Пересыщение растворов рост кристаллов

Первой стадией кристаллизации является выделение из пересыщенного раствора зародышей кристаллов — мельчайших частиц кристаллизующегося вещества. Затем кристаллы растут, причем наиболее легко осуществляется рост на острых углах зародышей кристаллизации. Если количество зародышей кристаллов невелико, то в процессе кристаллизации образуются крупные кристаллы. Скорость выделения твердой фазы из раствора зависит от вязкости среды, средней длины диффузионного пути, среднего радиуса молекул твердых углеводородов и разности между концентрацией раствора и растворимостью выделившейся при температуре твердой фазы. [c.152]

При низких степенях пересыщения раствора рост кристаллов преобладает над их образованием, и в результате получают крупные кристаллы. Это наблюдается на II ступени процесса получения и-ксилола (перекристаллизации осадка -кристалла с высокой его концентрацией — 80—90%) при температурах значительно более высоких, чем эвтектическая. [c.100]

Одним из основных вопросов, решаемых при расчете кристаллизаторов, является описание кинетики кристаллизации, состоящей из стадий создания пересыщения, -образований зародышей и роста кристаллов. Она также зависит от перекристаллизации осадка, коалесценции и дробления кристаллов в результате столкновения между собой и со стенками аппарата. На кинетику массовой кристаллизации существенно влияют температура, степень пересыщения раствора, перемешивание, наличие примесей, физикохимические свойства раствора, конструкция аппарата и т. д. Детальное описание явлений и факторов, сопровождающих процессы массовой кристаллизации из растворов и газовых смесей, дано в монографии [17]. Важное значение имеет также описание условий равновесия между сосуществующими фазами (твердое вещество—жидкость, твердое вещество—газ (пар)). На основании условий фазового равновесия в первом приближении возможен выбор необходимого растворителя для процессов кристаллизации, а также перекристаллизации. [c.90]

Из рис. 1Х-16 видно, что при малых степенях пересыщения раствора рост кристаллов будет происходить быстрее, чем образование зародыщей, хотя скорости обоих процессов будут оставаться низкими. При значительных пересыщениях, особенно в области концентраций справа от точки излома на кривой В, процесс образования центров кристаллизации будет значительно интенсивнее, чем процесс роста кристаллов. [c.591]

Кристалл с момента своего образования начинает расти за счет отложения на его поверхности избытка твердого вещества, содержащегося в пересыщенном растворе. Рост кристаллов мол-сет происходить только в пересыщенном растворе при соответствующей благоприятной температуре, так как только в таком растворе находится избыток твердого вещества, способного отлагаться на растущем кристалле. Процесс кристаллизации сопровождается выделением тепла, которое необходимо непрерывно отводить. [c.313]

Процесс кристаллизации начинается с выделения из пересыщенного раствора мельчайших частиц кристаллизующегося компонента — зародышей кристаллов. Они способны расти, причем рост кристаллов происходит преимущественно на острых углах первоначальных зародышей. При достижении достаточной концентрации кристаллов происходит их сращивание с образованием кристаллической сетки, ячейки которой иммобилизуют оставшуюся не застывшей жидкость. [c.251]

По мере уменьшения степени пересыщения раствора рост кристаллов в результате возникновения двумерных зародышей становится энергетически невыгодным и вступает в силу дислокационный механизм. В этом случае скорость роста кристаллов зависит от скорости объемной и двумерной диффузии растворенного вещества. Экспериментально установлено, что энергия активации сложной диффузии (объемной и двумерной) равна 8 = 34 440 Дж/моль, т. е. в 1,65 раза больше, чем энергия активации объемной диффузии. [c.38]

Интенсивное перемешивание в условиях псевдоожижения увеличивает скорость подачи материала путем диффузии его к граням растущих кристаллов, что ускоряет их рост. При этом быстро уменьшается степень пересыщения раствора. При больших скоростях раствора, как известно, увеличивается скорость образования зародышей это может привести к снижению размеров кристаллов. При одинаковых температурах и гидродинамических условиях с уменьшением степени пересыщения скорость роста кристаллов возрастает в большей степени, чем скорость образования зародышей. Обычно таким способом осуществляют кристаллизацию относительно слабо пересыщенных растворов вблизи нижней границы метастабильной области, регулируя степень пересыщения, температуру. [c.642]

