DE3102317C2 - - Google Patents
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- DE3102317C2 DE3102317C2 DE19813102317 DE3102317A DE3102317C2 DE 3102317 C2 DE3102317 C2 DE 3102317C2 DE 19813102317 DE19813102317 DE 19813102317 DE 3102317 A DE3102317 A DE 3102317A DE 3102317 C2 DE3102317 C2 DE 3102317C2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D9/00—Crystallisation
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
Gemäß dem Stand der Technik wird die Übertragung von
Lösungskristallisationen aus dem Labormaßstab in den
technischen Maßstab (sogenanntes scaling-up) so vorgenommen,
daß Lösungskristallisationsprozesse empirisch
übertragen werden. Neben aufwendigen und kostspieligen
Versuchen auf mehreren Übertragungsstufen
(Labor, technikum, Betrieb) sind auch im technischen
Maßstab noch Messungen und Optimierungen nötig, da
die Ergebnisse aus dem kleineren Maßstab nicht ohne
weiteres auf den vergrößerten Maßstab übertragen werden
können.
Aus J. W. Mullin, Crystallisation, Butterworths,
London (1972), S. 364-366 und aus Kirk-Othmer, Encyclopedia
of Chemical Technology, John Wiley, New York,
Band 7 (1979), S. 271-273 ist bekannt, daß die Maßstabsvergrößerung
von Kristallisatoren schwieriger ist
als bei jeder anderen verfahrenstechnischen Operation. Von W. C. Saeman,
Ind. Engng. Chem. 8 (1961), S. 612 ff wird ausgeführt,
daß das scaling-up selbst eine entscheidende Variable
ist.
Die vorgenannten Literaturstellen J. W. Mullin und
Kirk-Othmer zeigen ferner, daß eine Maßstabsvergrößerung
allein unter Beibehaltung der geometrischen Ähnlichkeit
nicht erfolgen kann und ebenso eine Maßstabsvergrößerung
unter Beibehaltung dimensionsloser Kennzahlen,
wie Reynolds-Zahl, Froude-Zahl und Newton-Zahl
nicht zum Erfolg führt. Außerdem würden sich dabei
unaufhebbare Widersprüche ergeben, da z. B. die Reynolds-
Zahl und die Froude-Zahl bei Maßstabsvergrößerungen
nicht gleichzeitig konstant gehalten werden können.
Gemäß M. A. Larson, Chem.-Engng. (1978), S. 102 ff sind
ein mathematisches Modell und eine Hochrechnung zur Maßstabsübertragung
bei Kristallisationsprozessen entwickelt
worden. Dieses Verfahren erweist sich in der
Praxis jedoch als zu kompliziert, da die Kristallisationskinetik,
insbesondere die sekundäre Keimbildung,
in ihren hydrodynamischen Abhängigkeiten, wenn überhaupt,
nur sehr schwierig korrekt erfaßt werden kann. Es
ist deshalb nicht verwunderlich, daß noch keine im
technischen Maßstab durchgeführte Kristallisation
bekannt geworden ist, bei der dieses Modell mit Erfolg
angewendet worden wäre. Der Autor selbst führt
aus, daß die Auslegung jedes Kristallisationsprozesses
sowohl einen gewissen Anteil an Wissenschaft
als auch an fachmännischen Können beinhaltet. Schon alleine daraus
geht hervor, daß das beschriebene Modell nicht
generell angewendet werden kann.
J. Garside und M. B. Shah, Ind. Eng. Chem. Proc. Des. Dev. 19
(1980), S. 509 weisen darauf hin, daß eine Maßstabsvergrößerung
bei Kristallisationen auf der Basis literaturbekannter
kinetischer Daten nicht möglich ist,
weil bisher nur wenige und praxisferne Systeme
untersucht wurden und die fluiddynamischen Beeinflussungen
zu wenig erforscht und bekannt sind.
Von R. C. Bennett et al., Chem. Eng. Prog. (1973), S.
