Контроль кристаллизации

SensoTech является специалистом по анализу и оптимизации технологических процессов в жидкостях. С момента основания в 1990 году мы стали ведущей компанией по производству измерительных приборов для определения концентраций в жидкостях в режиме реального времени. Наши аналитические системы определяют тенденции – по всему миру.

Инновационная инженерия, произведенная в Германии, принцип которой заключается в измерении абсолютной скорости звука в процессе. Метод, который мы усовершенствовали до высочайшей точности и исключительной удобства использования сенсорной технологии.

Типичное применение, помимо измерения концентрации и плотности, включает фазовое обнаружение или отслеживание сложных реакций, таких как полимеризация и кристаллизация. Наши ЛиквиСоник^® Измерительные и аналитические системы обеспечивают оптимальное качество продукции, максимальную безопасность установки или снижают затраты за счет эффективного управления ресурсами в самых разных отраслях, таких как химическая и фармацевтическая промышленность, сталелитейная промышленность, пищевая технология, машиностроение и автомобилестроение и другие.

Мы хотим, чтобы вы в полной мере использовали потенциал ваших производственных установок в любой момент. Системы SensoTech обеспечивают высокоточные результаты измерений даже в сложных условиях процесса, точно и воспроизводимо. И это в режиме онлайн и без критически важных пробоотборов, сразу доступно для вашей автоматизированной системы. Все параметры системы также можно настроить с помощью мощных инструментов конфигурации, чтобы вы могли немедленно и без проблем реагировать на изменения.

Мы предлагаем отличные, зрелые технологии для улучшения ваших производственных процессов и являемся партнером для сложных, часто неожиданных решений в вашей отрасли, для ваших приложений, какими бы специфическими они ни были. Когда речь идет о жидкостях, мы устанавливаем стандарты.

Основы кристаллизации

Для определения параметров кристаллизации и управления процессами кристаллизации используется измерение скорости звука. С помощью этого метода измерения можно определить точку нуклеации и насыщения, а также метастабильную область. В процессе кристаллизации можно измерить разницу с насыщением (степень насыщения), степень пересыщения или содержание кристаллов и использовать их в качестве управляющей переменной для целенаправленного воздействия на кристаллизацию.

Температура, при которой раствор становится насыщенным, называетсянасыщенной температурой. Если температура повышается, можно растворить больше вещества (за исключением случаев с отрицательной растворимостью). Соответственно, концентрация насыщения увеличивается.

Если концентрация ниже концентрации насыщения, говорят о ненасыщенном растворе. При снижении температуры ненасыщенного раствора его можно охладить до более низкого значения, чем температура насыщения, не вызывая кристаллизации твердого вещества. Раствор становится перенасыщенным. При дальнейшем охлаждении при определенной температуре, температуре зародышеобразования, происходит спонтанное образование зародышей или кристаллов (нуклеация).
При нагревании суспензии кристаллы снова растворяются. При достижении температуры насыщения все кристаллы растворяются. Температура насыщения обычно выше температуры зародышеобразования.

Перенасыщенная область между температурой насыщения и температурой зародышеобразования называется метастабильной областью. Использование ЛиквиСоник^® систем в кристаллизационных процессах дает пользователю следующие преимущества:

• улучшенное использование оборудования благодаря
  • непрерывное отображение недонасыщения и перенасыщения
  • управление процессом через параметры кристаллизации
  • предотвращение спонтанного зародышеобразования
• экономия энергии благодаря
  • быстрое управление желаемым моментом инокуляции
  • непрерывное определение содержания кристаллов
  • оптимальный запуск конечной точки процесса
• экономия сырья благодаря
  • оптимальная настройка желаемого качества продукта
  • воспроизводимый запуск момента инокуляции

процессы

Посредством непрерывного измерения скорости звука с помощью ЛиквиСоник^® измерительной техники могут быть контролируемы кристаллизационные процессы как в непрерывном, так и в пакетном процессе. При сбоях или отклонениях от идеального хода процесса можно сразу отреагировать, чтобы достичь желаемого качества продукта. Следующая иллюстрация содержит оценку трех различных партий по температуре, скорости звука и стандартному отклонению.

