Понимание Кристаллизация и Кристаллизаторы
В статье предлагается качественное понимание основных механизмов кристаллизации и принципы кристаллизатора эксплуатации, а также каким образом эти понятия относятся к различным конфигурациям кристаллизатора в промышленном использовании сегодня.
Кристаллизация является важным процессом разделения в производстве товаров и специальных химических веществ. Несколько различных типов и конфигураций непрерывных кристаллизаторов были разработаны для этих приложений.
Проектирования и эксплуатации промышленных кристаллизатора оптимизированы основе условий, необходимых для:
* Производить более крупные и однородные кристаллы целевого продукта
* Снижение образования агломератов
* Уменьшение количества жидких примесей, включенных в каждый кристалл
* Уменьшение количества жидких примесей, включенных в кристалле агломераты
* Снижение жидкости сохраняется кристаллический торт после твердой и жидкой фаз и мойки.
Давайте сначала рассмотрим, каким образом различные механизмы кристаллизации влиять на эти цели.
Термодинамики. На рисунке 1 показано общее термодинамическое поведение фазы вещества с растворителем системы и концепции термодинамического равновесия и термодинамической устойчивости твердой и жидкой системы.
Сплошная линия кривой растворимости, которая представляет термодинамического равновесия между жидкой и твердой фазах. Любая жидкость по составу и температуре выше кривой растворимости существует как стабильное ненасыщенных жидкости.
Любая жидкость по составу и температуре ниже кривой растворимости не в состоянии термодинамического равновесия в связи с образованием твердой фазы - то есть, это пересыщенного. Тем не менее, это не всегда термодинамически нестабильны. Область между кривой растворимости и предел устойчивости (пунктирная линия) называется метастабильной зоны. В этом регионе мест зарождения которые необходимы для начала формирования твердой фазы из пересыщенного жидкости. Теоретически, если бы можно было подавить все места зарождения, жидкость может существовать как стабильное пересыщенного жидкости, хотя она не будет находиться в равновесии.
Помимо метастабильных пограничной зоне, однако, наличие мест зарождения не является обязательным требованием для формирования твердой фазы. Это нестабильный регион, в котором каждый пересыщенного жидкости ни устойчивым, ни в равновесии и, следовательно, может быть спонтанной нуклеации и формирования твердой фазы.
Очевидно, что промышленные кристаллизатора должен работать под кривой растворимости в целях получения твердой фазе. Однако, поскольку целью является избежать создания большого количества мелких частиц, кристаллизатора не должны работать в нестабильной зоне, а ее работы должен быть ограничен метастабильных зоны.
Нуклеации и роста. О передаче материала из жидкой фазы в твердую фазу происходит по двум механизмам, которые идут рука об руку - зарождения и роста. Рост относится к осаждения твердых материалов, касающихся существующих кристаллов, а зарождение относится к формированию новых кристаллов (которые впоследствии расти). Количество кристаллов и их размеров в любой промышленной эксплуатации будет зависеть прежде всего от этих двух механизмов.
В метастабильной зоны. зарождения и роста может иметь место через несколько механизмов, и их ставки, в целом, может рассматриваться как непосредственное отношение к степени пересыщения (1, 2). Распределение частиц по размерам в промышленных кристаллизатора зависит от относительной скорости зарождения и роста и каким образом они связаны со скоростью удаления продуктов (в зависимости от времени пребывания). В общем:
* Содействия росту на зарождение приводит к небольшим количеством более-однородные кристаллы
* Содействие как материальные, так механизмов передачи на удаление продукта приводит к более крупные кристаллы
* Нижней пересыщениях способствовать росту над зарождения
* Высшее времени пребывания способствующие зарождению и росту на удаление продукта.
Агломерации. Размеров частиц в промышленных кристаллизаторов также могут быть затронуты в агломерации и поломки. Агломерат форме при выращивании кристаллов (того же размера и различных размеров) сталкиваются друг с другом в совершенно неэластично образом - т. е. частицы слипаются новые частицы. Агломерация будет более обширным, если Есть более частиц, что увеличивает вероятность столкновения, или если сталкивающихся частиц, как правило, держатся вместе.
В общем, агломерация, связанные с повышенным пересыщения, и даже операция в неустойчивой зоне - условия, которые приводят к образованию большого количества мелких частиц. Чтобы свести к минимуму агломерации, пересыщение должно быть ограничено.