93 wird aufgrund theoretischer Überlegungen vorgeschlagen,
den Quotienten
als Kriterium bei der Maßstabsvergrößerung von Kristallisationen
zu verwenden. Angaben bezüglich der
Größenordnung möglicher Maßstabsvergrößerungen und bezüglich
der Abweichungen, insbesondere in der Korngröße
des Kristallisates, werden nicht gemacht.
Ein anderes Kriterium für die Maßstabsvergrößerung
von Kristallisatoren, die konstante Rührerumfangsgeschwindigkeit,
wird von J. R. Bourne und H. Hungerbühler,
Trans. Inst. Chem. Eng. 58 (1980), S. 51 angegeben.
Dieses Kriterium kann bei Kristallisationen
im technischen Maßstab jedoch nicht angewendet werden,
da so geringe Rührerdrehzahlen eingestellt werden
müßten, daß die erforderliche Mindestrührerdrehzahl
unterschritten werden müßte. Die Messungen der
Autoren beziehen sich auf Leitrohrkristallisatoren mit
Volumina von 1,67 und 42 l, was weit unterhalb des
technisch interessanten Bereiches liegt.
Schließlich beschreiben W. F. Beer und A. B. Mersmann,
Synopse abgedruckt in Chem.-Ing. -Techn. 52 (1980), S.
533 (vollständiges Manuskript MS 809/80, 34 Seiten)
diskontinuierliche Experimente mit wäßrigen Lösungen
von Kaliumchlorid in gekühlten Leitrohrkristallisatoren
mit Betriebsinhalten von 6 bis 180 l. Die Versuche
zeigen, daß bei diesem System unter festgelegten
physikalischen Randbedingungen der mittlere Korndurchmesser
des Kristallisates, der mit steigender
Rührintensität abnimmt, für die untersuchten verschieden
großen Kristallisatoren gemeinsam über der
massebezogenen dissipierten Leistung dargestellt und
diese als geeignetes Kriterium zur Maßstabsübertragung
der sekundären Keimbildungsrate herangezogen werden
kann. Die Versuche erstrecken sich allerdings nicht auf
Kristallisatoren von technischen Ausmaßen, vielmehr
wird bei solchen eine Vergrößerung des Kristallisates
erwartet. Dies steht im Einklang mit Untersuchungen
von W.-D. Einenkel, Chem.-Ing.-Techn. 51 (1979),
S. 701-702.
Beer und Mersmann (s. vollständiges Manuskript Seite 26)
zeigen ferner, daß sich bei der Maßstabsvergrößerung der
für eine gleiche Feststoffverteilung erforderliche
massebezogene Leistungseintrag verringert, also im
größeren Maßstab der gleiche Suspendierzustand bei geringerem
massebezogenen Leistungseintrag erreicht wird.
Das bedeutet aber, daß im größeren Maßstab wegen der
geringeren mechanischen Belastung des Kristallisates
dessen mittlerer Korndurchmesser steigt. Dies wird durch
die Abbildung 23 auf Seite 27 des vollständigen
Manuskriptes verdeutlicht.
Beer und Mersmann geben also kein generell anwendbares
Kriterium für die Maßstabsübertragung von Kristallisationen
in technische Größenordnungen an, die gegebenen
Daten sind vielmehr auf kleine Kristallisatoren,
ein spezielles Reinstoffsystem, niedrige Abkühlraten
und einen speziellen Kristallisatortyp beschränkt.
Außerdem wird in dieser Literaturstelle betont (s. Seite
30 des vollständigen Manuskriptes), daß der Feststoffgehalt
auf ca. 1 Vol.-% beschränkt ist und die Frage nach dem
Einfluß des Feststoffgehaltes auf die Keimbildungsrate,
also auf den mittleren Korndurchmesser des Kristallisats,
offen bleibt.
Zusammenfassend ist also festzustellen, daß bisher kein
allgemein anwendbares Verfahren gefunden worden ist,
mit dem Maßstabsvergrößerungen von Kristallisationen
in technisch interessante Größenordnungen vorgenommen
werden können.
