所述搅拌速率为30-100rpm。

9.根据权利要求1所述的硝磺草酮晶体多级连续结晶方法，其特征在于，步骤(3)所述晶体一次生长过程中，温度范围为30-48℃，保持晶浆悬浮密度为80-100mg/mL，得到晶体的平均粒径为150-250μm。

10.根据权利要求9所述的硝磺草酮晶体多级连续结晶方法，其特征在于，步骤(3)所述晶体生长时间为120-240min。

11.根据权利要求9所述的硝磺草酮晶体多级连续结晶方法，其特征在于，步骤(3)所述搅拌速率为30-100rpm。

12.根据权利要求1所述的硝磺草酮晶体多级连续结晶方法，其特征在于，步骤(4)所述晶体二次生长过程中，温度范围为20-30℃，保持晶浆悬浮密度为90-110mg/mL，得到晶体的平均粒径为200-250μm。

13.根据权利要求12所述的硝磺草酮晶体多级连续结晶方法，其特征在于，步骤(4)所述晶体生长时间为60-120min。

14.根据权利要求12所述的硝磺草酮晶体多级连续结晶方法，其特征在于，步骤(4)所述搅拌速率为30-100rpm。

15.根据权利要求12所述的硝磺草酮晶体多级连续结晶方法，其特征在于，所述步骤(4)还包括将晶体二次生长后得到的料液进入三级生长结晶釜进行晶体三次生长，温度区间为15-20℃。

16.根据权利要求15所述的硝磺草酮晶体多级连续结晶方法，其特征在于，所述晶体三次生长过程中，保持晶浆悬浮密度为110-120mg/mL，得到晶体的平均粒径为220-250μm。

17.根据权利要求16所述的硝磺草酮晶体多级连续结晶方法，其特征在于，所述晶体三次生长过程中，晶体生长时间为60-120min。

18.根据权利要求16所述的硝磺草酮晶体多级连续结晶方法，其特征在于，所述晶体三次生长过程中，搅拌速率为30-100rpm。

19.根据权利要求1所述的硝磺草酮晶体多级连续结晶方法，其特征在于，步骤(5)所述熟化过程中，保持晶浆悬浮密度为120-150mg/mL，得到晶体的平均粒径为200-300μm。

20.根据权利要求1所述的硝磺草酮晶体多级连续结晶方法，其特征在于，步骤(5)所述熟化的时间为120-360min。

21.根据权利要求1所述的硝磺草酮晶体多级连续结晶方法，其特征在于，步骤(5)所述搅拌速率为30-100rpm。

22.根据权利要求1所述的硝磺草酮晶体多级连续结晶方法，其特征在于，步骤(6)所述固液分离得到的母液与持续补充的硝磺草酮二氯乙烷反应原料液共同进行萃取和反萃后，形成50-55℃饱和原料液，所述饱和原料液进入成核釜内结晶，形成完整的硝磺草酮晶体的多级连续结晶过程。

23.根据权利要求1所述的硝磺草酮晶体多级连续结晶方法，其特征在于，所述步骤(5)还包括将固液分离后得到的固体进行真空干燥，所述真空干燥的温度为40-80℃，真空干燥的时间为30-120min，真空度为-0.06～-0.1Mpa。