Размер кристаллов зависит от скорости роста кристаллов.. Более крупные кристаллы получаются при медленном росте и небольшом пересыщении раствора. Крупные кристаллы получают, вводя предварительно в раствор затравочные кристаллы и удалял из зоны кристаллизации мелкие фракции. [c.153]

После возникновения в пересыщенном растворе зародышей кристаллов с размерами, большими критических, на их поверхности начинает отлагаться кристаллизуемое вещество. Линейная скорость роста кристалла, т. е. скорость увеличения размера кристалла в направлении нормали к грани кристалла, является основной характеристикой этой второй стадии процесса кристаллизации. [c.357]

Наблюдение под микроскопом формы кристаллов веществ, образующихся при реакциях, позволяет быстро и уверенно сделать заключение о присутствии соответствующих нонов в анализируемом растворе. Однако кристаллы того или иного вещества приобретают характерную для них форму только при определенных условиях кристаллизации. Особенно важное значение имеет достаточно медленный рост кристаллов, наблюдающийся при их образовании из слабо пересыщенных растворов. В этом случае в первый момент образуется сравнительно немного мельчайших зародышевых кристаллов, со временем постепенно растущих вследствие отложения на их поверхности новых количеств соответствующих ионов так вырастают крупные, хорошо сформированные кристаллы. Наоборот, если кристаллизация происходит из сильно пересыщенного раствора, зародышевых кристаллов образуется сразу очень много, и сильно укрупниться они уже не могут. К тому же при быстрой кристаллизации отдельные ионы не успевают правильно ориентироваться относительно соседних ионов, и получаются мелкие, малохарактерные по форме кристаллы, которые часто дают сростки в виде дендритов (т. е. древовидных образований). [c.59]

При равных величинах пересыщений скорость роста кристаллов в условиях массовой кристаллизации значительно больше скорости роста Однородных по размеру кристаллов, взвешенных в потоке пересыщенного раствора, и зависит от величины выхода кристаллов из единицы объема исходного раствора. [c.50]

Размер кристаллов, получаемых массовой кристаллизацией, при прочих равных условиях должен зависеть от физико-химических свойств кристаллизуемой соли и, в первую очередь, от ее способности образовывать пересыщенные растворы. Действительно, для растворов, не способных к сколько-нибудь заметному пересыщению, основная масса кристаллизуемого вещества будет выделяться в виде вновь и вновь образующихся зародышей, в то время как скорость их роста очень мала. Для подобных солей скорость образования зародышей будет значительно преобладать над скоростью их роста, в результате чего можно ожидать образования мелкокристаллического продукта. Напротив, для солей, образующих растворы с большой степенью пересыщения, скорость роста кристаллов будет уже значительной, и в этих условиях возможно получение более крупнокристаллического продукта. [c.110]

Первой стадией кристаллизации является выделение из пересыщенного раствора зародышей кристаллов — мельчайших частиц кристаллизующегося вещества. Затем кристаллы растут, причем наиболее легко осуществляется рост на острых углах зародышей кристаллизации. Если количество зародышей кристаллов невелико, то в процессе кристаллизации образуются крупные кристаллы. Скорость роста кристаллов на центрах кристаллизации может быть определена по уравнению [c.388]

Известны непрерывно действующие кристаллизаторы циркуляционного типа двух видов — с циркулирующим раствором и с циркулирующей суспензией. В первых аппаратах в одной части аппарата (холодильнике) раствор пересыщается, а в другой происходит собственно кристаллизация. С помощью насоса суспензия непрерывно циркулирует в замкнутом контуре холодильник — кристаллизатор при этом в кристаллизаторе создается восходящий поток, который поддерживает кристаллы во взвешенном состоянии. Раствор с наибольшим пересыщением соприкасается вначале с кристаллами, находящимися в нижней части взвешенного слоя, поэтому именно в этой части аппарата происходит наибольший рост кристаллов. Таким образом осуществляется распределение кристаллов по величине на разной высоте аппарата. Раствор, выходящий с верха аппарата, практически свободен от кристаллов и поступает в холодильник. Крупные кристаллы, скорость осаждения которых больше скорости циркуляции смеси, оседают на дно и непрерывно выводятся из аппарата. Величину кристаллов регулируют, изменяя скорость циркуляции смеси и скорость отвода тепла в холодильнике. Эти кристаллизаторы пригодны для веществ, кристаллы которых оседают в растворе со скоростью более 20 мм/сек (при меньших скоростях оседания трудно избежать циркуляции кристаллов с маточным раствором). В аппаратах второго типа используется принцип совместной циркуляции. В этом случае растущие кристаллы попадают в зону, где создается пересыщение. [c.174]