Жидкие включения в отдельные кристаллы. Есть несколько механизмов, посредством которых жидкость попадает в ловушку внутри растущих кристаллов. Хотя Есть нет общепризнанных теорий, более высокие темпы роста считаются увеличить количество жидкости, включенных в отдельные кристаллы. Высшее пересыщения приводит к повышению темпов роста и, следовательно, является одним из условий, которые обычно увеличивает количество жидких примесей в отдельные кристаллы.
Жидкие включения в кристалле агломератов. Жидкость попадает в ловушку между сталкивающихся частиц в процессе агломерации. Здесь тоже Есть нет общепризнанных теорий, но можно с уверенностью предположить, что количество захваченных жидкости возрастает с увеличением агломерации. Таким образом, более высокие результаты пересыщения в больших объемах жидкости захваченных в кристалле агломератов.
Жидкие примеси вне кристаллов. Как правило, в промышленной деятельности, количество жидкости, сохранил за кристаллы гораздо больше, чем количество жидкости ловушке внутри кристаллов. На выходе из кристаллизатора. Кристаллы первых отделены от маточного раствора в твердой и жидкой фаз шага, а затем сохранить жидкости кристаллом торт удаляется при промывке шаг.
Остаточной жидкости в торт кристалла после этого твердой и жидкой фаз, как правило, обратно пропорциональна квадратному корню из среднего размера частиц кристалла (предполагается, что все другие вещи и то же). Чем меньше размер частиц в кристалле пирог, тем больше жидкости торт будет сохранить после той же твердой и жидкой фаз операции. В результате, количество промывной жидкости требуется добиться того же эффективности мойки, также может быть выше для тортов, содержащей мелкие частицы, чем для тортов с более крупные частицы.
Более крупные кристаллы, следовательно, не лучшего. Нижняя пересыщениях и выше жительства раз в кристаллизатор, благотворно влияющих на твердой и жидкой фаз, а также.
Кристаллизатор механизмов операционной
Для любого непрерывного применения кристаллизации, промышленного кристаллизаторов должна быть направлена на работу в метастабильной зоны, при более низких пересыщениях, и с более высоким временем пребывания, в целях удовлетворения заявленных целей. В этом разделе описываются механизмы кристаллизатора операции.
Всякий непрерывный промышленных кристаллизатора должны иметь:
* Механизм для создания пересыщения
* Механизм для облегчения пересыщения
* Механизм для контроля пересыщения поколения.
Кроме того, для управления размер продукта кристалла, это полезно для кристаллизатора иметь:
* Механизм роспуска штрафы
* Механизм для удаления классифицировать продукт.
Различные конфигурации кристаллизатора использовать различные варианты этих механизмов. Знание этих выборов и принципы работы за ними будут определять выбор и разработка наиболее подходящей конфигурации для новых установок, а также устранение неполадок и улучшению работы уже существующих систем.
Создание пересыщения
Механизмы для создания пересыщения рассчитывать на изменения в растворимости cryslallizing компонента в зависимости от температуры и состава. Такие изменения измеряются с помощью экспериментов растворимости и количественно использованием кривых растворимости и фазовые диаграммы (3, 6).
В большинстве случаев, пересыщение порождается понижение температуры и / или сокращение состава растворителя. Есть три механизмы для создания пересыщения:
* Охлаждение (как правило, путем охлаждения поверхности, а в некоторых случаях при непосредственном контакте с хладагентом) порождает пересыщения за счет снижения температуры. Этот механизм лучше всего подходит для систем, в которых растворимость кристаллизации компонента уменьшается круто или умеренно при понижении температуры. Он не подходит для систем с плоских или втянутых растворимости температуры отношений.
* Испарение генерирует пересыщения за счет сокращения состава растворителя, что достигается, когда тепло добавил испарится растворитель. Это единственный механизм, который можно использовать там, где растворимость кристаллизации компонента, либо увеличивается с понижением температуры, либо остается в основном неизменным. Для таких систем пересыщения могут быть получены гораздо более эффективно за счет уменьшения состава растворителя. Для систем с крутыми или умеренной растворимостью, другие два механизмы лучших вариантов, чем испарение.
* Адиабатическое охлаждение испарением создает пересыщения путем адиабатического испарения растворителя. Вместо того, чтобы добавить тепла к системе, зависит как от снижения состава растворителя и понижение температуры вызвано адиабатического испарения. Как с поверхности или прямого контакта охлаждение, этот механизм лучше всего использовать, когда растворимость кристаллизации компонента уменьшается умеренно или на крутых с понижением температуры. Адиабатическое испарительного охлаждения не может быть целесообразной, если температура точки пузыря уменьшается очень медленно, с давлением, а в таких случаях, даже высокого вакуума не может обеспечить достаточное снижение температуры.
