KR20160138023A - 현탁액 결정화 시스템을 위한 모듈식 서브-유닛 및 상기 모듈식 서브-유닛을 사용한 현탁액 결정화 방법 - Google Patents

Abstract

현탁액 결정화 시스템(10) 내에서의 결정들의 생성을 위한 모듈식 서브-유닛(1)으로서, 제1 결정화 세그먼트(100), 적어도 하나의 추가 결정화 세그먼트(110), 제1 혼합 세그먼트(200), 선택적인 추가 혼합 세그먼트(210)들, 입구 캡(300), 출구 캡(400), 및 결정화 세그먼트(100, 110)들 그리고 바람직하게는 혼합 세그먼트(200, 210)들에 기계적 에너지를 제공하기 위한 중심 회전축(500)을 포함하고, 입구 캡(300)과 출구 캡(400)은 서브-유닛(1) 내에 존재하는 임의의 결정화 세그먼트(100, 110)들 및 임의의 혼합 세그먼트(200, 210)들과 유체 연통되는 모듈식 서브-유닛(1)이 개시된다. 서브-유닛(1) 내에 존재하는 결정화 세그먼트들은 혼합 세그먼트에 의해 서로 분리된다. 본 발명은 또한 상기 서브-유닛(1)을 포함하는 현탁액 결정화 시스템(10), 및 상기 서브-유닛(1)을 이용하는 현탁액 결정화 방법에 관한 것이다.

Description

현탁액 결정화 시스템을 위한 모듈식 서브-유닛 및 상기 모듈식 서브-유닛을 사용한 현탁액 결정화 방법{A MODULAR SUB-UNIT FOR A SUSPENSION CRYSTALLIZATION SYSTEM AND A SUSPENSION CRYSTALLIZATION PROCESS USING SAID MODULAR SUB-UNIT}

본 발명은 현탁액 결정화 시스템(suspension crystallization system)에서의 결정들의 생성을 위한 모듈식 서브-유닛(modular sub-unit)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 서브-유닛을 포함하는 현탁액 결정화 시스템, 및 상기 모듈식 서브-유닛 또는 상기 현탁액 결정화 시스템을 사용한 현탁액 결정화 방법에 관한 것이다.

현탁액 결정화 및 결정기(crystallizer)는 폐수 처리를 비롯한, 특히 식품(동결 농축) 및 화학 산업에서, 혼합물 및 다른 조성물의 성분의 정제(purification) 및 농축에 많이 적용된다.

현탁액 결정화에서 최대 비용 인자는 결정기인데, 결정기는 스크레이퍼(scraper)가 상단부에서 작동하는 내부 벽을 갖는다. 작은 현탁액 결정기는 스크레이핑(scraping)을 위해 최적화되는 고가의 정교하게 기계가공된 내부 벽을 가지며, 이는 스크레이핑되는 표면의 제곱 미터당 높은 열교환 부하를 허용한다.

보다 큰 현탁액 결정기 및 보다 높은 처리량은 기술적으로 매우 난제인데, 그 이유는 큰 표면적의 벽과 스크레이퍼의 일정하고 균일한 접촉을 유지하는 것이 어렵기 때문이다. 따라서, 경제적/기술적 이유로, 큰 표면적의 벽을 기계가공하는 것이 가능하지 않기 때문에, 큰 결정기를 위한 벽의 스크레이핑은 흔히 충분하지 않다. 스크레이퍼의 균일한 접촉을 달성하는 것은 주문-제작된(custom-built) 특수한 큰 기계가공 장치를 사용한 정밀 기계가공을 필요로 할 것이다. 이는 그러한 큰 결정기를 모액(mother liquor) 내에 고농도의 결정화 성분을 갖는 응용에 사용하기에 부적합하거나 너무 고가이게 만드는데, 그 이유는 이들 조건 하에서, 결정들이 벽에 강하게 부착되기 때문이다. 완벽하게 스크레이핑되지 않으면, 결정 층이 벽 상에 형성되어, 나이프 손상(knife damage), 높은 핵생성 속도, 및 열전달과 이에 따른 용량의 손실을 초래할 것이다. 그러나, 화학 물질의 최종 정제의 분야에 대한 관심은 결정들이 벽에 확고하게 부착되게 하는 모액 내의 보다 높은 농도의 결정화 성분으로 진행하는 것이며, 따라서 균일한 스크레이핑이 극히 중요하다. WO 2008/113386호는 큰 스크레이핑되는 냉각 표면(cooled surface)을 제공하도록 배열되는 수 개의 인접 결정화 모듈들로 이루어지는, 수성 염 용액(aqueous salt solution) 내의 염과 물의 동시 결정화를 위한 결정기를 개시하고 있다. 이러한 결정기에는 2개의 별개의 슬러리 출구들이 제공되는데, 하나는 빙정(ice crystal)을 위해 상단부에 있고 하나는 염정(salt crystal)을 위해 상단부에 있으며, 따라서 이러한 결정기는 오직 수성 시스템(aqueous system)과 함께 사용하도록 특별히 설계된다. 개시된 결정기가 이른바 큰 스크레이핑되는 냉각 표면 및 비교적 높은 열전달 용량을 갖지만, 이는 좋지 못한 혼합, 정체 구역(stagnant zone) 및 결정 응집과 관련된 문제들을 겪는다. 부가적으로, 당업자는 모듈 내의 개시된 동축의 냉각 표면들의 균일한 스크레이핑이 냉각 표면들의 복잡한 배열로 인해 난제임을 인식할 것이다. 위에 개시된 결정기를 비롯한 큰 결정기에서, 열전달이 일어나고 새로운 결정들이 형성되는 벽에서의 현탁물 층의 혼합이 좋지 못하여, 결정들이 스크레이퍼 구조물 주위에 축적되는 결과를 초래한다. 종래에는, 예를 들어 유럽 특허 제1398064B1호, 미국 특허 제3283522호, 및 미국 특허 제4316368호에 개시된 바와 같이, 벽에서의 좋지 못한 혼합의 문제는 높은 유지 및 작동 비용을 갖는 고가이고 기계적으로 복잡한 설계에 의해 해소된다. 일례는 이중 반전(counter-rotating) 동축 혼합기 및 스크레이퍼와, 하나가 스크레이퍼용이고 하나가 혼합기용인 독립형 이중 구동 시스템들을 갖는 시스템이다. 흡출관(draft tube)과 혼합기에 기반하는 구조물이 동등하게 복잡하고 고가이다. 이들 설계 중 어느 하나를 채용하는 것은 제조 및 유지 비용이 급격히 상승하게 한다.

