熔融结晶作为一种不需引入溶剂、高选择性、低能耗的经济环保的单元操作，在同分异构体或共沸物分离、离子液体纯化等过程被广泛应用。层结晶因为其所用设备简单、易操作、稳定性高的优点受到更多关注，应用该方法主要问题在于结晶器的选择与设计。电子级磷酸是微电子工业中使用的一种超高纯化学试剂。目前国际上生产电子级磷酸主要是通过结晶法纯化热法磷酸。国内电子级磷酸的最高水平可达到SEMI G2级，但G4和G5级主要被国外所垄断。随着芯片制程的减小（14 nm及更精细芯片）以及客户对磷酸纯度要求越来越高，国内亟需进行更高端电子级磷酸的纯化研发。为了更好地将熔融层结晶技术应用于电子级磷酸的纯化，帮助指导熔融结晶器设计与放大，本文主要围绕电子级磷酸的静态熔融层结晶工艺进行了实验、模型、CFD模拟三方面的工作，设计采用内管外壁冷却结晶的结晶器，通过实验研究了磷酸在层结晶过程中的晶层生长规律，建立了晶层生长厚度的预测模型，最后通过CFD数值模拟探究了不同结晶器内的晶层生长。首先，在不同的操作条件下开展了磷酸的熔融层结晶实验，研究冷却剂的降温初始温度、降温速率和熔体温度的影响，拟合得到了晶层生长动力学方程。实验研究表明，在一定范围内，较低的冷却剂初始温度（14~17 ℃）和较快的降温速率以及较低的熔体温度（23~24 ℃），可得到较快的磷酸晶层生长速率，但冷却剂初始温度和熔体温度过低会导致初始晶层形成不均匀。另外，实验发现冷却剂快速降温的同时缓慢降低熔体温度可提高晶层生长速率。同时，测定了三种杂质离子的分配系数来验证熔融结晶技术的可行性，实验表明采用合适的工艺条件可同时满足生长速率快和纯化效果好的目标。其次，基于传热和固化模型建立了磷酸熔融层结晶的晶层生长厚度预测模型，计算了不同操作条件下的磷酸晶层生长趋势，并与实验结果进行对比，分析了该预测模型的适用范围，研究表明，在采用高降温速率和低降温初始温度下，该模型可准确预测磷酸晶层的生长。最后，耦合流体流动、传热、相变多物理场，建立了磷酸熔融层结晶过程的CFD模型，并开展数值模拟，结合实验数据获取了模拟所需的模型参数，分析了结晶器结构的影响。模拟研究表明内管外径、结晶器内径都会对晶层生长有影响，应结合实际生产需求来设计合适的内外径比。另外，模拟研究了工业结晶器内衬聚四氟乙烯膜（PTFE）的影响，发现PTFE膜会大大降低晶层生长速率，采用后期降低外壁温度的方式降低熔体温度，可提高晶层生长速率。