Es wurde nun überraschend ein Verfahren zur Maßstabsvergrößerung
von Kristallisationen aus Lösungen im Labormaßstab
in den technischen Maßstab unter Einsatz eines
mit einem Rührer versehenen Kristallisationsgefäßes
gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist,
- - daß man die qualitative und quantitative Zusammensetzung der homogenen Ausgangslösung, den Feststoffgehalt nach Einstellung der Kristallisationsbedingungen, die Kristallisationstemperatur und bei diskontinuierlicher Arbeitsweise Ausmaß und Geschwindigkeit der Abkühlung und/oder Verdampfungsdauer bzw. Verdampfungsgeschwindigkeit und bei kontinuierlicher Arbeitsweise die Verweilzeit konstant in einem dem Laborkristallisator geometrisch ähnlichen technischen Kristallisator hält
- - und an im Labormaßstab und im technischen Maßstab die gleiche Art der Lösungskristallisation und den gleichen Rührer verwendet
- - und man die volumenbezogene Rührleistung im Laborkristallisator und im geometrisch ähnlichen technischen Kristallisator konstant im Bereich 0,01 bis 0,5 W/l hält.
Wenn man erfindungsgemäß eine Kristallisation aus
einer Lösung, im folgenden als Lösungskristallisation
bezeichnet, im technischen Maßstab durchführen will, so
ermittelt man zunächst im Labormaßstab geeignete physikalische
und technische Randbedingungen, bei denen im
Labormaßstab ein Kristallisat brauchbarer Korngröße erhalten
wird. Labormaßstab bedeutet hier und im folgenden
den Einsatz von Kristallisatoren mit einem Betriebsinhalt
im Bereich von 3 bis 10 l. Die
physikalischen und technischen Randbedingungen, die
Labormaßstab zu ermitteln sind, sind
- - qualitative und quantitative Zusammensetzung der homogenen Ausgangslösung
- - Feststoffgehalt nach Einstellung der Kristallisa tionsbedingungen
- - Kristallisationstemperatur
- - bei diskontinuierlicher Arbeitsweise: Ausmaß und Geschwindigkeit der Abkühlung und/oder Verdampfungsdauer bzw. Verdampfungsgeschwindigkeit (beispielsweise in l/h pro l Betriebsinhalt)
- - bei kontinuierlicher Arbeitsweise: Verweilzeit
- - Art der Lösungskristallisation
- - Rührer.
Hinsichtlich der qualitativen und quantitativen Zusammensetzung
der homogenen Ausgangslösung ist das
erfindungsgemäße Verfahren keinen Beschränkungen unterworfen.
Es kann auf die Lösungskristallisation
beliebiger Stoffe aus beliebigen Lösungsmitteln angewendet
werden, beispielsweise auf die Kristallisation
anorganischer Verbindungen, insbesondere Salze,
aus wäßrigen Lösungen, auf die Kristallisation organischer
Verbindungen aus organischen Lösungsmitteln
oder Wasser und auf alle anderen Lösungskristallisationen.
Der Feststoffgehalt nach Einstellung der Kristallisationsbedingungen
kann beim erfindungsgemäßen Verfahren
in weiten Grenzen variiert werden. Im allgemeinen liegt
er im Bereich von 5 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich
10 bis 50 Gew.-%, jeweils definiert als g
Feststoff pro 100 g Suspension.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf bestimmte
Bereiche hinsichtlich der Kristallisationstemperatur
beschränkt, jedoch ist die Kristallisationstemperatur
vom jeweiligen Kristallisationsproblem abhängig. Wesentlich
ist nur, daß man die Kristallisationstemperaturen
beim erfindungsgemäßen Verfahren im Labormaßstab
und im technischem Maßstab konstant hält.
Wird das erfindungsgemäße Verfahren diskontinuierlich
betrieben, so kann das Ausmaß und die Geschwindigkeit
der Abkühlung und/oder der Verdampfung von Lösungsmitteln
ebenfalls in weiten Grenzen variiert werden,
wobei für das jeweilige Kristallisationsproblem die
geeigneten Werte im Labormaßstab festzulegen oder
aufzufinden sind. Beispielsweise sind Abkühlraten
im Bereich von 2 bis 80 K/h (Grad Kelvin pro Stunde),
vorzugsweise 5 bis 40 K/h, anwendbar. Die Abkühlung
kann dabei so erfolgen, daß die Temperatur pro Zeiteinheit
um jeweils den gleichen Betrag sinkt, das
Temperaturprofil kann in Abhängigkeit von der Zeit
jedoch auch beliebig gestaltet sein.