WO 2008/155640 A1호 또는 미국 특허 제6,241,954호에 개시된 것들과 같은, 결정화 섹션 및 혼합 섹션으로 이루어지는 몇몇 예시적인 현탁액 결정기들이 알려져 있다. 그러나, 그러한 결정기들이 대규모로 제조될 때, 이들은 효율적인 혼합 및 효과적인 스크레이핑의 결여와 같은 전술된 문제들을 겪는다.

좋지 못한 혼합 및 결정 응집과 관련된 위에서-논의된 문제들은 흔히 결정기 내부에서의 결정 폐색(crystal blockage)이라는 추가 문제들을 초래할 수 있다. 그러한 폐색을 다루는 것은 정기적인 제상(defrosting)을 필요로 하며, 이는 불리하게도 시간 소모적이고 조작자 주의를 필요로 한다.

따라서, 종래 기술의 시스템과 관련된 기계적, 작동 및 유지보수 복잡성과 비용 없이, 개선된 혼합 및 벽 스크레이핑 특성을 갖는, 현탁액 결정화 시스템, 특히 보다 크고 보다 높은 처리량의 현탁액 결정화 시스템을 위한 개선된 설계를 갖는 것이 유용할 것이다. 부가적으로, 모두 유리한 혼합 및 벽 스크레이핑 성능을 갖는 다양한 결정기 크기들의 제조를 간단하게 할 결정기 설계 해법을 갖는 것이 바람직할 것이다. 또한, 대규모의 제상 사이클(작동 동안에 형성되었던 결정 응집물을 용융시키기 위한 결정기의 주기적인 가열)과 유지보수 및/또는 작동 복잡성을 필요로 함이 없이, 그러한 시스템들 및 이들의 서브-유닛들을 이용하는 간단한 현탁액 결정화 방법을 갖는 것이 바람직할 것이다.

이러한 최근 기술로부터 시작하여, 본 발명의 목적은 특히 보다 큰 시스템 및 보다 높은 처리량을 위한, 이전에 언급된 결함, 특히 효과적인 혼합 및 스크레이핑의 결여를 겪지 않는 현탁액 결정화 시스템 내에서의 결정의 생성을 위한 개선된 서브-유닛을 제공하는 것이다. 추가 목적은 이들 동일한 이점을 갖는 현탁액 결정화 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이들 목적은 현탁액 결정화 시스템 내에서의 결정들의 생성을 위한 모듈식 서브-유닛에 의해 달성되는데, 상기 서브-유닛은,

제1 결정화 세그먼트로서,

- 제1 입구,

- 결정 형성과 성장을 촉진하도록, 냉각 표면에서 슬러리를 냉각시키기 위한 냉각 수단,

- 상기 결정들의 성장에 충분한 결정-성장 용적부,

- 냉각 표면을 스크레이핑하고/하거나 냉각 표면에 인접한 층을 슬러리의 벌크와 함께 혼합하기 위한 기계적 스크레이핑 수단,

- 제1 출구

를 구비하는, 상기 제1 결정화 세그먼트;

제1 혼합 세그먼트로서,

- 제2 입구,

- 결정화 세그먼트로부터의 슬러리를 혼합하고/하거나 존재하는 경우 임의의 결정 응집물의 크기를 감소시키기 위한 기계적 혼합 수단,

- 제2 출구

를 구비하고,

결정화 세그먼트와 혼합 세그먼트는 결정화 세그먼트의 제1 출구와 혼합 세그먼트의 제2 입구에 의해 서로 유체 연통하는, 상기 제1 혼합 세그먼트;

서브-유닛을 위한 주 공급 도관을 포함하고, 제3 출구를 구비하는 입구 캡;

서브-유닛을 위한 주 배출 도관을 포함하고, 제3 입구를 구비하는 출구 캡; 및

결정화 세그먼트의 기계적 스크레이핑 수단을 위한 그리고 바람직하게는 또한 혼합 세그먼트의 기계적 혼합 수단을 위한 기계적 에너지를 제공하기 위한 중심 회전축; 및

제1 결정화 세그먼트 이외의 적어도 하나의 추가 결정화 세그먼트;

선택적으로 제1 혼합 세그먼트 이외의 적어도 하나의 추가 혼합 세그먼트를 포함하며,

서브-유닛 내에 존재하는 제1 결정화 세그먼트와 임의의 추가 결정화 세그먼트는 모두 제1 혼합 세그먼트 또는 존재하는 경우 추가 혼합 세그먼트에 의해 서로 분리되고,

중심 회전축은 임의의 추가 결정화 세그먼트의 기계적 스크레이핑 수단을 위한 그리고 바람직하게는 또한 임의의 추가 혼합 세그먼트들의 기계적 혼합 수단을 위한 에너지를 제공하고,

입구 캡은 제3 출구에 의해, 서브-유닛 내에 존재하는 임의의 결정화 세그먼트들 및 임의의 혼합 세그먼트들과 유체 연통하고,

출구 캡은 제3 입구에 의해, 서브-유닛 내의 임의의 결정화 세그먼트들 및 임의의 혼합 세그먼트들과 유체 연통한다.

본 발명자들은 놀랍게도, 매우 다양한 크기들을 갖고, 모두 비교적 간단하고 비용-효과적인 방법 및 설계를 사용하여 제조되며, 모두 그들의 작동 시 유리한 혼합 및 스크레이핑 특성을 갖는 현탁액 결정화 시스템들의 생산을 위해, 상기 모듈식 서브-유닛들이 사용될 수 있음을 알았다. 따라서, 이러한 서브-유닛 및 이에 기반하는 현탁액 결정화 시스템은 종래 기술의 것들에 비해 상당히 개선된다. 특히, 벽들은 이들이 복잡한 장비 및 작업을 필요로 함이 없이 매끄럽게 그리고 정밀하게 기계가공될 수 있도록 충분히 작으며, 따라서 스크레이핑 성능이 높다. 부가적으로, 모듈식 서브-유닛 내의 결정화 세그먼트들 사이의 혼합 세그먼트들의 존재가 혼합 성능에 상당히 유리하여, 정체 구역 및 결정 응집과 관련된 문제를 감소시킨다는 것이 밝혀졌다. 유리한 혼합 및 스크레이핑 특성을 갖는 모듈식 서브-유닛들은 또한 단일 중심 회전축이 기계적 스크레이핑 수단을 위한 그리고 바람직하게는 또한 서브-유닛 내의 기계적 혼합 수단을 위한 기계적 에너지를 제공하게 하여, 구성, 작동 및 유지보수를 간단하게 한다.

모듈식 서브-유닛을 포함하는 현탁액 결정화 시스템의 또 다른 목적은 서브-유닛이 유체 상(fluid phase)으로부터 결정 상(crystal phase)을 분리시키기 위한 적어도 하나의 분리 수단과 유체 연통할 때 제공된다. 그러한 분리 수단은 생성물의 분리를 허용하고, 공정 설계에 통합될 서브-유닛을 허용한다.