Растворимость характеристики кристаллизации компонента диктовать, какие механизмы необходимы для создания пересыщения. Такие критерии, как стоимость, функциональность и совместимость с кристаллизатора конфигурации должны быть использованы для дальнейшего совершенствования отбора.
Освобождение пересыщения
Во всех кристаллизаторы, механизм для снятия пересыщения просто наличие активной объемной кристаллизации. В этом томе содержится приостановления роста кристаллов. Вклад в этот объем активного кристаллизации пересыщенных жидкости или шлама, а выход продукта навозной жижи. Входного и выходного номера, и активным объемом определить время пребывания предоставляется.
Суспензии в активной кристаллизации / .ation объем может проявлять различную степень mixedness. С одной стороны, она может быть полностью перемешаны с точки зрения композиции, твердые содержание, и табло частицы / х годов. С другой стороны, она может быть полностью засекречена, с прозрачной жидкости в верхней и более значительная концентрация твердых частиц и размеров ниже. Выбор степени mixedness, как правило, является прямым следствием механизма, используемого для контроля пересыщения поколения.
Контроль за перенасыщения поколения
2 показана схема работы простая кристаллизатора охлаждения. Пересыщение генерируется при охлаждении свежую струю канал (поток FF), в результате чего поток, который (условно), назначенный поток М. Стрим M отправляется в кристаллизатор танк, который предусматривает активное объем для снятия пересыщения. Внутри бака кристаллизатор и в продукте поток (поток P), в жидкой фазе состав представлен ДО и твердых веществ в составе СП.
Оба зарождения и роста приводятся на сумму пересыщения (состав разница между ДО и кривой растворимости в кристаллизатор температуры) в активном объеме. Если достаточно времени проживания при условии, жидкой фазы МЛ будет находиться в зоне метастабильных и пересыщения будет низким. Тем не менее, кристаллизатор танк не вызывает пересыщение - это просто обеспечивает механизм, т.е. активной зоны кристаллизации, справиться с ней.
Пересыщение генерируется при охлаждении свежую струю корма (с FF в M). Но, как показано на рисунке 2, поток M лежит в неустойчивой зоне. В результате, зарождение происходит стихийно, создавая большое количество мелких частиц внутри кулера еще до потока M достигает кристаллизации / .er танка. Это нежелательно, и это означает, что пересыщение поколения должна быть отрегулирована таким образом, что поток M также в метастабильной зоны.
Рисунок 2 также иллюстрирует два способа такой контроль может осуществляться:
* Температура может быть сведена только к T *. в какой момент охлаждения * M потока лежит на пределе остойчивости
* Количество растворителя может быть увеличена, что рабочая температура предел устойчивости для новых свежую струю корма FF *.
В большинстве случаев, ширина метастабильной зоны, что является очень узким, не известно. В результате ограничений на температуру и количество растворителя, требуемой в этих методов довольно тяжелыми. Оба метода весьма нежелательным, поскольку они отрицательно влияют на продукт восстановления - более высокая температура и выше среднего содержания растворителя ниже восстановления.
Единственный параметр рециркуляции. Это включает в себя удаление поток от активного объема кристаллизации, смешивая его с подачей свежего, а затем отправить комбинированных поток через генератор пересыщения и обратно в активное объем crystullization. Два типа рециркуляции механизмы могут быть использованы:
* Ликер рециркуляции, которая включает только рециркуляции жидкости (или маточного раствора) с активным объемом кристаллизации
* Магмы рециркуляции. которой навозной жижи с активным объемом кристаллизации повторно.
На рисунке 3 показана работа охлаждения кристаллизатора с ликером рециркуляции. Предполагается, что поток жидкости (который имеет состав, отвечающий ML) может быть отстранен от активного объема. Этот поток смешивается со свежим FF поток канал в форме потока L до генерации пересыщения при охлаждении. Место потока L от температуры против состав участка такова, что поток охлажденного M лежит внутри метастабильной зоны. Есть никаких изменений до рабочей температуры, состав корма или время пребывания. Таким образом, в этой конфигурации, рециркуляции позволяет избежать больших пересыщениях в точке пересыщения поколения без ущерба для восстановления кристаллизованного продукта.