В большинстве случаев предварительное исследование определяет характерный диапазон процесса, который приводит к оптимальному ходу реакции и, следовательно, к желаемым свойствам конечного продукта.

Незначительные отклонения от идеального процесса предоставляются оператору или системе управления процессом через типичные аналоговые или цифровые интерфейсы, чтобы, например, с помощью регулирования температуры вернуть кристаллизацию в идеальный ход.

Статистическая оценка нескольких звуковых измерений в секунду

Применения

Параметры кристаллизации

Для записи параметров, актуальных для процесса, измеряются скорость звука и температура во время охлаждения и нагрева раствора. При представлении скорости звука как функции температуры можно напрямую определить важные параметры кристаллизации, такие как температура насыщения, температура образования ядра и положение в метастабильной области. Следующий рисунок описывает характеристики кристаллизации 42,6 м% сульфата аммония во время нагрева и охлаждения при различныхтемпературных режимах.

График объясняет определение параметров кристаллизации: если раствор медленно охлаждается, скорость звука изменяется с определенным температурным коэффициентом. При определенной температуре скорость звука изменяется больше из-за образования кристаллов и разрушения пересыщения. Эта температура представляет собой температуру зародышеобразования. Если затем раствор снова нагревается, он показывает другую зависимость скорости звука, чем при охлаждении. При температуре насыщенияобе кривые снова пересекаются.

Следовательно, скорость звука позволяет определить метастабильную область и кривую растворимости. Метастабильная область зависит от химического состава раствора и скорости охлаждения. С помощью скорости звука как функции температуры можно определить метастабильную область любого раствора.

Кристаллизация в сульфате аммония при концентрации 42,6 м%

Степень насыщения

Онлайн-измерение степени насыщения основано на изменяющихся концентрациях насыщения при различных температурах. Следующее изображение иллюстрирует поведение насыщения в крупномасштабном процессе кристаллизации.

С помощью измерения скорости звука и температуры определяется текущая концентрация. Кроме того, разница до насыщения (степень насыщения) может быть предоставлена последующему процессу управления при необходимости. С этой информацией возможно оптимально управлять процессом по температуре к кривой насыщения. Это приводит к экономии времени и энергии. Даже при колебаниях концентрации в исходном растворе процесс управляется воспроизводимо.

На линии зародышеобразования происходит спонтанное образование зародышей. Область между насыщением и зародышеобразованием называется метастабильной (перенасыщенной) областью. Перенасыщение служит индикатором для идеального момента инокуляции при управляемом зародышеобразовании.

Sättigung in Abhängigkeit von Konzentration, Temperatur & Schallgeschwindigkeit

Перенасыщение

С помощью скорости звука как функции температуры также можно определить степень перенасыщения. Как видно на следующем изображении, степень перенасыщения отражает точку в метастабильной области. Чем ближе эта точка к линии нуклеации, тем выше степень перенасыщения.

При приближении к верхней границе метастабильной области (перенасыщение 2) возрастает риск спонтанного образования слишком мелкого конечного продукта. Если кристаллизация происходит слишком близко к кривой насыщения (перенасыщение 1), образуются лишь очень немногие и крупные кристаллы.

Во время кристаллизации перенасыщение раствора изменяется из-за роста кристаллов. По мере роста степень перенасыщения уменьшается. Если температура маточного раствора понижается или растворитель испаряется, перенасыщение снова увеличивается.

Измеряя скорость звука и температуру в маточном растворе во время кристаллизации, процесс кристаллизации можно оптимально вести в метастабильной области. Это позволяет оказывать прямое влияние на рост и, следовательно, на морфологию кристаллов.