본 발명의 모듈식 서브-유닛 또는 현탁액 결정화 시스템을 사용한 현탁액 결정화 방법의 다른 목적은,

- 슬러리를 제1 결정화 세그먼트의 냉각 표면에서 냉각시켜 결정들의 형성과 성장을 촉진하는 단계;

- 제1 결정화 세그먼트 내에서 결정들을 성장시키는 단계;

- 기계적 스크레이핑 및/또는 혼합 수단을 사용하여 냉각 표면을 스크레이핑하고/하거나 냉각 표면에 인접한 층을 슬러리의 벌크와 함께 혼합하는 단계;

- 슬러리를 추가 결정화 세그먼트에 공급하기 전에, 제1 혼합 세그먼트를 사용하여 제1 결정화 세그먼트로부터의 슬러리를 혼합하는 단계;

- 적어도 하나의 추가 결정화 세그먼트를 사용하여, 제1 혼합 세그먼트로부터의 슬러리를 냉각시켜 결정들의 추가 형성과 성장을 촉진하는 단계;

- 추가 결정화 세그먼트 내에서 결정들을 성장시키는 단계; 및

- 선택적으로 존재하는 경우 추가 혼합 세그먼트들을 사용하여, 존재하는 경우 추가 결정화 세그먼트들 사이에서 슬러리를 혼합하는 단계를 포함하는 방법에 의해 얻어진다.

본 발명의 이러한 추가 목적들은 본 발명의 모듈식 서브-유닛에 의해 얻어지는 이점, 즉 유리한 혼합 및 스크레이핑 특성을 공유한다. 게다가, 본 발명의 시스템은, 서브-유닛의 벽들을 쉽게 기계가공하고 서브-유닛들의 조립체들을 생성하는 능력으로 인해, 다양한 크기들 및 구성들로 비교적 쉽고 저렴하게 제조될 수 있다. 또한, 본 발명의 방법은 유리하게도, 존재하는 경우 임의의 결정 응집물의 크기를 감소시킬 수 있다.

일 실시예에서, 모듈식 서브-유닛은 실질적으로 원형 단면을 갖고, 상기 제1 결정화 세그먼트의 원통형 벽의 적어도 일부가 상기 냉각 표면을 포함한다. 이 실시예는 실질적으로 원형 형상이 다른 형상에 비해 매끄럽게 기계가공하기에 비교적 쉽다는 이점을 갖는다. 또한, 원형 형태가 정사각형 형태 및 다른 형상에 비해 스크레이핑하기에 비교적 쉽다. 당업자는, 원통형 벽의 적어도 일부가 또한 냉각 표면을 포함하는 경우에 임의의 추가 결정화 세그먼트들이 존재하는 것이 마찬가지로 유리할 것임을 이해할 것이다.

다른 실시예에서, 제1 결정화 세그먼트, 제1 혼합 세그먼트, 적어도 하나의 추가 결정화 세그먼트 및 존재하는 경우 임의의 선택적인 추가 혼합 세그먼트, 및 입구 및 출구 캡들은 모두 서로에 대해 실질적으로 수직인 또는 실질적으로 수평인 배열로 되어 있고, 바람직하게는 실질적으로 수직이다. 세그먼트들의 수직 배열은 유리하게도 수평 또는 다른 배열에 비해 전체 서브-유닛 전반에 걸쳐 힘을 분배하고 중량을 지지한다. 수직 배열은 또한 크레인(crane)에 의한 구성요소들의 분해와 재조립을 용이하게 함으로써 유지보수 작업에 유리하고, 수직 배열은 또한 서브-유닛 및 이에 기반하는 시스템의 풋프린트(footprint)를 감소시키는 역할을 한다.

또 다른 실시예에서, 배향은 실질적으로 수직이고, 입구 캡은 서브-유닛의 상단부에 있거나 서브-유닛의 하단부에 있다. 제1 대안적인 구성은 결정화될 물질의 결정 상이 그의 액체 상보다 높은 밀도를 갖는 정제 또는 농축 공정 응용에 유리하고, 제2 대안적인 구성은 결정화될 물질의 결정 상이 그의 액체 상보다 낮은 밀도를 갖는 정제 또는 농축 공정 응용에 유리하다. 이들 구성은 중력의 영향을 최적으로 고려한다.

모듈식 서브-유닛은 제1 결정화 세그먼트에 더하여 적어도 하나의 추가 결정화 세그먼트를 구비한다. 또 다른 하나의 어느 정도 관련된 실시예에서, 모듈식 서브-유닛은 제1 혼합 세그먼트에 더하여 적어도 하나의 추가 혼합 세그먼트를 구비한다. 추가 세그먼트의 포함은 서브-유닛의 가요성과 용량을 증가시킨다. 이전에 지시된 바와 같이, 결정화 세그먼트는 항상 혼합 세그먼트에 의해 서로 분리될 것이다.

모듈식 서브-유닛의 추가 실시예에서, 제1 혼합 세그먼트 또는 추가 혼합 세그먼트는 상기 혼합 세그먼트 내의 슬러리로부터, 감소된 결정 함량을 갖는, 바람직하게는 실질적으로 결정이 없는 서브-유닛으로부터의 스트림(stream)을 추출하기에 적합한 여과 수단을 포함한다. 당업자는 결정 함량이 목측 관찰(visual observation), 광학 현미경 검사, 및 혼탁도 측정(turbidity measurement)을 비롯한 종래의 방법에 기초하여 결정될 수 있음을 이해할 것이다.

단일 단계 공정을 위한 모듈식 서브-유닛의 일 실시예에서, 모든 결정화 세그먼트들, 모든 혼합 세그먼트들, 입구 캡, 및 출구 캡은 모두 유체 연통하고, 유체 연통은 상호연결 외부 배관을 필요로 하지 않도록 구현된다. 외부 배관을 피하는 것은 구성, 유지보수 및 밀봉을 간단하게 한다. 일체형 모듈식 시스템은 구동 장치와 배관의 절감을 제공한다. 또한, 외부 배관과 펌프를 통한 간접 유체 연통은 세그먼트들의 직접 유체 연통만큼 잘 혼합할 수 없다.

모듈식 서브-유닛의 다른 실시예에서, 적어도 제1 및 추가 결정화 세그먼트들은 중간 벽(intervening wall)의 존재로 인해 서로 직접 유체 연통하지 않으며, 상기 직접 연통하지 않는 결정화 세그먼트들 사이의 간접 연통이 외부 배관을 통해 제공된다. 이 실시예는, 다단계 공정을 위한 결정화 시스템의 저렴하고 간단하며 강건한 구성을, 표준화된 모듈식 서브-유닛들을 그러한 구성에 이용가능하게 함으로써, 용이하게 한다. 다단계 공정이 하나의 모듈식 서브-유닛으로 수행되게 하여서, 다수의 결정기들을 이들의 관련 관 및 펌프와 함께 사용하는 것과 이들의 관련 단점을 피하는 것이 유리하다. 관련 특정 실시예에서, 모듈식 서브-유닛은 공정 단계들의 총 개수가 중간 벽들의 개수에 1을 더한 것과 동일한 사용을 위해 구현된다.