Для ликера рециркуляции, то предполагается, что только маточный рециркуляции, а кристаллы остаются в активном объеме. В результате, потоки L и M перенасыщены, но стабильные жидкостей.
Если подвеска в активном объеме неоднозначно, это не представляется возможным распространить только спиртными напитками. Рециркуляционного течения, известного как магма, будет включать кристаллы также. Работа с магмой recirculaton изображен на рисунке 4. Точки L и M представляют собой жидкие составы рециркуляционного потоков, и точки L 'и М' представляют собой общее композиций (в том числе твердых веществ). Обратите внимание, что здесь. Жидкая фаза рециркуляционного потока (точки L и M) лежит внутри метастабильной зоны.
С материальной точки зрения баланса, магма рециркуляции выполняет те же цели, ликер рециркуляции. Однако, с оперативной точки зрения, Есть два основных различия между спиртными напитками и магмы рециркуляции.
Первый из них касается наличия твердых тел на месте пересыщения поколения. В ликер рециркуляции, не твердых присутствуют, тогда как в магматических рециркуляции твердых присутствуют. По сути, алкоголь рециркуляции создает стабильную пересыщенного жидкости и приводит его в соприкосновение с выращивания кристаллов; магмы рециркуляции приносит выращивания кристаллов в контакт с жидкостью, которая становится перенасыщенной. Таким образом, распределение частиц по размерам в результате спиртными напитками и рециркуляции магмы будут разными. Если ликеро-рециркуляционной жидкости может поддерживаться в стабильном состоянии до пересыщенного он вступает в контакт с ростом кристаллов, она будет производить более крупные кристаллы.
Второе различие связано со степенью mixedness активного объема кристаллизации требуется. Спиртные напитки рециркуляции зависит от возможности сохранить кипящем классификации в активном объеме. Рециркуляции потока взята из верхней части активного объема, в котором содержится прозрачная жидкость, и пересыщенного жидкости возвращается снизу вверх, с тем чтобы более крупные кристаллы находятся в контакте с увеличением пересыщения. Магма рециркуляции, с другой стороны, не требуют классификации продукции.
Способность поддерживать классифицированных суспензии в активном объеме кристаллизации очень чувствительна к изменениям в условиях эксплуатации, особенно к изменениям в рециркуляции курса. Спиртные напитки рециркуляции может легко превратиться в магме рециркуляции в ответ на незначительные изменения в условиях эксплуатации. Таким образом, с работоспособности точки зрения, магма рециркуляции является предпочтительным.
Как отмечалось ранее, это очень трудно достоверно оценить и предсказать ширина метастабильной зоны для промышленного кристаллизаторов. хотя и лабораторных экспериментов, предлагаем полезные, но ограниченное, понимание. Таким образом, как жидкие, так и магматических рециркуляции (см. рис 3 и 4), потоки L и M, как правило, все так близко к Л., как можно сделать с помощью высокой ставки рециркуляции.
Дополнительные вспомогательные механизмы
Манипуляция размеров частиц полезно для получения более крупных и более равномерной-частиц. Это также делает возможным, чтобы процесс адаптации к изменениям в условиях эксплуатации. Штрафы растворения и классификации товаров являются два вспомогательных механизмов, которые используются для манипулирования размеров частиц.
Штрафы роспуска предполагает удаление частиц меньше, чем определенный размер (или размер диапазона) с активным объемом кристаллизатора, распад этих частиц, и возвращение в результате решения к кристаллизатора. Штрафы не разрешают расти в активном объеме кристаллизатора, ни оставить с продуктом навозной жижи. Эти ограничения способствуют формированию более крупных и более равномерной-частиц, что делает этот механизм весьма желательным.
Доска удаление продукта предполагает выборочное удаление лишь частицы больше определенного размера (или размера диапазона) в произведении шлама, который сохраняет за собой более мелкие частицы в активном объеме кристаллизатора и поощряет крупных размеров частиц. Этот механизм является желательным, но необязательным.
В таблице 1 приведены условия, при которых каждый рабочий механизм должен и не должен рассматриваться. Следующие разделы описывают важные конфигурации кристаллизатора промышленного использования сегодня и механизмы, которые они используют.
