PL238743B1

PL238743B1 - Pulsed crystallizer

Info

Publication number: PL238743B1
Application number: PL425186A
Authority: PL
Inventors: Piotr Maria Synowiec; Jan Thullie
Original assignee: Politechnika Slaska Im Wincent
Priority date: 2018-04-11
Filing date: 2018-04-11
Publication date: 2021-09-27
Also published as: PL425186A1

Abstract

Krystalizator impulsowy wykonany w formie zbiornika, wewnątrz którego umieszczona jest strumienica pionowa, charakteryzuje się tym, że strumienica (1) wyposażona jest w iglicę (2) sterowaną zewnętrznie, której zmiana położenia dokonywana jest skokowo z częstotliwością w granicach 0,5 Hz do 0,001 Hz, przy czym czas odpowiadający maksymalnej wydajności strumienicy jest dłuższy, korzystnie dwukrotnie od czasu odpowiadającego minimalnej wydajności strumienicy (1).The impulse crystallizer made in the form of a tank with a vertical ejector inside is characterized by the fact that the ejector (1) is equipped with an externally controlled needle (2), whose position change is made stepwise with a frequency of 0.5 Hz to 0.001 Hz , wherein the time corresponding to the maximum efficiency of the ejector is longer, preferably twice as long as the time corresponding to the minimum efficiency of the ejector (1).

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób pracy krystalizatora impulsowego, mającego zastosowanie do uzyskania monodyspersyjnego rozkładu wielkości kryształów, do krystalizacji z reakcją chemiczną, wykorzystywany w szeroko pojętej inżynierii procesowej.The subject of the invention is a method of operation of a pulse crystallizer, applicable to obtaining a monodisperse crystal size distribution, for crystallization with a chemical reaction, used in broadly understood process engineering.

Z literatury przedmiotu znane są rozwiązania mieszalnika z centralnie umieszczoną strumienicą cieczową ( Synowiec P.M., Krystalizacja przemysłowa z roztworu, WNT Warszawa 2008), przy czym znane są rozwiązania z klasyfikacją hydrauliczną lub bez klasyfikacji hydraulicznej. Rozwiązanie to posiada bardzo wąski zakres parametrów pracy, ograniczony występowaniem efektu Venturiego.From the literature on the subject, mixer solutions with a centrally located liquid ejector are known (Synowiec P.M., Industrial crystallization from solution, WNT Warsaw 2008), while solutions with or without hydraulic classification are known. This solution has a very narrow range of operating parameters, limited by the Venturi effect.

Z polskich opisów patentowych PL98137, PL 156838 znane są rozwiązania krystalizatora wykonanego jako zbiornik, w którym centralnie umieszczona jest pionowa strumienica. Krystalizatory te pracują w stanie stacjonarnym. Oznacza to, że parametry procesu utrzymują wartości stałe w trakcie jego przedbiegu.Polish patents PL98137, PL 156838 describe a crystallizer designed as a reservoir with a centrally located vertical ejector. These crystallizers work in a steady state. This means that the process parameters maintain constant values during the course of the process.

Ponadto znane jest również rozwiązanie strumienicy o regulowanej wydajności PL99907, w której wydajność regulowana jest przesuwną iglicą. Rozwiązanie to umożliwia płynne przejście od minimalnej do maksymalnej wydajności.Moreover, the PL99907 ejector with adjustable efficiency is also known, in which the efficiency is regulated by a sliding needle. This solution enables a smooth transition from minimum to maximum performance.

Znane są metody poprawy wydajności reaktorów chemicznych przez celowe prowadzenie procesu w stanach nieustalonych (J. Thullie Przem. Chem., 2005. 84, (6), 418-421).Methods of improving the efficiency of chemical reactors by targeted transient operation are known (J. Thullie Ind. Chem., 2005, 84, (6), 418-421).

Celem wynalazku jest uzyskanie monodyspersyjnego rozkładu wielkości kryształów.The object of the invention is to obtain a monodisperse crystal size distribution.

Cel ten osiągnięto w znacznym zakresie przez prowadzenie procesu krystalizacji w stanie nieustalonym.This goal was largely achieved by operating the crystallization process in a transient state.

Sposób pracy krystalizatora impulsowego wykonanego w formie zbiornika, z umieszczoną wewnątrz strumienicą pionową polega na tym, że dokonuje się skokowo zmiany położenia iglicy sterowanej zewnętrznie, w którą wyposażona jest strumienica, z częstotliwością w granicach 0,5 Hz do 0,001 Hz, przy czym czas ustawienia iglicy w położeniu odpowiadającym maksymalnej i minimalnej wydajności strumienicy jest dłuższy, korzystnie dwukrotnie od czasu odpowiadającego minimalnej wydajności strumienicy.The method of operation of an impulse crystallizer made in the form of a tank with a vertical ejector placed inside is based on the fact that the position of the externally controlled spike with which the ejector is equipped is changed in steps, with a frequency within 0.5 Hz to 0.001 Hz, with the setting time the needle in the position corresponding to the maximum and minimum efficiency of the ejector is longer, preferably twice the time corresponding to the minimum efficiency of the ejector.

Zaletą rozwiązanie jest prostota konstrukcji oraz możliwość pełnej automatyzacji.The advantage of the solution is the simplicity of construction and the possibility of full automation.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia zbiornik z zamontowaną pionową strumienicą.The subject of the invention is presented in an embodiment in the drawing, which shows a tank with a vertical ejector installed.