본 발명의 방법의 일 실시예에서, 서브-유닛 내에서의 슬러리의 컨디셔닝 단계가 제1 또는 추가 혼합 세그먼트 내에서 수행된다. 이러한 방식으로 비교적 따뜻한 공급물을 공급하는 것은 보다 작은 결정들이 용융되게 하며, 이는 분리 수단 내에서의 후속적인 고체-액체 분리 단계를 개선한다.

이 방법의 다른 실시예에서, 서브-유닛은 유체 상으로부터 결정 상을 분리시키기 위한 하나 이상의 분리 수단과 유체 연통하고, 이 방법은 유체 상으로부터 결정 상을 분리시키는 추가 단계를 포함한다.

당업자는, 본 발명의 다양한 청구항들 및 실시예들의 요지의 조합이 기술적으로 실현가능할 정도까지 그러한 조합이 본 발명에서 제한 없이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 이러한 조합에서, 임의의 하나의 청구항의 요지는 다른 청구항들 중 하나 이상의 청구항의 요지와 조합될 수 있다. 요지들의 이러한 조합에서, 임의의 하나의 방법 청구항의 요지는, 하나 이상의 다른 방법 청구항들의 요지, 또는 하나 이상의 모듈식 서브-유닛 또는 현탁액 결정화 시스템 청구항들의 요지, 또는 하나 이상의 방법 청구항과 서브-유닛 또는 시스템 청구항의 혼합의 요지와 조합될 수 있다. 유사하게, 임의의 하나의 서브-유닛 또는 시스템 청구항의 요지는, 하나 이상의 다른 서브-유닛 또는 시스템 청구항들의 요지, 또는 하나 이상의 방법 청구항의 요지, 또는 하나 이상의 서브-유닛 또는 시스템 청구항과 방법 청구항의 혼합의 요지와 조합될 수 있다. 예를 들어, 임의의 하나의 청구항의 요지는 그러한 조합이 기술적으로 실현가능할 정도까지 제한 없이 임의의 개수의 다른 청구항들의 요지와 조합될 수 있다.

당업자는, 본 발명의 다양한 실시예들의 요지의 조합이 본 발명에서 제한 없이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 기술적으로 실현가능한 한, 위에 언급된 방법 실시예들 중 하나의 것의 요지는 다른 위에 언급된 서브-유닛 또는 시스템 실시예들 중 하나 이상의 것의 요지와 또는 그 반대로 제한 없이 조합될 수 있다.

본 발명은 본 발명의 다양한 실시예와 도면을 참조하여 이하에서 더욱 상세히 설명될 것이다. 개략적인 도면은 다음과 같다:
도 1은 결정화 세그먼트 및 혼합 세그먼트가 구비된 모듈식 서브-유닛의 일 실시예의 2개의 개략도(a, b).
도 2는 제1 결정화 세그먼트, 제1 혼합 세그먼트, 하나의 추가 결정화 세그먼트, 여과 수단, 및 서브-유닛의 상단부(a)에 있거나 하단부(b)에 있는 입구가 구비된 본 발명에 따른 모듈식 서브-유닛의 일 실시예의 2개의 개략도(a, b).
도 3은 중간 벽 및 외부 배관을 갖는, 2-단계 공정에 적합한 본 발명에 따른 모듈식 서브-유닛의 일 실시예의 개략도.
도 4는 본 발명에 따른 현탁액 결정화 시스템의 일 실시예의 개략도.
도 5는 본 발명의 모듈식 서브-유닛을 포함하는 본 발명에 따른 현탁액 결정화 시스템의 일 실시예의 개략도.
도 6은 본 발명에 따른 4개의 모듈식 서브-유닛들을 포함하고 2-단계 공정에 적합한 본 발명에 따른 결정화 시스템의 일 실시예의 개략도.

본 출원의 명세서와 청구범위에 사용되는 바와 같이, 하기의 정의가 적용되어야 한다:

선행사로서의 부정관사("a", "an") 및 정관사("the")는, 문맥이 달리 지시하지 않는 한, 단수형 또는 복수형을 지칭할 수 있다.

"중간 벽"은 액밀(liquid-tight) 밀봉을 제공함으로써 인접 세그먼트들 사이의 유체 유동을 실질적으로 차단한다.

"실질적으로 원형"은 적용된 제조 방법의 허용오차 내에 있는 원형 형상으로부터의 편차를 포함함을 의미한다.

"실질적으로 수직" 또는 "실질적으로 수평"은 중심선이 각각 수직선 또는 수평선의 5도 내에 있음을 의미한다.

용어 "슬러리"는 초기 공급 용액, 또는 공정 중에 생성된 현탁물 또는 슬러리를 지칭할 수 있다. 용어 "유체"는 화학 산업에서 널리 사용되는 용어인 모액, 또는 식음료 산업에서 널리 사용되는 용어인 농축물을 지칭한다.

"중량%"는 슬러리 내의 결정들의 중량 퍼센트를 의미한다.

"감소된 결정 함량"은 5, 바람직하게는 4, 더욱 바람직하게는 3, 가장 바람직하게는 2 중량% 이하를 의미하고, "실질적으로 결정이 없는"은 1 중량% 이하를 의미한다.

"컨디셔닝 단계"는 비교적 따뜻한 공급물을 제1 또는 추가 혼합 세그먼트를 통해 모듈식 서브-유닛에 공급함을 의미한다.

본 출원에서 수치 값은 평균 값과 관련된다. 또한, 반대로 지시되지 않는 한, 수치 값은 유효 숫자의 동일한 수로 환산될 때 동일한 수치 값과, 값을 결정하기 위해 본 출원에 기술되는 유형의 종래의 측정 기술의 실험 오차 미만만큼 언급된 값과 상이한 수치 값을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 이제 도면을 참조하여 더 상세히 설명될 것이다. 도 1은 모듈식 서브-유닛(1)의 2가지 실시예의 개략도이다. 도시된 모듈식 서브-유닛(1)은 하나의 결정화 세그먼트(100), 하나의 혼합 세그먼트(200), 입구 캡(300), 출구 캡(400), 및 중심 회전축(500)을 구비한다. 다른 실시예에서, 추가 세그먼트가 존재할 수 있다. 당업자는 모듈식 서브-유닛(1)이 전형적으로 공정의 시작 시 무-결정(crystal-free) 용액을 공급받을 것임을 이해할 것이다. 공정이 진행되고 결정 형성이 시작됨에 따라, 현탁물 또는 슬러리가 형성될 것이다.

