Kristallisation in der industriellen Praxis

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1 Herausgegeben von Günter Hofmann 2008 AGI-Information Management Consultants May be used for personal purporses only or by libraries associated to dandelon.com network. Kristallisation in der industriellen Praxis WILEY- VCH WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort IX Vorwort des Herausgebers XI Autoren XIII Häufig verwendete Größen und Einheiten XV I Einführung in das Thema 1 1 Übersicht über die behandelten Themen (C. Hofinann) Einteilung des Grundverfahrens Kristallisation Wirtschaftliche Bedeutung der Kristallisation Ziele der Kristallisationsverfahren Bedeutung von Gleichgewichtszuständen Treibende Kraft: Übersättigung Keimbildungsmechanismen Kristallwachstum Kristallgröße und Kristallgrößenverteilung Schmelzkristallisation Druck-Kristallisation Verfahrenstechnische Realisierung eines Kristallisationsprozesses 14 II Grundlagen 17 2 Gleichgewichtsdiagramme für die Kristallisation aus Lösungen und Schmelzen (H. Scherzberg et al.) Grundlagen Begriffe Dimensionen für die Konzentrationsangabe Der Gleichgewichtszustand 21 Kristallisation in der industriellen Praxis. Herausgegeben von Günter Hofmann Copyright 2004 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim ISBN: O995-O

3 VI Inhaltsverzeichnis Der metastabile Zustand Die Gibbs'sche Phasenregel Die Einteilung der Gleichgewichte Die Variablen Löslichkeitskurven und Umwandlungspunkte Die Darstellung von Mehrstoffsystemen Zweistoffsysteme Dreistoffsysteme Höhere Systeme Abschluss und Zusammenfassung 60 3 Grundlagen der Kristallisation (W. Beckmann) Kristallgitter und -formen Bedingungen für den Gitteraufbau - Kristallgitter Indizierung von Flächen - Miller'sche Indices Gitterdefekte Gleichgewichts-und Wachstumsformen Kristallkeimbildung Primärkeimbildung Metastabiler Bereich und Induktionszeiten für Keimbildung Sekundärkeimbildung Kristallwachstum Halbkristalllage - F-, S-und K-Flächen Wachstum idealer Kristalle Wachstum von Realkristallen Transportprozesse Fällung Zusammenfassung 98 4 Grundlagen der Technischen Kristallisation (M. Kind) Bilanzierung von Kristallisatoren 101 4,1.1 Bilanzierungsbeispiel Kinetik und Kornzahlbilanz Vereinfachung der Anzahldichtebilanz (MSMPR-Bedingungen) Einfluss von Kristallisatorbauart, Betriebsweise und Stoffsystem auf die Kristallgrößenverteilung Produktqualität Anfahren und Reisezeit Mess-und Regeltechnik Agglomeration bei der Kristallisation (W. Beckmann) Einführung Beispiel Zucker in 5.3 Agglomeration bei der Feststoffverfahrenstechnik Kräfte bei der Agglomeration 119

4 Inhaltsverzeichnis VII 5.5 Einflussgrößen bei der Agglomeration Sphärische Agglomeration Aspekte der Vermessung der Korngrößenverteilung von Agglomeraten Härte von Agglomeraten Zusammenfassung Fremdstoffbeeinflussung in der Kristallisation (J. Ulrich) Maßgeschneiderte Additive Multifunktionelle Additive Beispiele U Caprolactam Gips Kaliumsulfat NaCl KCl Chlornitrobenzol Ausblick Partikelgrößenverteilung und Modellierung von Kristallisatoren (S. Heffels) Messung von Korngrößenverteilungen Darstellungsformen für Korngrößenverteilungen Anzahldichtebilanz (Population Balance) Beispiel: Batch-Verdampfungskristallisation Beispiel: Batch-Kühlungskristallisation Beispiel: MSMPR - Mixed Suspension Mixed Product Removal Kristallisator Beispiel: Draft-Tube-Baffle-Kristaller (DTB) mit Feinkornauflösung Beispiel: DTB mit klassierendem Austrag DTB mit Feinkornaufiösung und klassierendem Austrag J Forced-Circulation-Kristallisator (FC) Impftechnologie Umrechnung Massenverteilung (Korngrößenverteilung) in Anzahldichteverteilung Zusammenfassung Anlagen Anlage i: Berechnung der Kinetik aus einer Siebanalyse durch Anwendung der Populationsbilanz Anlage 2: Beispiel Kühlungskristallisator Anlage 3: Beispiel: Auslegung eines Verdampfungskristallisators i69

5 VIII Inhaltsverzeichnis IM Anwendungen Einfache Kristallisation aus Lösungen (H.-P. Wirges) Diskontinuierliche Kristallisationsprozesse Einleitung Zielsetzung und Grundtypen der diskontinuierlichen Lösungskristallisation Korngrößenbeeinflussung Verfahren und Bauarten von Kristallisatoren für die einfache Kristallisation aus Lösungen (G. Hofmann) Theoretische Grundlagen Bauarten von Kristallisatoren Peripherie Prozessbesonderheiten Einstellung von Suspensionsdichten Fallbeispiel - Kristallisation von Natriumchlorid (Speisesalz) Fallbeispiele ausgeführter Anlagen Aufarbeitung von Nasswäschersuspensionen aus der Rauchgasreinigung von Müllverbrennungsanlagen (Th. Riegel) Aufarbeitung von Salzschlacken aus Aluminium-Umschmelzbetrieben (G. Hofmann) Andere Kristallisationsverfahren Druck-Kristallisation (A. König) Grundlagen RESS-Verfahren PG SS-Verfahren Zusammenfassung Verfahren und Apparate zur Kristallisation aus Schmelzen (f. Ulrich) Merkmale der Schmelzkristallisation Verfahren und Apparate der Schmelzkristallisation Nachbehandlungsprozesse 257 Index 263