Кинетика массовой кристаллизации

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]

Таким образом, реальность выбранного нами пути решения вопроса о кинетике массовой кристаллизации веществ из растворов подтверждается аналогичными решениями в смежных областях исследований. [c.47]

КИНЕТИКА МАССОВОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ [c.46]

При массовой кристаллизации из растворов возникновение кристаллических зародышей и рост из них кристаллов протекают одновременно,, что затрудняет изучение кинетики процесса. [c.634]

При анализе массовой кристаллизации кинетические характеристики процесса — скорость роста линейного размера кристаллов к и скорость образования зародышей / — полагаются известными как некоторые функциональные зависимости от определяющих параметров. Так, скорость роста в общем случае считается зависящей от пересыщения раствора и размера кристалла dr/dx = Я(со, г), а скорость образования зародышей — от пересыщения раствора /(ш). Обычно зависимость X от а обусловливается скоростью процесса собственно кристаллизации на гранях кристалла, а зависимость скорости роста от размера кристалла следует из характера сопротивления диффузионному переносу вещества от раствора к поверхности. Интенсивность перемешивания раствора и некоторые другие факторы, влияющие на кинетику образования и роста кристаллов, считаются неизменными. [c.141]

Б заключение анализа массовой кристаллизации отметим, что большинство имеющихся решений основано на предположении о полном перемешивании кристаллизующегося объема вещества. Кинетика линейного роста кристаллов и интенсивность образования зародышей минимального размера полагаются известными. Эффекты истирания и дробления кристаллов и их агрегация считаются отсутствующими. [c.157]

Скорость зародышеобразования. При медленном охлаждении расплава происходит массовая кристаллизация, характеризуемая образованием большого числа центров кристаллизации, ростом в условиях конкуренции при наличии сложных концентрационных и температурных полей. Кинетику фазообразования в этих условиях во многом определяет зародышеобразование. [c.38]

Попытки создания кинетического уравнения массовой кристаллизации вещества из растворов без учета кинетики теплообмена не увенчались успехом, так как тепло- и массообмен в этом процессе тесно связаны между собой. Поэтому для решения вопроса мы попытались установить связь между теплообменом и кристаллизацией и на этой основе выразить кинетику кристаллизации через кинетику теплообмена [5, 223, 224]. [c.46]

Установленная связь между теплообменом и кристаллизацией позволяет выразить в математической форме все абсолютные и относительные величины массовой кристаллизации через количество выпаренной воды, а изменение этих величин во времени — через кинетику теплообмена. На рис. 4, 5 приведены экспериментальные данные (точки) процесса массовой кристаллизации сахарозы в промышленном вакуум-кристаллизаторе периодического действия [2331, а также теоретические (сплошные линии), рассчитанные по выведенным нами уравнениям связи между теплообменом и кристаллизацией. Как видно из рисунков, совпадение экспериментальных и теоретических данных вполне удовлетворительное, что является критерием истинности установленной связи [238]. [c.48]

Согласно нашему предположению, при массовой кристаллизации веществ из растворов необходимо четко различать два процесса массовое выкристаллизовывание вещества из раствора в виде мельчайших частиц предельной, коллоидной дисперсности и рекристаллизация этих частиц. Кинетика первого процесса полностью определяется массовой скоростью кристаллизации, которая, как показано выше, является функцией теплообмена. Рост единичных кристаллов происходит за счет рекристаллизации, и кинетика процесса определяется интенсивностью рекристаллизации. [c.55]

Проведенные исследования показывают, что в изотермически-изогидрических условиях кипения кристаллизующейся дисперсной системы с подкачиванием раствора рост единичных кристаллов происходит за счет рекристаллизации и кинетика роста единичных кристаллов определяется кинетикой рекристаллизации. Следовательно, рекристаллизация, которую обычно совсем не учитывают, играет существенную, а иногда и решающую роль во всех кристаллизационных процессах, связанных с массовой кристаллизацией веществ из растворов (получение минеральных солей, твердение минеральных вяжущих веществ и т. п. [302]). [c.73]

Итак, при сравнительно умеренных скоростях перемешивания раствора, характерных для массовой кристаллизации, кинетику роста кристаллов и будет определять, по-видимому, скорость диффузии. Кинетика роста будет зависеть от скорости самого акта кристаллизации только лишь для веществ, кристаллохимическая стадия которых протекает очень медленно (в случае сильной гидратации ионов) или при особо энергичном перемешивании раствора [89, 145, 166]. [c.96]

В целом кинетика кристаллизации может быть охарактеризована следующими основными параметрами степенью пересыщения или переохлаждения, скоростью зародышеобразования и скоростью роста кристаллов. Кроме того, при описании процесса кристаллизации следует учитывать, например, период индукции, время половины превращения, максимальную скорость кристаллизации, порядок процесса и т. д. Не задаваясь целью осветить сразу все относящиеся к массовой кристаллизации термины и понятия, остановимся прежде всего на тех, которые необходимы для общего представления и понимания сути данного процесса. [c.15]