결정화 세그먼트(100)에는 제1 입구(101), 냉각 수단(102), 결정-성장 용적부(103), 기계적 스크레이핑 수단(104), 및 제1 출구(105)가 구비된다. 상기 냉각 수단(102)은 냉각 표면(1021)에서의 슬러리의 냉각을 가능하게 하며, 이는 냉각 표면 상에서의 결정들의 형성으로 이어진다. 적합한 냉각 수단은 글리콜과 같은 냉매를 순환시키는 것 또는 공기 냉각을 사용하는 것과 같은 종래의 방법을 포함한다. 당업자는 결정 성장에 충분한 적합한 결정-성장 용적부(103)가 사용될 공정 조건에 기초하여 선택될 수 있음을 이해할 것이다. 기계적 스크레이핑 수단(104)은 상기 냉각 표면에서의 새로이 형성된 결정의 긁어냄(scraping-off)을 가능하게 하고, 슬러리의 벌크와 냉각 표면(1021) 부근의 층의 혼합을 촉진한다. 적합한 기계적 스크레이핑 수단은 블레이드를 포함한다.

혼합 세그먼트(200)에는 제2 입구(201), 기계적 혼합 수단(202) 및 제2 출구(203)가 제공된다. 상기 혼합 수단(202)은 정체 구역(즉, 결정들이 서로에 대해 움직이지 않는 구역)을 방지하고, 그 존재가 예컨대 체거름(sieving), 광학 현미경 검사 또는 레이저 회절에 의해 시험될 수 있는 두꺼운 덩어리(lump) 또는 결정 응집물의 형성을 감소시키거나 방지한다. 본 발명의 적합한 기계적 혼합 수단(202)은 하나 이상의 교반기(stirrer), 하나 이상의 배플(baffle) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 기계적 혼합 수단(202)이 교반기를 포함하면, 교반기는 중심 회전축(500)에 연결될 것이다. 배플들이 유리한데, 그 이유는 배플들이 구성하기에 간단하고, 이들이 기계적 스크레이핑 수단(104) 또는 교반기를 회전시킴으로써 유발되는 슬러리의 회전 이동을 효과적으로 파괴하기 때문이다.

슬러리는 주 공급 도관(301)을 포함하는 입구 캡(300)을 통해 모듈식 서브-유닛(1)에 공급된다. 슬러리는 입구 캡(300)으로부터 제3 출구(302)를 통해 결정화 세그먼트(100)의 제1 입구(101)로 전달될 수 있다. 슬러리는 결정화 세그먼트(100)로부터 제1 출구(105)를 통해 인출될 수 있고, 제2 입구(201)를 통해 혼합 세그먼트(200)로 전달될 수 있다. 생성된 혼합물은 혼합 세그먼트(200)로부터 제2 출구(203)를 통해 인출될 수 있고, 제3 입구(402)를 통해 출구 캡(400)에 도입될 수 있다. 이를 위해, 슬러리는 모듈식 서브-유닛(1)으로부터 주 배출 도관(401)을 통해 인출된다.

중심 회전축(500)은 결정화 세그먼트(100)의 기계적 스크레이핑 수단(104)을 위한, 그리고 바람직하게는 혼합 세그먼트(200)의 기계적 혼합 수단(202)을 위한 기계적 에너지를 제공한다. 중심 회전축(500)은 전기 모터와 같은 종래의 수단에 의해 적합하게 급전될 수 있다.

모듈식 서브-유닛(1)의 각각의 세그먼트는 바람직하게는 제조 및 비용 이점을 산출하기 위해 표준화되고 실질적으로 원형일 수 있다. 모듈식 서브-유닛(1)의 다양한 세그먼트(예컨대, 100, 200)들 및 캡(예컨대, 300, 400)들은 서로 실질적으로 수직으로 또는 실질적으로 수평으로, 바람직하게는 실질적으로 수직으로 배열될 수 있다. 전술된 바와 같이, 모듈식 서브-유닛(1)의 세그먼트(예컨대, 100, 200)들 및 캡(즉, 300, 400)들이 바람직하게는 서로 직접 유체 연통될 수 있는데, 즉 각자의 출구 및 입구가 서로 직접 연결되게 된다.

도 1a는 기계적 혼합 수단(202)으로서 교반기를 갖는 모듈식 서브-유닛(1)을 개략적으로 나타내는 반면에, 도 1b는 기계적 혼합 수단(202)으로서 배플들을 갖는 모듈식 서브-유닛(1)을 도시한다.

결정기들 및 이들의 작동에 관한 추가 정보가 문헌[Handbook of Industrial Crystallization, 2nd Edition, by Allan S. Myerson, published January 9, 2002 by Butterworth-Heinemann, Woburn, MA ISBN: 978-0750670128] 및 문헌[Crystallization Technology Handbook, 2nd Edition, edited by A. Mersmann, published 2001 by Marcel Dekker, Basel, ISBN: 0-8247-0528-9]에 개시되어 있다.

도 2는 본 발명에 따른 모듈식 서브-유닛(1)의 일 실시예의 개략도이다. 여기서, 도 1에 묘사된 모듈식 서브-유닛(1)은 제1 결정화 세그먼트(100)와 실질적으로 동일한 그리고 제1 결정화 세그먼트(100)로부터 제1 혼합 세그먼트(200)에 의해 분리되는 하나의 추가 결정화 세그먼트(110)를 포함한다. 마찬가지로, 모듈식 서브-유닛(1)에는, 바람직하게는 제1 혼합 세그먼트(200)와 실질적으로 동일한 적어도 하나의 추가 혼합 세그먼트(210)(도시되지 않음)가 구비될 수 있다. 마찬가지로, 추가 결정화 세그먼트(110)들이 추가될 수 있고(도시되지 않음), 전술된 바와 같이, 결정화 세그먼트들이 또한 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 혼합 세그먼트들에 의해 서로로부터 항상 분리될 것이다. 상기 혼합 세그먼트(200, 210)들 중 하나 이상은 부가적으로 상기 혼합 세그먼트 내의 슬러리로부터, 감소된 결정 함량을 갖는, 바람직하게는 실질적으로 결정이 없는 모듈식 서브-유닛(1)으로부터의 스트림을 추출하기에 적합한 여과 수단(2001)을 포함할 수 있다. 당업자는 추가 혼합 세그먼트(210)들 또는 추가 결정화 세그먼트(110)의 포함이 상기 추가 세그먼트들을 위한 추가 입구들 및 출구들을 필요로 할 것을 이해할 것이다.