Принудительная циркуляция кристаллизаторов
Принудительная циркуляция (FC) кристаллизаторов:
* Испарения использования или адиабатических испарительного охлаждения для создания пересыщения
* Обеспечить смешанных приостановка активного объема для снятия пересыщения
* Использовать магмы рециркуляции для контроля пересыщения поколения
* Не предусматривают механизм роспуска штрафы
* Может, в некоторых случаях, обеспечить механизм для классифицированных удаления продукта.
Рисунок 5 иллюстрирует принудительной циркуляции кристаллизатора. Оборудование состоит из закрытом сосуде с коническим дном. Рециркуляция осуществляется рециркуляции трубопроводов и насосов. Рециркуляционного магмы подается судна по касательной, ниже пар-жидкость переплетаются. Корма добавляется рециркуляции трубопроводов впереди рециркуляции насоса. Продукт раствор снимается с трубопровода рециркуляции изменить кристаллизатора выходе и до подачи на входе.
Когда пересыщение создается путем испарения, как показано здесь, рециркуляционного магмы проходит через теплообменник кожухотрубный. Этот источник тепла исключены из системы с использованием адиабатического охлаждения испарением.
Пересыщение генерируется на пар-жидкость. В обоих механизмов (испарение и adiahatic испарительного охлаждения), рециркуляционного магмы создает локальные температуры и изменения состава на границе при въезде в сосуде. Эти изменения приводят к испарения растворителя на границе и последующие поколения пересыщения. Остальные судна, содержащий закрученного масса смешанных подвеска обеспечивает активный объем для снятия этой пересыщения, а также дает материал для магмы рециркуляции.
Принудительная циркуляция кристаллизаторов правило, не имеют механизма для роспуска штрафов. В некоторых случаях, классифицированных удаления продукта достигается за счет использования отмучиванием ногу, которая находится в нижней конической части судна. Отмучиванием жидкости, которая по существу является небольшое количество маточного раствора, течет вверх по ноге. Этот поток не позволяет кристаллов ниже определенного размера, чей свободный скорость оседания в отмучиванием ноги меньше, чем восходящий поток, из изымается с продуктом навозной жижи. Продукт шлама взята из отмучиванием ногу вместо рециркуляции трубопроводов.
Проект трубы кристаллизаторов
Проект трубы (DT) и проект-трубки-экран (DTB) кристаллизаторов похожи, кроме того, что DT единиц не перегородка. DTB и DT кристаллизаторов:
* Использование прямого контакта охлаждение, испарение или адиабатического охлаждения испарением для создания пересыщения
* Обеспечить смешанных приостановка активного объема для снятия пересыщения
* Использовать внутренние рециркуляции магмы контролировать пересыщения поколения
* Обычно предусматривают механизм классифицированных удаления продуктов
* Обеспечить механизм штрафов распада, когда экран находится (DTB конфигурации; DT конфигурации не предусматривают механизм штрафов растворения).
Основные кристаллизатора DTB показано на рисунке 6. Замкнутом сосуде содержит внутренние перегородки юбка расположены так, что она обеспечивает разделена зоны расселения. Внутри перегородка представляет собой вертикальную трубку проекта, главным образом при поддержке лопатками. Медленно вращающиеся мешалки находится концентрически в нижней части проекта трубки. Clutriation ноги, как правило, установлены в нижней части конуса, чтобы обеспечить классифицированных удаления продукта. Корма входе находится у основания нижней конуса и направлен в проект трубы. Урегулирования зона обеспечивает выход для маточного раствора. Отмучиванием нога вход для отмучиванием жидкости и выход продукта навозной жижи.
Любой из 3 пересыщения поколения механизмы могут быть использованы в кристаллизаторе DTB. Тем не менее, с охлаждением, только прямой контакт охлаждения с хладагентом может быть использован. Во всех случаях, пересыщение генерируется на пар-жидкость в результате локальной температуры и изменения состава, которые приводят к растворителя (или хладагент) испарения.
В любом DTB или DT конфигурации проекта труба служит ногу рециркуляции магмы и области за пределами проекта трубку, как смешанного приостановления активной зоны кристаллизации. Кормов вводится в базу кристаллизатор и направлена вверх, в проточной части проекта. Агитатор вызывает поток, циркулирующий алкоголя и кристаллов из нижней части блока к началу поверхности жидкости. Трубки проекта и агитатор договоренности Таким образом, в качестве д.в. внутренним контуром магмы рециркуляции (как показано стрелками на рис 6). Он поддерживает большое номера рециркуляции при экстремально низких глав (по сравнению с внешней рециркуляцией) и постоянно приносит выращивания кристаллов с активным объемом кристаллизации пар-жидкость, где создается пересыщение. Эта внутренняя рециркуляция значительно снижает истощение и разрушение кристалла по сравнению с внешней рециркуляцией магмы через петли рециркуляции и насосов.