Beispielsweise kann man erfindungsgemäß diskontinuierliche
Kühlungs- oder Vakuumkühlungskristallisationen
durchführen, indem man im Labormaßstab und im
technischen Maßstab die Abkühlrate im Bereich von
2 bis 80 k/h, vorzugsweise 5 bis 40 K/h, konstant
hält.
Wird das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich
betrieben, so kann die Verweilzeit ebenfalls in weiten
Grenzen schwanken, wobei geeignete Verweilzeiten
im Labormaßstab festzulegen oder aufzufinden
sind.
Die Art der Lösungskristallisation kann beim erfindungsgemäßen
Verfahren frei gewählt werden. So kann es
beispielsweise auf Kühlungs-, Vakuumkühlungs-
oder Verdampfungskristallisationen angewendet werden,
die sowohl kontinuierlich, als auch diskontinuierlich
oder im semi-batch-Verfahren durchgeführt werden können.
Wesentlich ist, daß erfindungsgemäß im Labormaßstab
und im technischen Maßstab die gleiche Art
der Lösungskristallisation angewendet wird.
Der Rührer kann beim erfindungsgemäßen Verfahren
frei gewählt werden. Beispielsweise können alle bei
Lösungskristallisationen üblichen Rührer, z. B. Propellerrührer
mit Leitrohr und Strombrechern, eingesetzt
werden, aber auch andere hauptsächlich eine
axiale Flüssigkeitsströmung bewirkende Rührer, wie
Propellerrührer ohne Einsätze, Schaufelrührer, MIG-
Rührer, Wendelrührer und Rührer des DAT-Systems oder
hauptsächlich eine radiale bzw. tangentiale Flüssigkeitsströmung
bewirkende Rührer, wie Scheibenrührer,
Impeller-Rührer, Kreuzbalkenrührer, Gitterrührer,
Blattrührer und Ankerrührer. Welcher Rührer für ein
gegebenes Kristallisationsproblem am besten geeignet
ist, ist im Labormaßstab zu ermitteln, wobei vorzugsweise
eine möglichst geringe mechanische Beanspruchung
des Kristallisates anzustreben ist (zur
Vermeidung von Makroabrieb und Optimierung von
Mikroabrieb). Wesentlich ist, daß erfindungsgemäß
im Labormaßstab und im technischen Maßstab der gleiche
Rührer eingesetzt wird.
Wenn alle diese physikalischen und technischen Randbedingungen
im Labormaßstab so festgelegt bzw. aufgefunden
worden sind, daß ein Kristallisat von optimaler
Korngröße anfällt, so wird die volumenbezogene Rührleistung
ermittelt. Dies kann durch entsprechende
Messungen geschehen oder nach einer bekannten Gleichung
aus Stoffwerten, wie Dichte und Viskosität, und aus
Rührerdaten, wie Rührerdrehzahl, Rührerdurchmesser und
Leistungskennzahl, durch Berechnung (s. hierzu
M. Zlokarnik, Ullmann, Enzyklopädie der technischen
Chemie, Verlag Chemie, Weinheim, Band 2 (1972),
Seiten 259 ff). Im allgemeinen wird sich dabei eine
volumenbezogene Rührleistung im Bereich von 0,01
bis 0,5 W/l (Watt pro Liter gerührte Lösung bzw.
Suspension) ergeben. Sollte dies nicht der
Fall sein, so wird durch Variation der
physikalischen nd technischen Randbedingungen im Labormaßstab
dafür gesorgt, daß bei einer volumenbezogenen
Rührleistung im angegebenen Bereich gearbeitet
werden kann. Bevorzugt beträgt die volumenbezogene
Rührleistung 0,01 bis 0,1 W/l. Zu beachten
ist dabei, daß sich die volumenbezogene Rührleistung
in allen Fällen hinsichtlich des Volumens auf die
gerührte Lösung bzw. Suspension bezieht und nicht
etwa auf das Volumen des Kristallisators.
