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 приборов для инлайн-определения концентраций в жидкостях. Наши аналитические системы задают тренд – по всему миру.

Инновационная инженерия, сделанная в Германии, принцип которой заключается в измерении абсолютной скорости звука в процессе. Метод, который мы довели до совершенства в виде высокоточной и исключительно удобной в использовании сенсорной технологии.

Типичное применение, помимо измерения концентрации и плотности, включает в себя 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 различных отраслях, таких как химическая и фармацевтическая промышленность, сталелитейная промышленность, пищевая технология, машиностроение и строительство, автомобильная техника и другие.

Мы хотим, чтобы вы полностью использовали потенциал ваших производственных установок в любое время. Системы SensoTech предоставляют высокоточные результаты измерений даже в сложных условиях процесса, точно и воспроизводимо. И это в режиме онлайн и без критически важных для безопасности пробоотборов, сразу доступны для вашей автоматизированной системы. Все параметры системы также можно настроить с помощью мощных инструментов конфигурации, чтобы вы могли быстро и просто 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 специфичными 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 до насыщения (степень насыщения), степень пересыщения или содержание кристаллов, и использовать эти данные в качестве управляющей величины для целенаправленного воздействия на кристаллизацию.

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

Если концентрация меньше концентрации насыщения, это называется ненасыщенным раствором.

При постоянной температуре действует:

Если температура ненасыщенного раствора понижается, то во многих растворах она может быть охлаждена до более низкого значения, чем температура насыщения, без кристаллизации твердого вещества. Тогда 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. Используя ЛиквиСоник^® системы в кристаллизационных процессах, пользователи получают следующие преимущества:

• улучшенное использование установки благодаря
  • непрерывному отображению недонасыщения и перенасыщения
  • управлению процессом через параметры кристаллизации
  • предотвращению спонтанного зародышеобразования
• экономии энергии благодаря
  • быстрому управлению желаемым моментом инокуляции
  • непрерывному определению содержания кристаллов
  • оптимальному достижению конечной точки процесса
• экономии сырья благодаря
  • оптимальной настройке желаемого качества продукта
  • воспроизводимому достижению момента инокуляции

Процессы

Посредством непрерывного измерения скорости звука с помощью ЛиквиСоник^® измерительной техники можно контролировать процессы кристаллизации как в непрерывном, так и в пакетном процессе. При нарушениях или отклонениях от идеального хода процесса можно немедленно принять меры для достижения желаемого качества продукта. Следующая иллюстрация содержит анализ трех различных серийных процессов в отношении температуры, скорости звука и стандартного отклонения.

В большинстве случаев предварительное исследование определяет характерную полосу процесса, что приводит к оптимальному ходу реакции и, следовательно, к желаемым свойствам конечного продукта.

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

Статистическая оценка нескольких звуковых измерений в секунду

Приложения

Параметры кристаллизации

Для регистрации параметров, важных для процесса, во время охлаждения и нагрева раствора измеряются скорость звука и температура. Представление скорости звука как функции температуры позволяет непосредственно определить важные параметры кристаллизации, такие как температура насыщения, температура зародышеобразования и положение в метастабильной области. Следующий рисунок описывает характеристику кристаллизации 42,6 м% сульфата аммония во время нагрева и охлаждения при различныхтемпературных режимах.

На рисунке объясняется определение параметров кристаллизации: при медленном охлаждении раствора скорость звука изменяется с определенным температурным коэффициентом. Начиная с определенной температуры скорость звука начинает изменяться сильнее из-за образования кристаллов и снижения пересыщения. Эта температура является температурой зародышеобразования. Затем, при повторном нагреве раствора, она 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.

Процесс кристаллизации в сульфате аммония при концентрации 42,6 м%

Степень насыщения

Онлайн-измерение степени насыщения основано на изменяющихся концентрациях насыщения при различных температурах. Следующий рисунок демонстрирует пример поведения насыщения в крупномасштабном процессе кристаллизации.