Зона осаждения предоставляемый юбка перегородка играет ключевую роль в обеспечении штрафы удаления. Поток непрерывно отсасывается из верхней части урегулирования зоны. Это создает восходящий поток в зоне урегулирования. Штрафы ниже определенного размера, чей свободный урегулирования ставка ниже, чем восходящий поток, пребывание в этой зоне и удаляются в розыгрыше-офф. Откачки, то в основном состоит из маточного раствора с небольшим количеством штрафов. Он смешивается с подачей свежего и отправили обратно в кристаллизатор после штрафы полного растворения.
После испарения представляет собой механизм для пересыщения поколения, корма и откачки проходят через теплообменник кожухотрубный тепла (рис. 6а). Теплообменник действует как источник тепла и штрафов Диссольвер. При адиабатических испарительного охлаждения используется, штрафы растворения достигается либо путем смешивания разбавленной корма (рис. 6, b) или путем смешения с маточник или растворителя в отдельном резервуаре растворения (рис. 6с). Эти два варианта также используются при пересыщения порождается прямого контакта охлаждение, и в этом случае хладагент добавляется отдельно к основанию кристаллизатор (рис. 6D). Обратите внимание, что цикл пальцев растворения не является рециркуляция Механизм рециркуляции, предоставляемой внутри, как говорилось выше.
Потому что DT кристаллизаторов не юбка HaHIe. они не могут обеспечить для роспуска штрафов. В этих единицах, свежий корм добавлять непосредственно в кристаллизатор.
Поверхность охлаждения кристаллизаторов
Поверхность охлаждения (SC), и поверхности охлаждения перегородка (SCB) кристаллизаторов такие же, за исключением отсутствия перегородка в единицах SC. ССП и SC кристаллизаторов:
* Использовать только охлаждение поверхности для создания пересыщения
* Обеспечить смешанных приостановка активного объема для снятия пересыщения
* Использовать магмы рециркуляции для контроля пересыщения поколения
* Не обеспечивают механизм для удаления продуктов классифицированы
* Обеспечить механизм для пальцев распада, когда экран находится (SCB конфигурации; SC конфигурации не предусматривают механизм штрафов растворения).
Рисунок 7 иллюстрирует общую конфигурацию SCB. Она состоит из теплообменника кожухотрубный тепла, сосуд с внутренней перегородки юбке и рециркуляции насоса. Перегородка устанавливается таким образом, что она выступает в качестве перегородки между урегулирования зоне и активным объемом кристаллизации. Корма входе находится на рециркуляции трубы непосредственно перед рециркуляции насоса. Урегулирования зоне за пределами перегородка обеспечивает выход для маточного раствора. Рециркуляционного магмы возвращается в кристаллизатор судна через центральную трубку в расширении активного объема кристаллизации.
Действие этого кристаллизатора соответствует схематическое на рисунке 4. Желаемых пересыщения генерируется при охлаждении смешанных поток формируется на свежий корм и рециркуляции раствора в трубках теплообменника корпуса и трубы. Поверхности теплообмена холодного частью процесса и подвержен твердых наростов. Теплообменник применялась такая, что разница температур между трубкой и на стороне корпуса стороны как правило, не превышает 5-10C.
Rccirculation насоса и внешнего цикла рециркуляции обеспечивает рециркуляцию магмы. Рециркуляции ставки достаточно высоки для того, чтобы пересыщения генерируется в теплообменнике мала. Возвращаясь рециркуляции раствора через центральную трубку в расширении объема недоумение обеспечивает тщательное перемешивание внутри активной объемной кристаллизации.
Штрафы растворения в кристаллизатор SCB работает во многом так же, как в кристаллизаторе DTB. Поток непрерывно отсасывается из верхней части урегулирования зона, созданная перегородка. Это откачки вызывает восходящего потока в зоне урегулирования. Штрафы ниже определенного размера (чей свободный скорость оседания меньше восходящего потока) пребывание в этой зоне и удаляются в розыгрыше-офф. Штрафов, как правило, растворяются в отдельном резервуаре растворения и отправили обратно в кристаллизатор.
Поскольку конфигурация ПК не имеет навыков перегородка, то отсутствует механизм штрафов роспуска. Она похожа на конфигурацию SCB и во всех других отношениях.
Доска подвески кристаллизаторов
Также известен как кристаллизаторов Осло, классифицированных подвески кристаллизаторов:
* Использовать поверхность охлаждения, испарения или адиабатических испарительного охлаждения для создания пересыщения
* Обеспечить классифицированных приостановка активного объема для снятия пересыщения
* Использовать ликер рециркуляции для контроля пересыщения поколения
* Обеспечивает встроенный механизм для роспуска штрафы
* Обеспечивает встроенный механизм для удаления классифицированных продукта.
Рис. 8 изображает конфигурации Осло, использующий испарения для создания пересыщения. Она состоит из танка подвески и испарителем. Рециркуляция осуществляется через трубопроводы рециркуляции и насосов. Рециркуляционного ликер подается в испаритель. Свежий корм добавляется рециркуляции нога впереди рециркуляционного насоса, а произведение раствор снимается в нижней части подвески танка.
После испарения используется для создания пересыщения, рециркуляционного напиток проходит через кожухотрубный исцелить теплообменника (как показано на рисунке). При адиабатических испарительного охлаждения используется теплообменник опущен (эта версия не показана). В обоих механизмов, испарение растворителя из рециркуляционного ликер входе испарителя генерирует пересыщения. Скорость ликер рециркуляции достаточно высока для того, чтобы пересыщенного жидкости в испаритель находится в зоне метастабильных и остается стабильной и вблизи предела растворимости.
Жидкости из испарителя стекает в суспензию бака через downcomer, которая охватывает в нижней части цистерны. Подвески бака обеспечивает активное объемной кристаллизации в виде tluidized классификации выращивания кристаллов. Классификации гарантирует, что предстоящие пересыщенного жидкости из downcomer вступает в контакт с более крупных кристаллов, в первую очередь. Она также гарантирует, что в верхней части активного объема жидкости достаточно ясен и может быть снято для ликероводочной рециркуляции. В некоторых случаях, плотины экранов входят содействие ликер рециркуляции.
Эти конфигурации имеют встроенные механизмы для роспуска штрафов и классифицированы удаления продукта. Если напиток извлечь из верхней части подвески танка содержит штрафов, кроме тепла (в случае испарения) или корма (в случае адиабатического охлаждения испарением) растворяется штрафов. Продукт раствор снимается в нижней части подвески танка. Классификация внутри бака обеспечивает классифицированы удаление продукта. В результате, дополнительные ассигнования на штрафы растворения и классифицированы удаления продукта, как правило, не требуется.
Рис 8, b показана конфигурация Осло, которая использует для охлаждения поверхности пересыщения поколения. Эта система также классифицировать танк подвеска. Тем не менее, он использует теплообменник кожухотрубный тепло вместо испарителем для создания пересыщения. Это похоже на SCB / SC конфигураций. Однако, в отличие SCB / SC дизайн, она использует алкоголь рециркуляции.
Во всех конфигурациях Осло, спиртными напитками приводит к тому, что не будет (или минимальной) убыли и хрусталь поломки. Однако, как отмечалось ранее, способность поддерживать классифицированных подвеска чувствительны к изменениям в рециркуляции курса.
Подведение итогов
В таблице 2 кратко операционных механизмов, используемых в различных конфигурациях кристаллизатора. Это резюме, а также руководящие указания в отношении операционных механизмов представлены в таблице 1. дает представление для выбора соответствующей конструкции кристаллизатора.
Эти конфигурации наиболее часто используется в промышленной практике. Несколько других модификаций и комбинаций использованием основных механизмов, работающих обсуждали здесь, используется для определенных приложений. Независимо от конфигурации, инженеров, проектирования и эксплуатации непрерывного кристаллизатора для конкретного применения следует обратить внимание на следующее:
* Проживание времени, предусмотренного для жидкой фазы должно быть достаточно для обеспечения низкого пересыщения в активном объемной кристаллизации.
* Влияние возможных изменений в резиденции времени из-за будущих изменений в условия эксплуатации должны быть приняты во внимание.
* Изменения в условия, которые могут привести к серьезным изменениям в резиденции время следует избегать.
* Рециркуляции ставка должна быть достаточно высокой, чтобы контролировать содержание пересыщения. Как правило: если поверхность охлаждения используется, перепад температуры в теплообменнике должна быть ограничена примерно до 1-2C, когда испарения используется, повышение температуры в теплообменнике должна быть ограничена примерно до 1-5 C: и когда прямой контакт охлаждения или adiahatic испарительного охлаждения используется перепад температур на пар-жидкость должна быть около 1-5C.