도 2b의 서브-유닛(1)은 결정(예컨대, 동결수(frozen water))이 액체 상보다 낮은 밀도를 갖는 시스템과 함께 사용하기 위한 것인 반면에, 도 2a의 서브-유닛(1)은 결정이 액체 상보다 높은 밀도를 갖는 시스템과 함께 사용하기 위한 것이다. 도 2a와 도 2b는 입구 및 출구 캡(300, 400)들의 배열이 상이하다.

도 3은 본 발명에 따른 모듈식 서브-유닛(1)의 다른 바람직한 실시예의 개략도이다. 여기에서, 도 1에 묘사된 모듈식 서브-유닛(1)의 제1 혼합 세그먼트(200)는 부가적으로, 제1 결정화 세그먼트(100)와 실질적으로 동일한 하나의 추가 결정화 세그먼트(110)와의 직접적인 유체 연통을 방지하는 중간 벽(204)을 포함한다. 대신에, 상기 직접 연통하지 않는 세그먼트들 사이의 간접 유체 교환이 외부 배관 구성요소들을 통해 제공된다.

도 4는 모듈식 서브-유닛(1)을 포함하는 현탁액 결정화 시스템(10)을 위한 일 실시예를 도시한다. 시스템의 기본적인 작동은 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 제6,719,954호에 기술되어 있다. 여기서, 모듈식 서브-유닛(1)은 순환 슬러리의 측부 스트림의 고체-액체 분리를 위한 적어도 하나의 분리 수단(700)과 유체 연통한다. 순환을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 현탁액 결정화 시스템은 관(S11) 및 순환 펌프(710)를 갖는 외부 회로 루프를 포함한다. 상기 관(S11)은 이 실시예에서 일 단부에서 주 공급 도관(301)을 통해 그리고 다른 단부에서 주 배출 도관(401)을 통해 모듈식 서브-유닛(1)과 연결된다. 분리 수단(700)은 하이드로사이클론(hydro cyclone), 원심분리기, 워시 컬럼(wash column), 또는 필터일 수 있다. 개별 서브-유닛(1)들은, 추후 도 5에 도시되는 바와 같이, 다단 시스템의 경우에 대해 동일하거나 상이한 분리 수단(700)을 구비할 수 있다. 분리 수단(700) 내에서, 결정들이 액체 상으로부터 분리된다. 후속적으로, 액체 상의 일부가 시스템으로부터 제거될 수 있다. 나머지 슬러리는 추가 처리를 위해 모듈식 서브-유닛(1) 내로 재도입된다.

도 5에 도시된 2-단계 현탁액 결정화 시스템(10)은 본 발명의 다른 바람직한 실시예를 개략적으로 예시한다. 여기에서, 시스템(10)은 중간 벽(204)에 의해 서로 분리되는, 하나의 단계가 A로 그리고 다른 하나의 단계가 B로 각각 표기되는 2-단계 모듈식 서브-유닛(1)을 포함한다. 이러한 2개의 단계들은 각각 공급 탱크(730A, 730B), 결정화 세그먼트(100A, 100B), 혼합 세그먼트(200A, 200B), 분리 수단(700A, 700B), 및 순환 펌프(710A, 710B)가 각각 구비된 외부 순환 관(S11, S21)으로 수행된다. 단계 A에서 순환을 달성하기 위해, 외부 순환 관(S11)이 일 단부에서 혼합 세그먼트(200A)의 출구(206A)를 통해 그리고 다른 단부에서 주 공급 도관(301)을 통해 모듈식 서브-유닛(1)과 연결된다. 마찬가지로, 단계 B에서의 외부 순환을 위해, 외부 순환 관(S21)이 일 단부에서 주 배출 도관(401)을 통해 그리고 다른 단부에서 결정화 세그먼트(100B)의 입구(106B)를 통해 모듈식 서브-유닛(1)과 연결된다. 당업자는 도 5 및 그의 설명으로부터 서브-유닛(1)들에 추가 공정 단계를 제공하기 위해 적절한 추가 중간 벽(204 등)과 추가 세그먼트들이 어떻게 구비될 수 있는지를 이해할 것이다.

외부 순환 루프를 갖는 도 5의 실시예에 따른 시스템(10)은 본질적으로 다음과 같이 작동한다. 공급물(feed)이 탱크(730A)로부터 관(S10)을 통해 인출되고, 제1 혼합 세그먼트(200A)의 입구(205A)를 통해 모듈식 서브-유닛(1)에 도입된다. 이러한 방식으로의 공급은 비교적 따뜻한 공급물이 보다 작은 결정들로 하여금 상기 제1 혼합 세그먼트(200) 내에서 용융되게 할 이점을 가지며, 이는 도면에 도시된 바와 같이, 외부 순환 관(S11)으로부터 취해지는 슬러리를 공급받는 분리 수단(700A) 내에서의 후속 고체-액체 분리 단계를 개선한다. 상기 분리 수단(700A)에서, 순수 결정들이 액체 상으로부터 분리되고, 시스템(10)으로부터 인출된다. 본질적으로 결정이 없는 액체 상이 추가 결정화에 의한 액체 상 내의 불순물의 추가 농축을 위해 관(S12)을 통해 제2 단계 B의 공급 탱크(730B)로 전달된다. 양 단계 A 및 B로부터의 공급 탱크는 연결 관(S13)을 통해 서로 유체 연통한다. 상기 연결 관(S13)은 각각 탱크(730A, 730B) 둘 모두 내의 액체 레벨을 제어하기 위한 간단한 수단을 제공한다.

제2 단계 B의 공급물이 탱크(730B)로부터 관(S20)을 통해 인출되고, 다른 하나의 제1 혼합 세그먼트(200B)의 입구(205B)를 통해 모듈식 서브-유닛(1)에 도입된다. 이번에도, 이러한 방식으로의 공급은 비교적 따뜻한 공급물이 보다 작은 결정들로 하여금 상기 혼합 세그먼트(200B) 내에서 용융되게 할 이점을 가지며, 이는 도면에 도시된 외부 순환 관(S21)으로부터 취해지는 슬러리를 공급받는 분리 수단(700B) 내에서의 후속 고체-액체 분리 단계를 개선한다. 상기 분리 수단(700B)에서, 결정들이 액체 상으로부터 분리된다. 후속적으로, 액체 상의 일부가 시스템(10)으로부터 인출된다. 남은 액체 상이 관(S23)을 통해 외부 순환 관(S21)으로 반환된다. 이러한 제2 단계 B의 분리된 결정 분획이 관(S22)을 통해 단계 A의 순환 슬러리로 전달되고, 그에 혼합된다. 따라서, 도 5로부터, 2개의 단계들 A 및 B를 위한 장비가 흔히 상당히 유사할 수 있음을 볼 수 있다.