С помощью измерения скорости звука и температуры определяется текущая концентрация. Кроме того, разница с насыщением (степень насыщения) может быть предоставлена для последующего управления процессом по мере необходимости. С этой информацией можно оптимально настроить процесс на кривую насыщения по температуре процесса. 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 (пересыщенной) областью. Пересыщение служит индикатором для идеального времени введения при управляемом зародышеобразовании.

Sättigung in Abhängigkeit von Konzentration, Temperatur & Schallgeschwindigkeit

Пересыщение

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

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

Во время кристаллизации пересыщение раствора изменяется из-за роста кристаллов. При росте степень пересыщения уменьшается. Если температура маточного раствора снижается или растворитель испаряется, пересыщение снова увеличивается.

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

Пересыщение в зависимости от концентрации, температуры и скорости звука

Уменьшение пересыщения и кинетика роста кристаллов

Степень уменьшения пересыщения во время кристаллизации может быть представлена как функция времени (кривая уменьшения пересыщения). На следующем рисунке показаны различные кинетики роста, обнаруженные через уменьшение скорости звука и пересыщения.

Показано, что временное изменение скорости звука во время кристаллизации имеет такое же поведение, как и известные кривые уменьшения пересыщения. На рисунке кривая уменьшения пересыщения рассчитывается из скорости звука и сравнивается с химическим анализом по Таваре и Чиватте.

Из кривой уменьшения пересыщения можно определить кинетику роста кристаллов. Это показывает, с какой скоростью кристаллы растут в маточном растворе, и является важной величиной для проектирования и размерения кристаллизаторов.

Благодаря связи между пересыщением и скоростью звука можно напрямую измерить кривую уменьшения пересыщения.

Уменьшение пересыщения как функция времени

Содержание кристаллов

Каждая суспензия характеризуется изменением скорости звука, зависящим от температуры и концентрации. Соответствующие поля характеристик также находятся в ЛиквиСоник^® Система сохранены, что позволяет проводить прямое инлайн-измерение концентрации твердых веществ или содержания кристаллов или содержания TS.

При непрерывных процессах кристаллизации контроль и регулирование разделения возможны путем 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

Страсть к технологическому прогрессу — это наша движущая сила для формирования рынка завтрашнего дня. При этом в центре внимания находитесь вы, наши клиенты. Мы чувствуем себя обязанными достигать наивысших результатов для вас.

В тесном сотрудничестве с вами мы идем по пути инноваций — разрабатывая подходящий ответ на вашу сложную задачу измерения или проводя индивидуальные настройки системы. Возрастающая сложность специфических требований приложений делает необходимым полное понимание взаимосвязей и взаимодействий.

Креативные исследования являются еще одной важной опорой нашей компании. Специалисты нашей команды исследований и разработок вносят ценный вклад в оптимизацию свойств продукции — такие как испытания новых конструкций сенсоров и материалов или продуманная функциональность электроники, 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 оборудования проходят различные процедуры испытаний на разных этапах производства; системы подвергаются процедуре обжига еще 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 энтузиазмом и убежденностью, мы работаем с непревзойденным мастерством.

Мы поддерживаем отношения с нашими клиентами. Они основаны на партнерстве и укрепленном доверии. Поскольку наши устройства не требуют обслуживания, мы можем полностью сосредоточиться на ваших запросах в отношении сервиса и активно поддерживать вас с помощью профессиональных консультаций, удобной установки на месте и обучения 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 к вашим услугам, наше время реакции короткое – благодаря специально настроенным для вас опциям удаленного доступа.

Благодаря нашим международным сотрудничествам мы формируем глобальную сеть команды для наших клиентов, которая обеспечивает оптимальные консультации и обслуживание за пределами стран. Поэтому мы придаем значение эффективному управлению знаниями и квалификациями. Наши многочисленные международные представительства на всех важных географических рынках мира могут использовать экспертные знания внутри компании и постоянно обновляют свои компетенции в прикладных и практико-ориентированных программах повышения квалификации. Близость кКлиентам по всему миру: наряду с обширным отраслевым опытом, ключевой фактор нашего успешного присутствия по всему миру.