Предлагаемая монография не претендует на полноту освещения всех важных вопросов теории и практики массовой кристаллизации. В ней лишь затронуты некоторые частные вопросы, связанные с кинетикой кристаллизации соосаждением примесей и их влиянием на отдельные свойства осадков. Она написана по материалам исследований, выполненных за последние несколько лет в физико-химической лаборатории Института химии Коль- [c.3]

Для описания массовой кристаллизации предлагались различные уравнения, основанные на законе диффузии или закономерностях кинетики химических реакций [65—71]. Формально скорость кристаллизации может быть выражена уравнением [65] [c.24]

Уравнение (1.14) чаще всего применяется для обобщения экспериментальных данных по кинетике массовой кристаллизации. В более общем случае анализ нестационарного процесса образования дисперсных систем может быть выполен на основании рассмотрения кинетического уравнения (1.11) при соответствующем задании начальных и граничных условий. [c.23]

Первый путь состоит в том, что при выводе уравнений движения многофазной многокомпонентной среды типа (1.66) наряду с пространственными координатами х , х , з и временем Ь вводится еще одна независимая переменная — характерный размер включений или объем частицы V. Все зависимые переменные модели становятся функциями пяти аргументов х , х , х , I, V, а система уравнений движения дисперсной смеси типа (1.66) дополняется еще одним уравнением баланса относительно многомерной плотности распределения частиц по названным координатам р (х , а , I, у). Несмотря на некоторое усложнение математической модели, такой подход иногда (например, когда включения представляют твердые частицы) приводит к эффективному решению задачи. Примером может служить описание процессов массовой кристаллизации с учетом многофазности среды, фазовых превращений, кинетики роста кристаллов и зародышеобразова-нйя, распределения частиц по размерам и эффектов механического взаимодействия между ними [4]. [c.136]

Сучков. Кинетика процесса массовой кристаллизации парафиновых углеводородов при озслаадении парафинового дистиллята 88 [c.142]

К основным параметрам кинетики кристаллизации из расплава Относятся степень переохлаждения, скорости зародышеобразования и роста кристаллов. Кинетические характеристики кристаллизации фторслюды из расплава определяются совокупностью конкретных условий, включающих ликвационные явления во фторсиликатном расплаве, температурные условия, гетерогенный характер зарождения кристаллов, массовую кристаллизацию, кри-сталлохимнческие факторы (изоморфизм, анизотропия структурных сил связи и т. д.). [c.35]

Количества выкристаллизовавшегося сахара и поступившего в аппарат с подкачиваемым раствором равны. При этом сахар выкристаллизовывается в виде мельчайших кристаллов предельной, коллоидной дисперсности, которые тут же вступают в процесс рекристаллизации. Таким образом, с момента заводки кристаллов и до конца варки в аппарате происходят два процесса — выкристал-лизовывание сахара в виде мельчайших частиц и их рекристаллизация. Следовательно, существуют и две скорости кристаллизации — скорость массовой кристаллизации сахара из подкачиваемого раствора и скорость рекристаллизации. Как показано нами [2461, скорость массовой кристаллизации определяется интенсивностью теплообмена. Поэтому кинетика уваривания сахарных суспензий определяется кинетикой теплообмена, а кинетика роста единичных кристаллов — кинетикой рекристаллизации. Изотермически-изо-гидрические условия варки обеспечивают получение кристаллов правильной формы, без агрегатов. [c.192]

Соотношения (14,2,3,4) и (14,2,3,5) не учитывают многих физико-химических явлений, сопутствующих протеканию массовой кристаллизации (в частности, влияния флуктуаций скорости роста кристаллов). Специально прокомментируем роль температуры в процессе массовой кристаллизации. При кристаллизации основными теплообменными факторами, влияющими на процесс, являются тетиюта (положительная) образова-ши решетки, отрицательная теплота сольвататщи и теплота, поступаюшая извне (через теплообменник). Первые два фактора, влияющие на кинетику роста частиц, действуют в противоположных направлениях и могут приводить как к тепловыделению при кристаллизации, так и к поглощению тепла, В промышленной практике часто используют изогидрическую кристаллизацию, при которой для создания необходимого пересыщения исходный насыщенный раствор охлаждают, т, е. влияют на пересыщение через функцию С (7) (см. рис. 14.2.2.2)), Эго особенно эффективно, когда растворимость кристаллов достаточно сильно зависит от тем- [c.336]