게다가, 도 1 내지 도 5는 서로 실질적으로 수직한 배열로 배열되는 다양한 캡 및 세그먼트를 도시한다. 실질적으로 수직이거나 실질적으로 수평인 배열은 하나의 단일 중심 회전축(500)이 혼합 세그먼트들 내의 교반기들 및 결정화 세그먼트 내의 회전하는 기계적 스크레이핑 수단(104) 둘 모두를 구동시키도록 허용하는 이점을 갖는다.

도 6에 도시된 다중-결정기 2-단계 현탁액 결정화 시스템(10)은 본 발명의 다른 바람직한 실시예를 개략적으로 예시한다. 여기에서, 도 5에 묘사된 결정화 시스템(10)은 완충 탱크(buffering tank)(720)를 통해 분리 수단(700)에 연결되는 복수의 모듈식 서브-유닛(1, 1')들을 포함한다. 따라서, (도 5의 실시예와 비교하여) 이 실시예에서, 외부 순환 루프는 부가적으로 완충 탱크(720)를 포함한다. 상기 완충 탱크(720)는 일정한 품질의 균질한 공급물이 분리 수단(700)과 모듈식 서브-유닛(1, 1')들에 공급될 수 있게 한다. 서브-유닛(1, 1')들의 관련 배관 및 펌프가 또한 x 또는 x'와 같은 명명법을 사용하여 표기된다.

본 발명의 서브-유닛(1)과 시스템(10)은 펌프, 공급 탱크, 열교환기, 제어 시스템, 전기 공급 장치, 냉각제 및 가열 유체 공급 장치 및 분배 장치, 밸브, 관, 라인, 완충 탱크, 및 유량, 온도 및 레벨과 같은 파라미터를 측정하기 위한 센서를 비롯한 종래의 그리고 결정화 기술 분야에 알려진 바와 같은 보조 장치를 포함할 수 있다. 본 발명의 방법과 서브-유닛(1) 및 시스템(10)은 컴퓨터 인터페이스에 의해 편리하게 제어될 수 있다.

다양한 실시예들이 예시의 목적을 위해 기재되었지만, 전술한 설명은 본 명세서의 범주에 대한 제한인 것으로 간주되지 않아야 한다. 따라서, 당업자에게는 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 수정, 개작, 및 대안이 생각될 수 있다.

1 모듈식 서브-유닛
4 상단부
6 하단부
10 현탁액 결정화 시스템
100 제1 결정화 세그먼트
101 제1 결정화 세그먼트의 제1 입구
102 냉각 수단
1021 냉각 표면
103 결정-성장 용적부
104 기계적 스크레이핑 및/또는 혼합 수단
105 제1 결정화 세그먼트의 제1 출구
110 추가 결정화 세그먼트
200 제1 혼합 세그먼트
201 제1 혼합 세그먼트의 제2 입구
202 기계적 혼합 수단
203 제1 혼합 세그먼트의 제2 출구
204 중간 벽
210 추가 혼합 세그먼트
300 입구 캡
301 주 공급 도관
302 입구 캡의 제3 출구
400 출구 캡
402 출구 캡의 제3 입구
500 중심 회전축
700 스크레이핑 수단
710 순환 펌프
720 완충 탱크
730 공급 탱크
2001 여과 수단
S10 단계 A의 공급 탱크와 혼합 세그먼트 사이의 관
S11, S21 각각 단계 A 및 단계 B의 외부 순환 관
S12 단계 A의 분리 수단과 단계 B의 공급 탱크 사이의 관
S13 공급 탱크 A와 공급 탱크 B 사이의 연결 관
S14 단계 A의 완충 탱크와 단계 A의 분리 수단 사이의 관
S15 단계 A의 공급 탱크와 단계 A의 완충 탱크 사이의 관
S20 단계 B의 공급 탱크와 혼합 세그먼트 사이의 관
S22 단계 B의 분리 수단과 단계 A의 외부 순환 관(S11) 사이의 관
S23 단계 B의 분리 수단과 단계 B의 외부 순환 관(S21) 사이의 관
S24 단계 B의 완충 탱크와 단계 B의 분리 수단 사이의 관
S25 단계 B의 공급 탱크와 단계 B의 완충 탱크 사이의 관
S26 단계 B의 분리 수단과 단계 A의 완충 탱크 사이의 관

Claims (15)