Sposób pracy krystalizatora impulsowego zawierającego strumienicę cieczową (1) znajdującą się w aparacie (3), w którym odbywa się proces krystalizacji. Strumienica cieczowa (1) wyposażona jest w ruchomą iglicę (2) sterowaną zewnętrznie, której zmiana położenia dokonywana jest skokowo z częstotliwością w granicach 0,5 Hz do 0,001 Hz. Czas odpowiadający maksymalnej wydajności strumienicy cieczowej (1) jest dłuższy, korzystnie dwukrotnie od czasu odpowiadającego minimalnej wydajności strumienicy (1).The method of operation of a pulse crystallizer containing a liquid ejector (1) located in the apparatus (3) in which the crystallization process takes place. The fluid ejector (1) is equipped with a movable needle (2) controlled externally, the change of position of which is made in steps with a frequency within 0.5 Hz to 0.001 Hz. The time corresponding to the maximum efficiency of the liquid ejector (1) is longer, preferably twice the time corresponding to the minimum efficiency of the ejector (1).

W proponowanym rozwiązaniu krystalizator pracuje w stanie niestacjonarnym uzyskiwanym przez zmianę położenia iglicy (2) w czasie pracy. Zmiana położenia dokonywana jest pomiędzy dwoma punktami granicznymi określonymi przez górne oraz dolne położenie iglicy (2). W każdym z tych położeń iglica (2) pozostaje przez ściśle określony przedział czasowy. Oba przedziały czasowe stanowią jeden czas cyklu. Czas cyklu powtarzany jest wielokrotnie, a jego długość ograniczona jest jednostronnie przez szybkość przełączeń położenia iglicy (2) za pomocą urządzenia elektromagnetycznego sterującego iglicą. W obu punktach granicznych położenia iglicy (2) występuje efekt Venturiego. Iglica (2) jest cyklicznie przestawiana pomiędzy punktami granicznymi, tak że iglica (2) znajduje się zawsze w jednym z dwóch wybranych położeń odpowiadających punktom granicznym, przy czym czas pracy strumienicy przy wyższej wydajności jest zawsze dłuższy korzystnie dwukrotnie od czasu pracy przy niższej wydajności. Pełny cykl pracy strumienicy (1) składa się z czasu pozostawania iglicy (2) w położeniu górnym i czasu pozostawania iglicy (2) w położeniu dolnym, przy czym czas przesunięcia iglicy (2) pomiędzy punktami granicznymi jest pomijalnie mały. Dzięki temu uzyskuje się pulsacje przepływu, które mają korzystny wpływ na kinetykę procesu krystalizacji z reakcją chemiczną w całym zbiorniku (3).In the proposed solution, the crystallizer works in a non-stationary state, obtained by changing the position of the needle (2) during operation. The change of position is made between two limit points defined by the upper and lower position of the needle (2). In each of these positions, the needle (2) remains for a well-defined period of time. Both time intervals constitute one cycle time. The cycle time is repeated many times, and its length is one-sidedly limited by the speed of switching the position of the needle (2) by means of the electromagnetic device controlling the needle. The Venturi effect occurs at both limit points of the needle position (2). The needle (2) is cyclically displaced between the limit points so that the needle (2) is always in one of the two selected positions corresponding to the limit points, the running time of the ejector at the higher capacity is always preferably twice as long as the working time at the lower capacity. The complete work cycle of the ejector (1) consists of the time the needle (2) remains in the upper position and the time that the needle (2) remains in the lower position, the time of the needle (2) shifting between the limit points is negligibly small. Thanks to this, flow pulsations are obtained, which have a beneficial effect on the kinetics of the crystallization process with a chemical reaction in the entire tank (3).

Ruch iglicy (2) dokonuje się skokowo zgodnie wykresem, co skutkuje zmieniającym się, cyklicznym rozkładem prędkości w aparacie. Zmieniając częstotliwość oscylacji iglicy uzyskuje się wpływ na rozkład prędkości w aparacie. Drugim parametrem umożliwiającym wpływ na przebieg procesu jest podział cyklu na nierówne przedziały czasowe. Takie prowadzenie procesu umożliwia zwiększenie monodyspersyjności rozkładu wielkości kryształów w porównaniu do rozkładu otrzymanego z aparatu pracującego stacjonarnie.The movement of the needle (2) is made in steps in accordance with the diagram, which results in a changing, cyclic speed distribution in the apparatus. By changing the oscillation frequency of the needle, an influence on the speed distribution in the apparatus is obtained. The second parameter that allows you to influence the course of the process is the division of the cycle into unequal time intervals. Such conduct of the process makes it possible to increase the monodispersity of the crystal size distribution compared to the distribution obtained from the stationary apparatus.

Claims

1. The method of operation of an impulse crystallizer made in the form of a tank (3) with a vertical ejector placed inside, characterized by the fact that the position of the externally controlled spike (2) with which the ejector (1) is equipped with a frequency within 0 is changed in steps, 5 Hz to 0.001 Hz, the time of setting the needle (2) in the position corresponding to the maximum and minimum efficiency of the ejector (1) is longer, preferably twice the time corresponding to the minimum efficiency of the ejector (1).