Technische Universiteit Delft
Kristallisatie
24 september 2002 | 16.00 uur
hr.G.M. Westhoff | ingenieur landbouw- en milieuwetenschappen
promotoren | prof.dr.ir. P.J. Jansens en prof.ir. J. Grievink (beiden fac
TNW)
toeg.prom. | dr.ir. H.J.M. Kramer (UHD- fac OCP)
Design and analysis of suspension crystallisers. Aspects of crystallisation
kinetics and product quality.
Kristallisatie is een oude en algemeen gebruikte scheidingstechniek om een
zuivere vaste stof te scheiden van een oplossing. Hetgeen ondermeer
toegepast wordt tijdens de productie van zout, suiker, kunstmest en
medicijnen. Desondanks zijn er gedurende de kristallisatie verscheidene
operationele problemen. Een belangrijke onderzoeksdoelstelling binnen het
kristallisatieonderzoek is het voorkomen van dergelijke operationele
problemen en het verbeteren van de procesvoering en de productkwaliteit van
industriële kristallisatoren.
Bovendien zijn kristallisatiemodellen vereist voor een betrouwbaar ontwerp
en opschaling van kristallisatoren. Tot nu toe is het ontwerp en opschaling
van kristallisatoren voornamelijk gebaseerd op ervaring en vuistregels. De
opschalingsregels zijn soms onbetrouwbaar, hetgeen gerelateerd is aan het
ontbreken van kennis ten aanzien van relevante kinetische processen, welke
optreden in de kristallisator.
Voor een goed ontwerp, opschaling en optimale procesvoering van
kristallisatoren zijn verfijnde kristallisatiemodellen vereist. Deze
modellen moeten de produktkwaliteit (zoals kristal grootte verdeling en
filtreerbaarheid) en het dynamische gedrag van industriële kristallisatoren
beschrijven, waarbij gebruikt wordt gemaakt van de geometrische afmetingen
van de kristallisator, de procesconditie gegevens en de fysische
eigenschappen van de opgeloste stof en de oplossing.
Het promotieonderzoek beschreven in dit proefschrift is gericht op de
ontwikkeling van een dergelijk voorspellend kristallisatiemodel. Het
onderzoek is uitgevoerd in het kader van het UNIAK-III onderzoeksproject.
UNIAK is een afkorting van Universele Instrumentatie en Automatisering van
Kristallisatoren. Het onderzoeks project is een samenwerkingsverband tussen
de Technische Universiteit Delft, Stichting Technische Wetenschappen en
verscheidene industriële partners.
Het promotieonderzoek heeft zich geconcentreerd op mogelijke verklaringen
voor de waargenomen onnauwkeurigheden in het ontwikkelde voorspellend
kristallisatiemodel, welke ontwikkeld is binnen het UNIAK-III project. Ook
heeft het onderzoek zich gericht op de uitbreiding van het
kristallisatiemodel met betrekking tot produktkwaliteitsaspecten, zoals
filtreerbaarheid van kristalslurries. Het generieke voorspellende
kristallisatiemodel is gevalideerd met behulp van een 2-liter
koelkristallisator, een 75-liter DT kristallisator en een semi-industriële
1100-liter DTB kristallisator. Het kristallisatiemodel bevat alleen twee
modelparameters, welke fysische eigenschappen van het systeem verondersteld
werden zijn. Het is echter gebleken, dat deze model parameters niet
schaalonafhankelijk zijn. Vanuit dit oogpunt is een alternatief
kristalgroeimodel ontwikkeld voor het generieke kristallisatiemodel.
Tevens is een hiërarchische ontwerpprocedure voor kristallisatoren getest en
uitgebreid. Een multi-functionele 75-liter pilot plant kristallisator is
ontworpen en geconstrueerd, waarbij gebruik is gemaakt van deze uitgebreide
hiërarchische ontwerpprocedure.
Voor verder lezen:
* Handbook of industrial crystallization ed. by Allan S. Myerson, 2002
* Crystallization technology handbook ed. by A. Mersmann, 2001
* Crystallization processes, 1998
* Melt crystallization technology by G.F. Arkenbout, 1995
* Industrial crystallization; process simulation analysis and design
by N.S. Tavare, 1995
Maarten van der Sanden
Wetenschapsvoorlichter
Communicatie & Marketing Groep / TU Delft
tel.: 015 2785454
fax.: 015 2781855
GSM: 06 20408176