Kristallisatieprocessen
11 november 2002 | 10.30 uur
hr. A. ten Cate | scheikundig ingenieur.
promotoren | Prof.dr.ir. H.E.A. van den Akker (fac TNW) en prof.dr.ir. G.M.
van Rosmalen (em. (2001) hgl. fac OCP)
Turbulence and particle dynamics in dense crystal slurries.
In industriële kristallisatieprocessen worden kristallen geproduceerd in een
dichte slurrie die onder turbulente omstandigheden in het vat wordt
rondgepompt. Door de turbulente stroming botsen de kristallen met het vat,
de roerder of met elkaar. Als gevolg van deze botsingen kunnen
kristalfragmenten afbreken die tot nieuwe kristallen uit kunnen groeien
(secundaire nucleatie). Dit proces kan een sterke invloed op de dynamische
eigenschappen en daardoor op het opschalings gedrag van het
kristallisatieproces hebben. Het doel van dit proefschrift was om aan de
hand van directe simulatie van een turbulente suspensie het mechanisme van
breuk en secundaire nucleatie ten gevolge van kristal-kristal botsingen in
een turbulent stromingsveld te bestuderen.
Om een beeld van de turbulente eigenschappen van de stroming in een typisch
kristallisatie proces te krijgen is er een large-eddy simulatie van een 1100
l proef-schaal kristallisator gedaan.
Op basis van het rooster-Boltzmann schema is er een code ontwikkeld om
directe simulatie van turbulente suspensies uit te voeren. In deze
simulaties wordt de stroming rondom de deeltjes in detail gesimuleerd.
Gecontroleerde turbulente stroming wordt gegenereerd door aan de stroming
een fluctuerende kracht op te leggen.
De numerieke methode is gevalideerd door simulaties van een enkel vallend
deeltje in een doos te vergelijken met identieke
particle-imaging-velocimetry experimenten.
Turbulente suspensie simulaties zijn uitgevoerd met 2 tot 10 vol % deeltjes.
Hiermee is de invloed van de deeltjes op het turbulente energie-spectrum en
het gedrag van de deeltjes in het turbulente stromingsveld bestudeerd. De
beweging van de deeltjes in het turbulente stromingsveld is gebruikt om een
afschatting van de kans op kristal breuk door deeltjes-deeltjes botsingen te
maken.
Voor verder lezen:
* Slurry flow; principles and practice, 1991
* Variable density fluid turbulence by P. Chassaing... , 2002
* An informal introduction to turbulence by Arkady Tsinober, 2001
* Handbook of industrial crystallization ed. by Allan S. Myerson, 2002
Technische Universiteit Delft