Рост кристаллов, согласно литературным данным, может определяться различными процессами [15]. Он может лимитироваться диффузией, кинетикой зародышеобразова-ния на гранях, наличием дислокаций и дефектов в кристаллической решетке. При массовой кристаллизации рост кристаллов происходит, как правило, при значительных пересышениях. В реальных условиях, кроме пересыщения, на их рост влияет ряд других факторов. В частности, к ним относятся температура, интенсивность и характер перемешивания раствора, наличие различных примесей, конструкция кристаллизатора и т. п. Все это делает применение теории роста кристаллов Гиббса—Фольмера в реальных условиях затруднительным, поскольку она построена на предпосылках, относящихся в основном к идеальным системам. Так, например, кинетика роста кристаллов, согласно термодинамической теории Гиббса—Фольмера, определяется образованием двухмерных зародышей. Возникновение же последних связывается с величиной максимального изменения свободной энергии системы представляющей собой тот энергетический барьер, преодоление которого необходимо для образования зародыша. В реальных условиях величина определяется не [c.8]

В монографии рассматривается кинетика гетерогенной кристаллизации с трех различных уровней феноменологического, микрокинетического и атомного (молеку-.ггярного). В связи с этим изменяется как теоретическое описание процесса, так и методика эксперимента исследование массовой кристаллизации, изучение морфологии на начальной стадии кристаллизации, численные эксперименты на вычислительных машинах. [c.3]

Во-вторых, зародышеобразование в кинетике осаждения имеет значительно большее значение, чем при росте монокристаллов. При массовой кристаллизации оно протекает в известной мере сложнее и связано с сопутствующими явлениями вторичным заро-дышеобразованием, агломерацией и т. д. Роль зародышеобразования в общем процессе образования твердой фазы возрастает в связи с тем, что оно начинает во многом определять кинетику фазообразования и физико-химические характеристики осадка. [c.14]

Массовой кристаллизацией называют процесс, протекающий в условиях, далеких от кристаллизационного равновесия, при больших и постоянно возобновляемых пересыщениях раствора или переохлаждениях расплава. Продуктом 1массовой кристаллизации является дисперсная структура мелкокристаллических солей с развитой поверхностью и многочисленными активными центрами адсорбции и адгезии. Большое удаление системы от кристаллизационного равновесия обусловливает высокую скорость процесса, что неизбежно приводит к возникновению множества различных дефектов кристал- тической решетки. В свою очередь, образовавшиеся дефекты в значительной мере влияют на кинетику кристаллизации, соосаждение примесей, изменяют химическую активность твердой фазы. Примеси посторонних веществ, в виде растворенных солей или взвесей, существующие в технических растворах, ускоряют рост кристаллов, приводят к изменению их формы, увеличению числа и прочности фазовых контактов. Таким образом, продукт массовой кристаллизации существенно отличается от кристаллов, полученных в условиях, близких к равновесию. [c.45]

При исследовании кинетики кристаллизации деформированных образцов методы, основанные на измерении напряжения и босстанавливаемости, находят наибольшее применение для массовых измерений. Этому способствуют простота методов и возможность длительного термо-статирования деформированных образцов. Метод восстанавливаемости применяют и для оценки способности резин к кристаллизации в заданных условиях температуры, деформации и времени выдержки. Последние измерения стандартизованы как в нашей стране , так и за рубежом. Недостатками метода восстанавливаемости являются необходимость испытания отдельного образца для получения каждой точки кинетической кривой, а также неудобство применения метода для исследования каучуков и сырых резиновых смесей. Разновидностью метода восстанавливаемости является так называемый метод ТН определение температуры, при которой образец, растянутый до определенной степени растяжения е, сократится на заданную величину. Развитие кристаллизации приводит к изменению температурной зависимости сокращения - [c.85]

На пилотной установке производительностью 20 кг1час по исходному раствору проведено исследование Кинетики кристаллизации С2Н2О4. Анализ экспериментальных данных показал, что кристаллы С2Н2О4 растут с убывающей скоростью, причем на скорость процесса зародышеобразования и роста кристаллов наиболее существенное влияние оказывают удельная скорость образования твердой фазы и массовая доля последней в суспензии. Установлено, что замедление скорости роста кристаллов при увеличении их размеров уменьшается цри повышении концентрации твердой фазы в суспензии. Табл. 4, рис. 4, библиогр., 7 назв. [c.169]

Можно рассмотреть два варианта кинетики массообмена между жидкой фазой и атмосферой в ходе направленной кристаллизации [41, с. 148] вариант I, при котором время установления равновесия между жидкой фазой и внешней средой меньше величины ёгпвЦ (где ёгпз — дифференциально малое количество закристаллизовавшегося вещества —массовая скорость кристаллизации), и [c.88]

Показано [103], что кинетика результирующего процесса зависит от соотношения между временем установления соответствующего равновесия (dtp) и временем кристаллизации бесконечно малой порции вещества du, которое равно dU/fn, где / -массовая скорость кристаллизации. Ситуация dtp < dUffm соответствует модели Маделунга [56, с. 55], ситуация dtp > du/fm-модели Бумгарда [56, с. 36]. Мы будем рассматривать процессы, соответствующие второй модели, поскольку при обычных значениях скорости кристаллизации они более вероятны. [c.95]