Горячий водный раствор вещества X непрерывно поступает в реактор смешения, снабженный холодильником. Интенсивность перемешивания достаточна, для того чтобы получающиеся в результате кристаллы были невелики и концентрация их была одинаковой во всем объеме реакционной смеси и на выходе из аппарата. В аппарате поддерживают стационарное пересыщение и постоянную температуру. Кристаллы зарождаются спонтанно, и скорость кристаллообразования зависит только от степени пересыщения и от температуры. Скорость роста кристаллов, которые с некоторым приближением можно рассматривать как сферические, также зависит только от степени пересыщения и температуры. В частности, линейная скорость роста кристаллов в направлении, перпендикулярном к их поверхности, не зависит от размера кристаллов. [c.132]

Особой тщательности требует работа с веществами, склонными образовывать пересыщенные растворы. При охлаждении растворов таких веществ кристаллы долго не выделяются главным образом вследствие отсутствия центров кристаллизации. Последующее выделение продукта из сильно пересыщенного раствора происходит слишком быстро, что создает неблагоприятные условия для правильного роста кристаллов. Некоторые соединения в отсутствие центров кристаллизации склонны выделяться из растворов в виде масла. Очистки вещества при этом, как правило, не происходит, даже если масло при дальнейшем понижении температуры затвердевает. Правильное проведение процесса в этих случаях может быть обеспечено путем стимулирования кристаллизации. [c.118]

Из проведенного анализа наиболее интересным для технологии является вывод о том, что, изменяя акустические характеристики (частоту и интенсивность), можно получить наперед заданную гранулометрическую фракцию кристаллов округлой формы. Задавая определенный температурно-кавитационный режим, можно управлять ростом кристаллов, например периодически изменять интенсивность ультразвука относительно порога кавитации и одновременно периодически изменять температуру раствора около точки пересыщения. При температурах выше точки пересыщения надо воздействовать с интенсивностью выше порога кавитации, а при температуре ниже точки пересыщения соответственно воздействовать ультразвуком ниже порога кавитации. [c.152]

Опишем процесс массовой кристаллизации из растворов и газовой фазы с учетом контактного вторичного зародышеобразования. Контактное зародышеобразование [30, 33, 38—41] осуществляется посредством маточных кристаллов, если они сталкиваются с другой поверхностью, которой может быть поверхность других кристаллов или стенок кристаллизатора и мешалки. Контактное зародышеобразование вызывает у исследователей значительный интерес, так как вклад его в образование кристаллов наибольший среди всех других видов зародышеобразования [35, 33, 39]. В опубликованных исследованиях для этого типа зародышеобразования контакт достигался или скольжением кристалла вдоль наклонной стеклянной поверхности, погруженной в пересыщенный раствор того же самого вещества [30], или столкновением с мешалкой, или же контрольным ударным контактом между кристаллической затравкой и прутком, сделанными из различных материалов [33, 40]. Существует непосредственная корреляция между числом образовавшихся зародышей и энергией удара при постоянной площади соприкосновения. Авторы работ [33, 42] отмечают сильную зависимость скорости контактного зародышеобразования от пересыщения и предлагают объяснение этого механизма новые центры образуются в жидкой фазе около кристалла или происходят из затравочного кристалла в результате истирания при соударении, при котором от поверхности кристалла откалываются маленькие кусочки, но выживают и получают право на дальнейший рост только те, размер которых больше критического для данного пересыщения. Изучению влияния на контактное зародышеобразование размеров затравочных кристаллов и интенсивности перемешивания посвящены работы [40, 43]. [c.47]

Когда сопротивление подводу кристаллизующегося вещества из раствора к поверхности растущей грани велико, а собственно кристаллизация происходит быстро, то пересыщение раствора у поверхности может быть близким к нулю (ДСа=0) [27]. В этом слу чае движущая разность концентраций диффузионного переноса равна пересыщению основной массы раствора, а скорость линейного роста кристалла сферической формы находится следующим образом [c.175]

При движении раствора через слой кристаллов уменьшается пересыщение раствора по высоте аппарата за счет роста находящихся в слое кристаллов. Выделяющаяся скрытая теплота кристаллизации изменяет температуру раствора, изменение температуры смеси приводит к изменению равновесной концентрации раствора, в результате чего пересыщение оказывается зависимым от [c.211]