Nachdem man für eine gegebene Kristallisation wie
vorstehend beschrieben im Labormaßstab sowohl die
physikalischen und technischen Randbedingungen als
auch die volumenbezogene Rührleistung ermittelt hat,
kann diese Kristallisation erfindungsgemäß im
technischen Maßstab auf sehr einfache Weise durchgeführt
werden. Hierzu verwendet man erfindungsgemäß einen
technischen Kristallisator, der geometrisch dem
jeweils verwendeten Laborkristallisator ähnlich ist,
d. h. hinsichtlich der Form des Behälters, der Einsätze
und des Rührers nicht wesentlch abweicht. Diesen
technischen Kristallisator betreibt man mit einer
gleichen oder ähnlichen volumenbezogenen Rührleistung
und bei gegenüber dem Labormaßstab konstant gehaltenen
oder nicht wesentlich veränderten sonstigen physikalischen
und technischen Randbedingungen. Je weniger
die geometrischen Formen, die volumenbezogene Rührleistung
und die sonstigen physikalischen und technischen
Randbedingungen im Labormaßstab und im technischen
Maßstab voneinander abweichen, desto besser ist die
Übereinstimmung der Kristallisate im Labormaßstab
und im technischen Maßstab, insbesondere hinsichtlich
der mittleren Korngröße und der Korngrößenverteilung.
Kleinere Abweichungen bei den geometrischen Formen,
der volumenbezogenen Rührleistung und/oder der sonstigen
physikalischen und technischen Randbedingungen
beeinträchtigen jedoch im allgemeinen das erfindungsgemäße
Verfahren nicht sehr wesentlich.
Beispielsweise führt man das erfindungsgemäße Verfahren
also so durch, daß man im Labormaßstab und
im technischen Maßstab als sonstige physikalische
und technische Randbedingungen die qualitative und
quantitative Zusamensetzung der homogenen Ausgangslösung,
den Feststoffgehalt nach Einstellung der Kristallisationsbedingungen,
die Kristallisationstemperatur und bei
diskontinuierlicher Arbeitsweise Ausmaß und Geschwindigkeit
der Abkühlung und/oder die Verdampfungsdauer
bzw. Verdampfungsgeschwindigkeit und bei
kontinuierlicher Arbeitsweise die Verweilzeit konstant
hält oder nicht wesentlich ändert und im Labormaßstab
und im technischen Maßstab die gleiche Art
der Lösungskristallisation und den gleichen Rührer anwendet.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Maßstabsvergrößerungen
bei Kristallisationenen aus dem Labor-
in den technischen Maßstab in einfacher Weise
optimal durchgeführt werden. Die für die technische
Kristallisation eingesetzten Kristallisatoren können
dabei beispielsweise um einen Maßstabsfaktor von 10
bis 10 000 größer sein als der Laborkristallisator.
Damit ist es möglich in einem Schritt Laborkristallisationen
in eine betriebliche Größenordnung zu übertragen,
ohne umfangreiche Technikumsversuche, Berechnungen
und Überprüfungen vornehmen zu müssen.
Die Korngröße des Kristallisates ändert sich beim
erfindungsgemäßen Verfahren beim Übergang vom Labor-
zum Betriebsmaßstab im allgemeinen höchstens um ±20%,
häufig um wesentlich weniger.
Es ist ausgesprochen überraschend, daß es mit den
erfindungsgemäßen Maßnahmen, unter besonderer Berücksichtigung
des Kriteriums "volumenbezogene Rührleistung",
gelingt, technische Kristallisationen in so einfacher
Weise durchzuführen, da bisher ein solch allgemein anwendbares
Kriterium nicht vorhanden war und im Hinblick
auf die vorgenannte Literaturstelle Einenkel mit
einer Kornvergrößerung bei der Maßstabsvergrößerung
von Kristallisationen bis in betriebliche Größenordnungen
bei konstantem massebezogenem Leistungseintrag
gerechnet werden mußte. Das erfindungsgemäße Verfahren
weist erhebliche Kostenvorteile auf, weil damit
erstmals direkt aus Laborversuchen eine Vergrößerung
auf den Betriebsmaßstab erfolgen kann und kostenintensive
Technikumsversuche entfallen.