* Рециркуляции курса должны быть совместимы со степенью mixedness, необходимых для поддержания рециркуляции типа.
* Когда магма рециркуляции используется рециркуляции номера и оборудование не должны вызвать серьезное истощение и кристально поломки.
* Когда напиток рециркуляции используется, будущие изменения в условиях эксплуатации, которые могут повлиять на способность поддерживать классифицированных подвески должны быть оценены.
* Когда напиток рециркуляции используется, изменения условий деятельности, которые могут привести к смешанной подвески и изменения магмы рециркуляции следует избегать.
Оба капитальных и эксплуатационных затрат необходимо учитывать при проектировании кристаллизатора для конкретного приложения. В целом, рейтинги основаны на капитальные затраты, от высшей до низшей, являются DTB / DT, Осло. FC, SCB / SC. Это только грубое эмпирическое правило, однако, как капитальные затраты зависят от фактических спецификаций для приложения. В целом, операционные издержки для промышленного кристаллизаторов доминировать в процессе экономики.
Общая сумма расходов на кристаллизатор, что дает более высокое качество продукта и безотказную работу в течение длительного периода времени значительно ниже, чем для кристаллизатора, что требует меньше капитала, но и выдает бедных качественный продукт и требует частого технического обслуживания и чистки.
Мы надеемся, что описания и ценную информацию, содержащуюся в этой статье, будет полезна для инженеров-химиков, касающихся непрерывной кристаллизации-процессы. Обсуждение здесь отнюдь не всеобъемлющий характер. Дополнительные детали, связанные с кристаллизацией механизмов, кристаллизатор дизайн, оперативных вопросов и вспомогательного оборудования можно найти в таких источников, как работах.
ЛИТЕРАТУРА
1. Беннетт, RC, "Выбор Кристаллизатор и дизайна". в "Справочник по промышленной кристаллизации". Второе издание. Майерсон С., под ред. Butterworth-Heinemann, Boston, MA, с. 115-140 (2002).
2. Маллин, JW, "Кристаллизация", 4-е издание, Elsevier Butterworth-Heinemann, Boston, MA (2001).
3. Kwok, К. С. и др.., "Экспериментальное определение твердой и жидкой равновесия Диаграммы для кристаллизации процесс, основанный на Synhesis", штат Индиана Eng. Химреагент Рез., 44, с. 3788-3798 (2005).
4. Бамфорт, AW, "Промышленная кристаллизация", Макмиллан Ко, New York, NY (1996).
5. Jancic, SJ и PAM Grootscholten, "Промышленная кристаллизация", University Press, Делфте, Нидерланды (1984).
6. Wibowo, C., Л. O'Young, К. Н. Г. Рационализация процесса кристаллизации Дизайн ", Chem. Eng. Прогресс, 100 (1), с. 30-39 (январь 2004).
Ketan D. Samant
Лионель O'YOUNG
CLEARWATERBAY Technology, Inc
Ketan D. Samant является старшим инженером и член-учредитель в ClearWaterBay Technology, Inc (CWB Tech, 20311 Валли бул. Suite C, грецкий орех, CA 91789, телефон: (909) 595-8928, факс: (909) 595 - 8928, E-почта: <a href="mailto:ketan@cwbtech.com"> ketan@cwbtech.com </ A>). Он также выступает в качестве продакт-менеджер гладкий, процесс развития инструмент CWB Технология для кристаллизации. В этой роли, он участвует в различных инициативах, технологии и консалтинг проектов, связанных с синтезом, проектирования и эксплуатации кристаллизаторов и кристаллизации-процессы. Он получил BTech (с отличием) из Индийского технологического института, Kharagpur, и кандидат от Univ. Массачусетс Амхерст, как в химическом машиностроении.
Лионель O'YOUNG является президентом и соучредителем CWB Tech (E-почта: <a href="mailto:lionel@cwbtech.com"> lionel@cwbtech.com </ A>). Он обладает более чем 15 лет опыта работы в процессе синтеза и развития нефтехимической, тонкой химической и фармацевтической промышленности, и он имеет патенты на различные процессы, нефтехимическая.
Он заработал как BS и ученые степени в области химического машиностроения Univ. "Манчестер институт науки и технологии (UMIST; Манчестер, Великобритания) и является членом Айше.