В кольцевом канале пересыщение раствора снимается на рост и образование кристаллов. Примем, что в узком диапазоне температур зависимость равновесной концентрации от температуры является линейной. [c.179]

Зона испарения находится в верхней части подъемной циркуляционной трубы 3 (см. рис. 2.10), в которой происходит интенсивное испарение и за счет выпаривания части растворителя образуется пересыщенный раствор и поэтому возникают зародыши. Рост кристаллов происходит в последующих участках данного аппарата. Зона испарения описывается системой материальных и тепловых балансов [c.204]

Зона роста кристаллов находится в участке циркуляционной трубы 6 (см. рис. 2.10), в котором пересыщение раствора снимается на рост и образование зародышей. С учетом допущений, принятых в начале гл. 2, математическая модель зоны роста кристаллов имеет вид [c.205]

Рассмотрим модель ЦБК с классифицирующим устройством [55—58]. Принималось, что скорость роста кристаллов и скорость зародышеобразования являются функциями только пересыщения. Принимался идеальный режим работы осветлителя и классификатора кристаллы с характеристическим размером а<а, выводятся из аппарата с маточным раствором, а через кристаллизатор на выгрузку проходят только кристаллы с размером а>а поток кристаллов G, проходящих через осветлитель и классификатор, прямо пропорционален общему объему твердой фазы в кристаллизаторе 0 = каг, k — величина, обратная среднему времени пребывания твердой фазы в кристаллизаторе). Уравнение баланса числа частиц записывалось в виде [c.206]

В промышленных кристаллизаторах непрерывного действия образование и рост кристаллов происходят одиовремепно. Относительные скорости образования и роста определяют распределение получаемых кристаллов по размерам. Данные об этих скоростях, пригодные для проектных расчетов, практически отсутствуют. Однако детальное рассмотрение процесса позволяет сделать некоторые выводы, подтвержденные опытом эксплуатации промышленных кристаллизаторов. При низких степенях пересыщення растворов рост кристаллов преобладает над их образованием и поэтому получаются крупные кристаллы. При высоких степенях пересыщения существует обратная зависимость и получаются мелкие кристаллы. Как правило, для получения крупных кристаллов требуется низкая степень пересыщения, так как в противном случае независимо от типа применяемого оборудования и режима работы образуется слишком большое число ядер кристаллизации. Это неизбежно ведет к снижению производительности кристаллизаторов и необходимости в круппогабаритном оборудовании. Следовательно, задача сводится к достижению максимальной ироиз-водительности кристаллизаторов, совместимой с низкой скоростью образования ядер кристаллизации. Тип применяемого кристаллизационного оборудования, скорость перемешивания, температурный градиент, вязкость жидкой фазы й другие факторы определяют в весьма сложной форме степень пересыщения, которая допустима при необходимости получения крупных кристаллов. Однако оптимальный режим, требуемый для получения кристаллов заданных размеров, может быть выбран только па основе производственного опыта. [c.70]

Процесс кристаллизации, как известно, начинается с выделения из пересыщенного раствора зародышей кристаллов. Последующая кристаллизация протекает при дальнейшем охлаждении раствора на уже образовавшихся зародышах. Течение процесса видно на рис. 58, а, б, в, г. На этих фотографиях достаточно отчетливо видны этапы роста кристаллов н-пентаконтана. Для получения в процессе кристаллизации крупных кристаллов важно, чтобы количество зародышей, образующихся в первый момент, было невелико, так как распределение вновь выделяющихся кристаллов твердых углеводородов при охлаждении раствора на слишком большом числе зародышей приведет к образованию мелких кристаллов. Количество зародышей зависит от скорости охлаждения раствора чем выше скорость охлаждения, тем больше кристаллических зародышей образуется в растворе и тем меньшим будет размер образовавшихся кристаллов. Из этого следует, что одним из основных условий образования крупных кристаллов является скорость охлаждения раствора. [c.171]