1. 현탁액 결정화 시스템(suspension crystallization system)(10) 내에서 결정들의 생성을 위한 모듈식 서브-유닛(modular sub-unit)(1)으로서,
   제1 결정화 세그먼트(100), 제1 혼합 세그먼트(200), 입구 캡(300), 출구 캡(400), 중심 회전축(500), 상기 제1 결정화 세그먼트(100) 이외의 적어도 하나의 추가 결정화 세그먼트(110), 및 선택적으로 상기 제1 혼합 세그먼트(200) 이외의 적어도 하나의 추가 혼합 세그먼트(210)를 포함하고,
   상기 제1 결정화 세그먼트(100)는,
   - 제1 입구(101),
   - 결정 형성과 성장을 촉진하도록, 냉각 표면(cooled surface)(1021)에서 슬러리를 냉각시키기 위한 냉각 수단(102),
   - 상기 결정들의 성장에 충분한 결정-성장 용적부(103),
   - 상기 냉각 표면(1021)을 스크레이핑(scraping)하고/하거나 상기 냉각 표면(1021)에 인접한 층을 슬러리의 벌크와 함께 혼합하기 위한 기계적 스크레이핑 수단(104), 및
   - 제1 출구(105)
   를 구비하고;
   상기 제1 혼합 세그먼트(200)는,
   - 제2 입구(201),
   - 상기 결정화 세그먼트(100)로부터의 슬러리를 혼합하고/하거나 임의의 결정 응집물이 존재하는 경우, 결정 응집물의 크기를 감소시키기 위한 기계적 혼합 수단(202), 및
   - 제2 출구(203)
   를 구비하고,
   상기 결정화 세그먼트(100)와 상기 혼합 세그먼트(200)는 상기 결정화 세그먼트(100)의 제1 출구(105)와 상기 혼합 세그먼트(200)의 제2 입구(201)에 의해 서로 유체 연통하고,
   상기 입구 캡(300)은 상기 서브-유닛(1)을 위한 주 공급 도관(301)을 포함하고, 제3 출구(302)를 구비하고,
   상기 출구 캡(400)은 상기 서브-유닛(1)을 위한 주 배출 도관(401)을 포함하고, 제3 입구(402)를 구비하고,
   상기 중심 회전축(500)은 상기 결정화 세그먼트(100)의 기계적 스크레이핑 수단(104)을 위한 그리고 바람직하게는 또한 상기 혼합 세그먼트(200)의 기계적 혼합 수단(202)을 위한 에너지를 제공하고,
   상기 서브-유닛(1) 내에 존재하는 상기 제1 결정화 세그먼트(100)와 임의의 추가 결정화 세그먼트(110)는 모두 상기 제1 혼합 세그먼트(200)에 의해 또는 추가 혼합 세그먼트(210)가 존재하는 경우, 추가 혼합 세그먼트(210)에 의해 서로 분리되고,
   상기 중심 회전축(500)은 임의의 추가 결정화 세그먼트(110)의 기계적 스크레이핑 수단(104)을 위한, 그리고 바람직하게는 또한 임의의 추가 혼합 세그먼트(210)들의 기계적 혼합 수단(202)을 위한 에너지를 제공하고,
   상기 입구 캡(300)은 상기 제3 출구(302)에 의해, 상기 서브-유닛(1) 내에 존재하는 임의의 결정화 세그먼트(100, 110)들 및 임의의 혼합 세그먼트(200, 210)들과 유체 연통하고,
   상기 출구 캡(400)은 상기 제3 입구(402)에 의해, 상기 서브-유닛(1) 내의 임의의 결정화 세그먼트(100, 110)들 및 임의의 혼합 세그먼트(200, 210)들과 유체 연통하는, 모듈식 서브-유닛(1).
2. 제1항에 있어서,
   상기 모듈식 서브-유닛(1)은 실질적으로 원형 단면을 갖고, 상기 제1 결정화 세그먼트(100)의 원통형 벽의 적어도 일부가 상기 냉각 표면(1021)을 포함하는, 모듈식 서브-유닛(1).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1 결정화 세그먼트(100), 상기 제1 혼합 세그먼트(200), 상기 적어도 하나의 추가 결정화 세그먼트(110) 및 임의의 선택적인 추가 혼합 세그먼트(210), 및 입구 및 출구 캡(300, 400)들은 서로에 대해 실질적으로 수직인 또는 실질적으로 수평인 배열로 배향되어 있고, 바람직하게는 실질적으로 수직인, 모듈식 서브-유닛(1).
4. 제3항에 있어서,
   상기 배향은 실질적으로 수직이고, 상기 입구 캡(300)은 상기 서브-유닛(1)의 상단부(4)에 있거나 또는 상기 서브-유닛(1)의 하단부(6)에 있는, 모듈식 서브-유닛(1).
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 서브-유닛(1)은 상기 제1 혼합 세그먼트(200) 이외의 적어도 하나의 추가 혼합 세그먼트(210)를 구비하는, 모듈식 서브-유닛(1).
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 혼합 세그먼트(200) 또는 추가 혼합 세그먼트(210)는 상기 혼합 세그먼트(200, 210) 내의 슬러리로부터, 감소된 결정 함량을 갖는, 바람직하게는 실질적으로 결정이 없는, 상기 서브-유닛(1)으로부터의 스트림(stream)을 추출하기에 적합한 여과 수단(2001)을 포함하는, 모듈식 서브-유닛(1).
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 모듈식 서브-유닛(1)은 단일 단계 공정을 위해 구현되고, 모든 상기 결정화 세그먼트(100, 110)들, 모든 상기 혼합 세그먼트(200, 210)들, 상기 입구 캡(300), 및 출구 캡(400)은 모두 유체 연통하고, 상기 유체 연통은 상호연결 외부 배관을 필요로 하지 않도록 구현되는, 모듈식 서브-유닛(1).
8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 모듈식 서브-유닛(1)은 다단계 공정을 위해 구현되고, 적어도 제1 및 추가 결정화 세그먼트(100, 110)들은 중간 벽(intervening wall)(204)의 존재로 인해 서로 직접 유체 연통하지 않으며, 상기 직접 연통하지 않는 결정화 세그먼트(100, 110)들 사이의 간접 연통이 외부 배관을 통해 제공되는, 모듈식 서브-유닛(1).
9. 제8항에 있어서,
   상기 모듈식 서브-유닛은 중간 벽(204)들의 개수에 1을 더한 것과 동일한 총 개수의 공정 단계들을 위해 구현되는, 모듈식 서브-유닛(1).
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 모듈식 서브-유닛(1)을 포함하는 현탁액 결정화 시스템(10)으로서,
    상기 서브-유닛(1)은 유체 상(fluid phase)으로부터 결정 상(crystal phase)을 분리시키기 위한 적어도 하나의 분리 수단(700)과 유체 연통하는, 현탁액 결정화 시스템(10).
11. 제10항에 있어서,
    상기 시스템(10)은 상기 서브-유닛(1)과 상기 분리 수단(700) 사이에서 유체 연통하는 완충 탱크(buffering tank)(720)를 추가로 포함하는, 현탁액 결정화 시스템(10).
12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 분리 수단(700)은 원심분리기 또는 워시 컬럼(wash column)으로부터 선택되는, 현탁액 결정화 시스템(10).
13. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 모듈식 서브-유닛(1) 또는 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항의 현탁액 결정화 시스템(100)을 사용한 현탁액 결정화 방법으로서,
    - 결정들의 형성과 성장을 촉진하기 위하여 슬러리를 상기 제1 결정화 세그먼트(100)의 냉각 표면(1021)에서 냉각시키는 단계;
    - 상기 제1 결정화 세그먼트(100) 내에서 결정들을 성장시키는 단계;
    - 상기 냉각 표면(1021)을 스크레이핑하고/하거나 상기 냉각 표면(1021)에 인접한 층을 슬러리의 벌크와 함께 혼합하기 위하여 기계적 스크레이핑 및/또는 혼합 수단을 사용하는 단계;
    - 상기 슬러리를 상기 추가 결정화 세그먼트(110)에 공급하기 전에, 상기 제1 결정화 세그먼트(100)로부터의 슬러리를 혼합하기 위하여 상기 제1 혼합 세그먼트(200)를 사용하는 단계;
    - 결정들의 추가 형성과 성장을 촉진하기 위하여 상기 제1 혼합 세그먼트(200)로부터의 슬러리를 냉각하도록 상기 적어도 하나의 추가 결정화 세그먼트(110)를 사용하는 단계;
    - 상기 추가 결정화 세그먼트(110) 내에서 결정들을 성장시키는 단계; 및
    - 선택적으로, 추가 결정화 세그먼트들이 존재하는 경우, 추가 결정화 세그먼트들 사이에서 상기 슬러리를 혼합하기 위하여, 추가 혼합 세그먼트들이 존재하는 경우, 추가 혼합 세그먼트들을 사용하는 단계를 포함하는, 현탁액 결정화 방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 서브-유닛 내에서의 슬러리의 컨디셔닝 단계가 상기 제1 또는 추가 혼합 세그먼트(200, 210) 내에서 수행되는, 현탁액 결정화 방법.
15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 서브-유닛(1)은 유체 상으로부터 결정 상을 분리시키기 위한 하나 이상의 분리 수단(700)과 유체 연통하고, 상기 방법은 유체 상으로부터 결정 상을 분리시키는 추가 단계를 포함하는, 현탁액 결정화 방법.

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