Die diskontinuierliche Vakuumkühlungskristallisation
von FeSO₄ · 7 H₂O aus wäßriger schwefelsaurer Lösung
wurde in einem Laborkristallisator mit einem Betriebsinhalt
von 3,2 l durchgeführt. Mit einer Abkühlrate
von 11 K/h wurde die Temperatur der Lösung von
50°C auf 12°C gesenkt. Die volumenbezogene Rührleistung
des eingesetzten Propellerrührers ohne Leitrohr
lag bei 0,04 W/l. Der Feststoffgehalt der Suspension
betrug nach Einstellung der Kristallisationsbedingungen
20,1 Gew.-%. Durch Siebanalyse (Rückstand
=36,8%, RRSB-Beziehung, siehe Winnacker-Küchler,
Chemische Technologie, Carl Hanser Verlag München,
Band 7 (1975), S. 20 ff. und G. Matz, Kristallisation,
Springer Verlag Berlin (1969), S. 199 ff.) wurde der
mittlere Korndurchmesser des Kristallisates bestimmt,
er belief sich auf 425 µm.
Im geometrisch ähnlichen Betriebsvakuumkristallisator
mit einem Betriebsinhalt von 25 m³ wurde bei einem
Maßstabsvergrößerungsfaktor von 7810 durch Konstanthalten
der volumenbezogenen Rührleistung und der
anderen physikalischen und technischen Randbedingungen
ein mittlerer Korndurchmesser des Kristallisates von
450 µm erhalten.
Der relative Fehler des mittleren Korndurchmessers
beim scaling-up nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
lag also bei ca. 6%.
Die in Beispiel 1 beschriebene Kristallisation in einem
Laborkristallisator wurde wiederholt, wobei die volumenbezogene
Rührerleistung von 0,04 W/l auf 0,1 W/l erhöht
und alle anderen Parameter konstant gehalten wurden.
Der mittlere Korndurchmesser ergab sich zu 270 µm. Diese
erhebliche Abweichung zeigt den Einfluß der volumenbezogenen
Rührleistung auf die Korngröße des Kristallisats.
Die diskontinuierliche Kühlungskristallisation von
Anthrachinon aus Nitrobenzol wurde in einem Laborkristallisator
mit einem Betriebsinhalt von 3,5 l
durchgeführt. Mit einer Abkühlrate von 20 K/h wurde
die Temperatur der Lösung von 140°C auf 35°C gesenkt.
Die volumenbezogene Rührerleistung des eingesetzten
Ankerrührers lag bei 0,10 W/l. Der Feststoffgehalt
der Suspension betrug nach Einstellung der Kristallisationsbedingungen
12,9 Gew.-%. Durch Auszählen der
nadelförmigen Kristalle unter dem Mikroskop wurde
der mittlere Korndurchmesser bestimmt, der sich auf
700 µm belief.
Im geometrisch ähnlichen Betriebskristallisator mit
einem Betriebsinhalt von 7,5 m³ wurde bei einem Maßstabsvergrößerungsfaktor
von 2140 durch Konstanthalten
der volumenbezogenen Rührleistung und der anderen
physikalischen und technischen Randbedingungen
Anthrachinon mit einem mittleren Korndurchmesser von
750 µm erhalten.
Der relative Fehler des mittleren Korndurchmessers
beim scaling-up nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
lag bei ca. 7%.
Die diskontinuierliche Kühlungskristallisation von
Natriumdichromat (Na₂Cr₂O₇ · 2H₂O) aus Wasser wurde
in einem Laborkristallisator mit einem Betriebsinhalt
von 3,8 l durchgeführt. Mit einer Abkühlrate
von 10 K/h wurde die Temperatur der Lösung von
130°C auf 40°C gesenkt. Die volumenbezogene Rührerleistung
des eingesetzten Kreuzbalkenrührers lag bei
0,044 W/l. Der Feststoffgehalt der Suspension betrug
nach Einstellung der Kristallisationsbedingungen
40,2 Gew.-%. Der durch Auszählen der nadelförmigen
Kristalle unter dem Mikroskop bestimmte mittlere
Korndurchmesser belief sich auf 2700 µm.