Концентрация кристаллов в движущейся суспензии также влияет на размер и форму получаемых кристаллов. Большое содержание кристаллов в движущейся суспензии приводит к их разрушению и уменьшению размеров. Получаемые кристаллы имеют сглаженную форму с разрушенными углами и ребрами. Находящиеся в движущемся пересыщенном растворе готовые кристаллы служат центрами кристаллизации выделяемая при снятии пересыщения соль расходуется в основном на их рост. При недостаточном для снятия пересыщения количестве готовых кристаллов образуются новые зародыщи и, как результат, уменьшаются их размеры. При повышенном содержании кристаллов. в пересыщенном растворе меньшее количество выделяющейся соли оседает на каждом из них, т. е. кристаллы будут мельче. [c.12]

Проблема роста кристаллов из переохлажденной жидкости была решена помощью аналогичной модели. Ряд экспериментальных работ в дальнейшем качественно подтвердил основные представления этой модели [84—89]. Кантровиц [90] довольно подробно рассмотрел вопрос о времени, которое требуется для изменения распределения кристаллизации при переходе от насыщенного раствора к пересыщенному. [c.560]

По мнению авторов, денрессаторы, будучи веществами поверхностно-активными по отношению к парафину, оказывают тормозящее действие на развитие кристаллов и препятствуют образованию новых кристаллических зародышей. Вследствие этого повышается предельная степень пересыщения растворов парафина в период кристаллизации, не вызывающая появления новых, кристаллических зародышей, что приводит к укрупнению образующихся кристаллических структур и к уменьшению их числа на единицу объема раствора. При этом кристаллообразование начинает идти не в направлении свободного роста протяженных индивидуальных кристаллов, а путем дендритной (агрегатной) кристаллизации с образованием компактных кристаллических скоплений, не спаянных друг с другом в единую кристаллическую сетку и по этой причине не способных иммобилизовывать всю массу раствора, что сказывается в виде понижения температуры застывания данного продукта. [c.19]

Процесс кристаллизации начинается с выделения из пересыщенного раствора мельчайших частиц кристаллизующегося вещества — зародышей кристаллов. Они способны расти, причем рост кристаллов происходит наиболее легко на острых углах первоначальных зародышей. На микрофотографиях при большом увеличении наблюдается спиральная структура поверхности кристаллов ларафиновых углеводородов. Механизм роста кристаллов индивидуальных парафинов нормального строения и их смесей объясня- ет дислокационная теория 1[4, 5]. [c.118]

Порционная подача растворителя эффективна при депарафинизации и обезмасливании дистиллятного сырья, причем широкого фракционного состава. При депарафинизации рафинатов узкого фракционного состава или остаточных [32, 59] такой способ подачи растворителя менее эффективен в силу большей однородности состава твердых углеводородов и сравнительно низкого содержания в остаточном сырье углеродородов парафинового ряда. Содержащиеся в нем твердые циклические углеводороды образуют мелкие кристаллы смешанного типа. В то же время лабораторные исследования [55] изменения структурной вязкости суспензий твердых углеводородов остаточного рафината в растворе ацетон (35%)—толуол (65%) показали, что в зависимости от способа подачи растворителя структурная вязкость суспензии изменяется в широких пределах (рис. 52). Это объясняется тем, что при небольшом пересыщении раствора в начальный момент охлаждения на образовавшихся центрах кристаллизации начинается рост кристаллов, при этом вязкость суспензии почти не изменяется. [c.151]

Рассмотрим модель кристаллизатора [27]. Изучается процесс кристаллизации в периодическом кристаллизаторе идеального смешения. Полагается, что выделение теплоты кристаллизации не изменяет температуры раствора и пересыщение раствора пропорцио-нально его концентрации Ас с— , t). Скорость роста т] считается зависящей от пересыщения раствора и размера кристалла, а скорость образования зародышей / — от пересыщения. Рост линейного размера кристаллической затравки при изменяющемся пересыщении описывается следующим образом [c.173]

Эта теория й качественных Ёывбдах До аточно хорошо подтверждается экспериментальными данными [46]. Она аглядно объясняет стремление кристаллов покрываться плоскими, а не кривыми поверхностями. Кроме того, задолго до этой теории опытным путем было обнаружено [47, 48], что кристалл в пересыщенном растворе растет не плавно, а скачками, т. е. после некоторой (иногда продолжительной) остановки аблюдается быстрое отложение вещества на грани в виде прирастающего слоя со строго параллельным расположением частиц, который сразу покрывает всю грань или большую часть ее. Некоторые исследователи [49, 50] смогли наблюдать слоистый рост кристаллов, причем для гетеро-полярных веществ зарождение каждого слоя начиналось из углов грани. [c.266]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология