Мониторинг кристаллизации

Прибор основан на высокоточном измерении абсолютной звуковой скорости и температуры процесса и, таким образом, позволяет отслеживать процессы и сложные реакции.

Преимущества для пользователя заключаются в следующем:

• Оптимальное управление установкой за счет оперативной информации о состоянии процесса
• максимальная эффективность процессов
• Повышение качества продукции
• Сокращение трудоемких лабораторных измерений
• Экономия энергии и материальных затрат
• повышение эффективности использования оборудования
• воспроизводимый контроль процесса благодаря функции "отпечатка пальца"

Использование современных технологий цифровой обработки сигналов гарантирует исключительно точное и безпомеховое измерение абсолютной скорости и концентрации звука. Кроме того, встроенные температурные датчики, продуманная конструкция датчиков и ноу-хау, полученное в ходе бесчисленных серий измерений и многочисленных применений, обеспечивают высокую надежность системы с длительным сроком службы.

Преимуществами метода измерения являются:

• Абсолютная звуковая скорость как однозначная и прослеживаемая физическая величина
• не зависит от цвета, электропроводности и прозрачности рабочей жидкости
• установка непосредственно в трубопроводах и емкостях
• надежная конструкция датчика в цельнометаллическом исполнении без уплотнений и движущихся частей
• Не требует обслуживания
• коррозионная стойкость благодаря использованию специальных материалов
• использование при температурах до 200 °C
• Высокая точность измерения без дрейфа даже при высоком содержании газовых пузырьков
• Подключение до четырех датчиков к одному контроллеру
• Передача результатов измерений через полевую шину (Profi bus DP, Modbus), аналоговые выходы, последовательный интерфейс или Ethernet

Инновационная техника немецкого производства, принцип которой заключается в измерении абсолютной скорости звука в процессе работы. Метод, который мы усовершенствовали, превратив в высокоточную и исключительно удобную в использовании сенсорную технологию.

Типичными приложениями, помимо измерения концентрации и плотности, являются определение фаз или отслеживание сложных реакций, таких как полимеризация и кристаллизация. Наши измерительные и аналитические системы LiquiSonic^® обеспечивают оптимальное качество продукции, максимальную безопасность производства или снижение затрат за счет эффективного управления ресурсами в самых разных отраслях, таких как химическая и фармацевтическая промышленность, сталелитейная промышленность, пищевая технология, машиностроение, автомобилестроение и другие.

Мы хотим, чтобы вы всегда полностью использовали потенциал своих производственных мощностей. Системы SensoTech обеспечивают высокоточные результаты измерений, даже в сложных технологических условиях, точно и воспроизводимо. И все это в режиме реального времени и без отбора проб, критичных с точки зрения безопасности, и сразу же доступны для вашей системы автоматизации. Кроме того, все параметры системы могут быть настроены с помощью мощных средств конфигурирования, что позволяет мгновенно и легко реагировать на изменения.

Таким образом, мы предлагаем превосходную, сложную технологию для совершенствования Ваших производственных процессов и являемся партнерами, предлагающими требовательные, часто невообразимые подходы к решениям в Вашей отрасли, для Ваших приложений - какими бы специфическими они ни были. Когда речь идет о жидкостях, мы устанавливаем стандарты.

Если снизить температуру ненасыщенного раствора, то его можно охладить до значения, меньшего, чем температура насыщения для многих растворов, при этом твердое вещество не выкристаллизуется. В этом случае раствор становится пересыщенным. При дальнейшем охлаждении при определенной температуре, температуре зарождения, происходит спонтанное зарождение или кристаллизация (нуклеация).
Если суспензию затем нагреть, кристаллы снова растворяются. При достижении температуры насыщения все кристаллы окончательно растворяются. Температура насыщения обычно выше температуры зарождения.

Диапазон пересыщения между температурой насыщения и температурой зарождения называется метастабильным диапазоном. Использование систем LiquiSonic^® в процессах кристаллизации дает пользователю следующие преимущества:

• Повышение эффективности использования оборудования за счет
  • Непрерывная индикация недонасыщения и пересыщения
  • Управление процессом с помощью параметров кристаллизации
  • Предотвращение спонтанной нуклеации
     
• Энергосбережение за счет
  • Быстрый контроль желаемого времени впрыска
  • Непрерывное определение содержания кристаллов
  • Оптимальное приближение к конечной точке процесса
     
• Экономия сырья за счет
  • Оптимальная настройка требуемого качества продукта
  • Воспроизводимый подход к точке впрыска

Непрерывное измерение скорости звука с помощью измерительной технологии LiquiSonic^® позволяет контролировать процессы кристаллизации как в непрерывном, так и в периодическом режиме. При возникновении сбоев или отклонений от идеального процесса можно немедленно отреагировать, чтобы достичь требуемого качества продукта. На следующем рисунке показана оценка трех различных серийных процессов с точки зрения температуры, звуковой скорости и стандартного отклонения.

В большинстве случаев предварительное исследование позволяет определить характерную полосу процесса, которая приводит к оптимальному протеканию реакции и, следовательно, к получению желаемых свойств конечного продукта.

Незначительные отклонения от идеального процесса доводятся до сведения оператора или системы управления процессом через типичные аналоговые или цифровые интерфейсы, например, для управления кристаллизацией в соответствии с идеальным ходом реакции с помощью температурного контроля.

Параметры кристаллизации

Для регистрации параметров процесса измеряются скорость звука и температура при охлаждении и нагревании раствора. При построении графика скорости звука в зависимости от температуры можно непосредственно определить такие важные параметры кристаллизации, как температура насыщения, температура зарождения и положение в метастабильном интервале. На следующем рисунке описаны характеристики кристаллизации сульфата аммония 42,6 м% в процессе нагревания и охлаждения при различных температурных темпах.

Рисунок поясняет определение параметров кристаллизации: При медленном охлаждении раствора скорость звука изменяется с определенным температурным коэффициентом. Наконец, выше определенной температуры скорость звука изменяется в большую сторону за счет образования кристаллов и уменьшения пересыщения. Эта температура представляет собой температуру зарождения. Если раствор снова нагреть, то он будет иметь другой профиль скорости звука, чем при охлаждении. При температуре насыщения обе кривые снова пересекаются.

Следовательно, по скорости звука можно определить метастабильный диапазон и кривую растворимости. Диапазон метастабильности зависит от химического состава раствора и скорости охлаждения. С помощью скорости звука как функции температуры можно определить метастабильный диапазон любого раствора.

Измерение степени насыщения в режиме онлайн основано на изменении концентрации насыщения при различных температурах. На следующем рисунке показан пример поведения насыщения при крупномасштабном процессе кристаллизации.

Текущая концентрация определяется путем измерения скорости звука и температуры. Кроме того, разница в насыщении (степень насыщения) при необходимости может быть предоставлена для управления процессом. С помощью этой информации можно оптимально управлять процессом в соответствии с кривой насыщения через температуру процесса. Это приводит к экономии времени и энергии. Даже в случае колебаний концентрации исходного раствора процесс контролируется воспроизводимым образом.

Наконец, спонтанная нуклеация происходит на линии нуклеации. Область между насыщением и нуклеацией называется метастабильной (пересыщенной) областью. При контролируемой нуклеации пересыщение служит индикатором идеального времени инокуляции.

С помощью скорости звука как функции температуры можно также определить степень пересыщения. Как показано на следующем рисунке, степень пересыщения отражает точку в метастабильном диапазоне. Чем ближе эта точка к линии нуклеации, тем выше степень пересыщения.

По мере приближения к верхней границе метастабильного диапазона (пересыщение 2) возрастает опасность самопроизвольного зарождения слишком тонкого конечного продукта. Если кристаллизация снова происходит слишком близко к кривой насыщения (пересыщение 1), то образуются лишь очень немногие и крупные кристаллы.

В процессе кристаллизации пересыщение раствора изменяется за счет роста кристаллов. По мере роста степень пересыщения уменьшается. Если температура исходного раствора снижается или растворитель испаряется, то пересыщение снова возрастает.

Измеряя скорость звука и температуру материнского раствора в процессе кристаллизации, можно оптимально направлять процесс кристаллизации в метастабильном интервале. Это позволяет напрямую влиять на рост и, следовательно, на морфологию кристаллов.