Перенасыщение в зависимости от концентрации, температуры и скорости звука

Уменьшение перенасыщения и кинетика роста кристаллов

Степень уменьшения перенасыщения во время кристаллизации может быть представлена как функция времени (кривая уменьшения перенасыщения). На следующем рисунке показаны различные кинетики роста, выявленные путем уменьшения скорости звука и перенасыщения.

Оказывается, что временной ход скорости звука во время кристаллизации демонстрирует такое же поведение, как и известные кривые уменьшения перенасыщения. На рисунке кривая уменьшения перенасыщения рассчитывается из скорости звука и сравнивается с химическим анализом по Таваре и Чивате.

Из кривой уменьшения перенасыщения можно определить кинетику роста кристаллов. Это показывает, насколько быстро кристаллы растут в маточном растворе, и, следовательно, является важной величиной для проектирования и размеров кристаллизаторов.

Благодаря связи между перенасыщением и скоростью звука можно напрямую измерить кривую уменьшения перенасыщения.

Уменьшение перенасыщения как функция времени

Содержание кристаллов

Каждая суспензия характеризуется изменением скорости звука в зависимости от температуры и концентрации. Соответствующие диаграммы также находятся в ЛиквиСоник^® Система сохранены, что позволяет проводить прямое inline-измерение концентрации твердого вещества или содержания кристаллов или содержания сухого вещества.

При непрерывных процессах кристаллизации контроль и управление сепарацией возможны за счет определения содержания кристаллов. В пакетных процессах можно определить и контролировать конечную точку кристаллизации и рост кристаллов.

Зависимость скорости звука от концентрации NaCl в воде, 25 °C

Качество и сервис

Увлечение технологическим прогрессом — наша движущая сила в формировании рынка завтрашнего дня. При этом вы, наши клиенты, находитесь в центре внимания. Мы чувствуем себя обязанными достигать наивысших результатов для вас.

В тесном сотрудничестве с вами мы идем по пути инноваций — разрабатывая подходящие решения для ваших сложных измерительных задач или проводя индивидуальные системные настройки. Растущая сложность специфических требований приложений делает необходимым полное понимание взаимосвязей и взаимодействий.

Креативные исследования — еще одна основная опора нашей компании. Специалисты нашей команды исследований и разработок вносят ценный вклад в оптимизацию свойств продуктов — такие как испытание новых конструкций сенсоров и материалов или продуманная функциональность электронных, аппаратных и программных компонентов.

Наше управление качеством SensoTech принимает только лучшие результаты даже в производстве. С 1995 года мы сертифицированы по ISO 9001. Все компоненты устройств проходят различные процедуры проверки на разных этапах производства; системы подвергаются процедуре обжига уже в нашем доме. Наш девиз: максимальная функциональность, надежность и безопасность.

Все это возможно только благодаря усилиям и высокому качественному сознанию наших сотрудников. Мы обязаны нашим успехом их отличным профессиональным знаниям и мотивации. Вместе, с увлечением и убеждением, мы работаем с превосходством, которому нет равных.

Мы поддерживаем отношения с нашими клиентами. Они основаны на партнерстве и выросшем доверии. Поскольку наше оборудование не требует обслуживания, мы можем полностью сосредоточиться на ваших запросах в отношении обслуживания и активно поддерживать вас через профессиональные консультации, удобную установку на месте и обучение клиентов. На этапе концепции мы анализируем ваши условия на месте и, при необходимости, проводим тестовые измерения. Наши измерительные приборы способны обеспечивать высочайшую точность даже в неблагоприятных условиях.и надежность. Даже после установки: мы всегда готовы помочь вам, наши времена реакции коротки – благодаря специально настроенным для вас опциям удаленного доступа.

Близость кклиентам по всему миру: наряду с обширным отраслевым опытом, ключевой фактор нашего успешного присутствия в мире.