Im geometrisch ähnlichen Betriebskristallisator mit
einem Betriebsinhalt von 25 m³ wurde bei einem Maßstabsvergrößerungsfaktor
von 6580 durch Konstanthalten
der volumenbezogenen Rührleistung und der anderen
physikalischen und technischen Randbedingungen ein
mittlerer Korndurchmesser von 3200 µm erhalten.
Der relative Fehler des mittleren Korndurchmessers
beim scaling-up lag also bei ca. 19%.
Claims (6)
1. Verfahren zur Maßstabsvergrößerung von Kristallisationen
aus Lösungen im Labormaßstab in den technischen Maßstab
unter Einsatz eines mit einem Rührer versehenen Kristallisationsgefäßes,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß man die qualitative und quantitative Zusammensetzung der homogenen Ausgangslösung, den Feststoffgehalt nach Einstellung der Kristallisationsbedingungen, die Kristallisationstemperatur und bei diskontinuierlicher Arbeitsweise Ausmaß und Geschwindigkeit der Abkühlung und/oder Verdampfungsdauer bzw. Verdampfungsgeschwindigkeit und bei kontinuierlicher Arbeitsweise die Verweilzeit konstant in einem Laborkristallisator geometrisch ähnlichen technischen Kristallisator hält
- - und man im Labormaßstab und im technischen Maßstab die gleiche Art der Lösungskristallisation und den gleichen Rührer verwendet
- - und man die volumenbezogene Rührleistung im Laborkristallisator und im geometrisch ähnlichen technischen Kristallisator konstant im Bereich 0,01 bis 0,5 W/l hält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man
die volumenbezogene Rührleistung im Bereich 0,01 bis 0,1 W/l
(Watt pro Liter gerührte Lösung bzw. Suspension) konstant
hält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet,
daß man es auf eine Kühlungs-, Vakuumkühlungs- oder
Verdampfungskristallisation anwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Feststoffgehalt nach Einstellung der Kristallisationsbedingungen
im Bereich von 5 bis 70 Gew.-%, definiert als g
Feststoff pro 100 g Suspension liegt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß man bei einer diskontinuierlichen Kühlungs- oder
Vakuumkühlungskristallisation im Labormaßstab und im
technischen Maßstab die gleiche oder nur eine unwesentlich
geänderte Abkühlrate im Bereich von 2 bis 80 K/h
einhält.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Labormaßstab Kristallisatoren mit 3 bis 10 l
Betriebsinhalt umfaßt und der technische Maßstab um den
Faktor 10 bis 10 000 größer ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19813102317 DE3102317A1 (de) | 1981-01-24 | 1981-01-24 | Verfahren zur loesungskristallisation im technischen massstab |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19813102317 DE3102317A1 (de) | 1981-01-24 | 1981-01-24 | Verfahren zur loesungskristallisation im technischen massstab |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE3102317A1 DE3102317A1 (de) | 1982-08-12 |
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ID=6123275
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19813102317 Granted DE3102317A1 (de) | 1981-01-24 | 1981-01-24 | Verfahren zur loesungskristallisation im technischen massstab |
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Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3527200A1 (de) * | 1985-07-30 | 1987-03-19 | Horst Dipl Ing Hommel | Verfahren zum herstellen von sphaerolitischem kristallisat hoher schuett- und packungsdichte, insbesondere von kugelig kristallisiertem nitroguanidin |
DE3827455A1 (de) * | 1988-08-12 | 1990-02-15 | Bayer Ag | Verfahren zur stofftrennung durch kuehlkristallisation |
US6550960B2 (en) | 2000-10-11 | 2003-04-22 | The Procter & Gamble Company | Apparatus for in-line mixing and process of making such apparatus |
-
1981
- 1981-01-24 DE DE19813102317 patent/DE3102317A1/de active Granted
Also Published As
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