Степень снижения пересыщения в процессе кристаллизации можно представить в виде графика, зависящего от времени (кривая снижения пересыщения). На следующем рисунке показаны различные кинетики роста, выявленные при уменьшении скорости звука и пересыщения.

Видно, что временной ход скорости звука в процессе кристаллизации имеет такое же поведение, как и известные кривые спада пересыщенности. На рисунке кривая распада пересыщения рассчитана по скорости звука и сопоставлена с результатами химического анализа по Таваре и Чивате.

По кривой распада пересыщения можно определить кинетику роста кристаллов. Она показывает, насколько быстро растут кристаллы в исходном растворе, и поэтому является важным параметром при проектировании и определении размеров кристаллизаторов.

Благодаря корреляции между пересыщением и скоростью звука кривая спада пересыщения может быть измерена напрямую.

Каждая суспензия характеризуется кривой скорости звука, зависящей от температуры и концентрации. Соответствующие поля характеристических кривых также сохраняются в системе LiquiSonic^®, что позволяет непосредственно на месте измерять концентрацию твердых частиц, содержание кристаллов или содержание TS.

В непрерывных процессах кристаллизации определение содержания кристаллов позволяет контролировать и управлять процессом разделения. В процессах периодического действия можно определять и контролировать конечную точку кристаллизации и рост кристаллов.

Энтузиазм к технологическому прогрессу - наша движущая сила, помогающая формировать рынок будущего. Вы, наши клиенты, находитесь в центре этого процесса. Мы стремимся обеспечить вам высочайший уровень производительности.

В тесном сотрудничестве с вами мы идем по пути инноваций, разрабатывая правильные решения для ваших сложных измерительных задач или осуществляя индивидуальную адаптацию систем. В связи с усложнением требований к конкретным приложениям необходимо всестороннее понимание взаимосвязей и взаимодействий.

Творческие исследования - еще одна основа нашей компании. Специалисты нашей группы исследований и разработок вносят ценный вклад в оптимизацию свойств продукции - например, тестируют новые конструкции датчиков и материалов или совершенствуют функциональность электроники, аппаратных и программных компонентов.

Наш менеджмент качества SensoTech также принимает только самые лучшие показатели в производстве. С 1995 года мы сертифицированы по стандарту ISO 9001. Все компоненты устройств подвергаются широкому спектру испытаний на различных этапах производства; системы проходят процедуру "прожига" уже на нашем предприятии. Наша максимальная цель: максимальная функциональность, отказоустойчивость и безопасность.

Все это возможно только благодаря преданности своему делу и глубокому осознанию качества нашими сотрудниками. Своим успехом мы обязаны их высокой квалификации и мотивации. Вместе, с энтузиазмом и убежденностью, мы работаем с непревзойденным качеством.

Мы развиваем отношения с нашими клиентами. Они основаны на партнерстве и доверии. Поскольку наши приборы не требуют технического обслуживания, мы можем полностью сосредоточиться на Ваших проблемах, когда речь идет о сервисном обслуживании, и активно поддерживать Вас профессиональными консультациями, удобным монтажом своими силами и обучением клиентов. На этапе проектирования мы анализируем Ваши условия непосредственно на объекте и при необходимости проводим тестовые измерения. Наши измерительные приборы способны обеспечить высочайшую точность и надежность даже в неблагоприятных условиях. Даже после установки: мы всегда рядом с вами, время нашего реагирования очень короткое - благодаря возможностям удаленного доступа, специально разработанным для вас.

В ходе международного сотрудничества мы формируем для наших клиентов глобальную сетевую команду, которая обеспечивает оптимальное консультирование и обслуживание в разных странах. Поэтому мы придаем большое значение эффективному управлению знаниями и квалификацией. Наши многочисленные международные представители на всех важных географических рынках мира могут опираться на экспертные знания компании и постоянно повышать свою компетентность в рамках программ повышения квалификации, связанных с применением и практикой. Близость к заказчику по всему миру: наряду с обширным отраслевым опытом - ключевой фактор нашего успешного присутствия во всем мире.