Розчинності.

85

Рис.3.

• Спосіб кристалізації, що рекомендує - одержання с^п шляхом випарювання розчинника з розчину.

• Рекомендуемий метод кристалізації - ізотермічна кристалізація.

• Ізотермічна кристалізація - це кристалізація з видаленням частини розчинника випаром або виморожувановим.

11.4. Кінетика процесу кристалізації.

11.4.1. Швидкість утворення центрів кристалізації:

,

де

- число часток, що утворяться в одиниці об'єму в одиницю часу;

К_N, К_N⁰ - константи, ,

E_N - енергія активації зародкоутворення, (кдж/кг);

С^п і З^* - концентрації пересиченого й насиченого розчинів, (кг/м³);

m=2 - 4 - кінетичний коефіцієнт, що залежить від типу речовини, що кристалізується.

11.4.2. Якісна характеристика швидкості росту кристалів.

Залежності швидкості кристалізації від часу.

86

Рис.4.

1. - ;

2. - ; .

t₀ - t₁ - індукційний період, тобто період рухливої рівноваги зародків з розчином.

Крива 1 - при великому ступені пересичення має різкий максимум швидкості процесу в момент t_max.

Крива 2 - при малому ступені пересичення має пологий максимум протягом часу t₂ - t₃.

11.4.3. Кількісна оцінка швидкості росту кристалів на підставі дифузійної теорії.

• Процес вбудовування молекул у кристали йде з великою швидкістю й кінетика процесу визначається швидкістю підведення речовини до поверхні кристала:

(1)

де

• - коефіцієнт массоотдачи, кг/м²*с;

С^п-С^*=, (кг/кг);

F - поверхня кристала, (м²).

Для апаратів з мішалками коефіцієнт массоотдачи  ( залежить від наступних параметрів:

,

де

а - характеристичний розмір кристала;

n - число оборотів мішалки, про/хв;

d_м - діаметр мішалки, м.

87

• Процес підведення речовини до поверхні кристала йде з великою швидкістю. Кінетика процесу визначається швидкістю вбудовування молекул у кристал:

(2)

де

К_B - константа швидкості вбудовування молекул у кристал;

n - емпірична постійна.

• Обидва процеси протікають із порівнянними швидкостями:

(3)

де

К - загальний коефіцієнт швидкості процесу, обумовлений зі співвідношення:

.

З огляду на, що К=f(, K_B), а =f(n), у цілому можна вважати:

.

Таким чином, швидкість росту кристалів визначається поверхнею кристала, рушійною силою процесу й швидкістю мішалки.

11.5. Об'єкт управління.

11.5.1. Ізогідричний кристалізатор безперервної дії з мішалкою.

Рис.5.

88

У схемі прийнято:

G_с=G_мр+G_кр; _мр = _кр = _з =;

С_кр = 1, тобто кристали чисті.

Робота об'єкта

Вихідний гарячий насичений розчин подається зверху в апарат, де прохолоджується за допомогою холодоносія, що подається в сорочку й стає пересиченим.

У результаті пересичення розчину й при інтенсивному перемішуванні відбувається кристалізація цільового компонента з розчину з утворенням кристалів (М_крG_кр).

При цьому концентрація розчину знижується й рідка фаза, що залишилася, G_мр у суміші з G_кр у вигляді потоку суспензії G_c виводиться із процесу.

Показник ефективності процесу - діаметр кристалів, d_кр.

Ціль керування процесом - забезпечення d_кр = d_кр^зд.