Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 37. 15 oktober 1949 - Kristallisation, av SHl
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
740
TEKNISK TIDSKRIFT
tillflöde
Fig. 1. Kontinuerlig kristallisation enligt Krgstal-metoden.
Kristallisation. Konsten alt framställa kristaller genom
indunstning är minst 6 000 år gammal, men framstegen
inom denna teknik har varit mycket små och först under
detta århundrade har man försökt ge denna viktiga
process en vetenskaplig bas. Kristallisationsprocessen är av
betydelse inom industrin, därför att den möjliggör
erhållande av ett ämne i en ren och starkt koncentrerad form,
som dessutom är lätthanterlig ocli har ett tilltalande
utseende. Dessa fysikaliska egenskaper är emellertid icke i
och för sig tillräckliga för att tillfredsställa en köpares
fordringar. Av mer eller mindre dunkla orsaker begär
nämligen denne, att kristallerna skall ha en viss form och en
viss storlek. Trots detta använder många i övrigt modernt
utrustade fabriker metoder för kristallisation, som
obetydligt skiljer sig från det nyckfulla periodiska
förfarande, som användes redan under antiken.
Kristallbildningens teori omfattar studiet av
kristallisa-tionskärnors uppkomst, kristallers tillväxt och
jämviktstillstånd i lösningar. I ett system bestående av fast och
flytande fas kan den förras vikt växa genom antingen ökning
av de existerande kristallernas vikter eller ökning av antal
kristaller genom bildning av nya kärnor. En tillväxt av
den fasta fasens vikt kan blott ske, om lösningen är
övermättad. Enligt en av Ostwald uppställd teori finns det ett
övermättnadsområde, som kan delas i två zoner: en
meta-stabil, inom vilken existerande kristaller tillväxer men
inga nya kärnor uppstår utan ympning, och en labil, inom
vilken nya kärnor bildas spontant. Denna teori har numera
modifierats något. Det anses sålunda riktigare att
definiera den metastabila zonen som den, inom vilken
kristallbildningen är långsam och trög, och den labila
zonen som den, inom vilken kristallbildningen sker snabbt
och lätt.
Vid arbete med ympade lösningar har man funnit två
kurvor, fj och t„, som är nästan parallella med
löslighetskurvan. Vid fj börjar ympkristallerna verka som nya kärnor,
vid t., uppstår nya kärnor spontant under värmeutveckling,
vilket visar, att man kommit in i den labila zonen. Ehuru
t1 och t„ alltid i stort sett är parallella med löslighetskurvan,
påverkas deras relativa lägen av vissa variabler, såsom
av-kylniiigsliastighet, omröringens intensitet och
ympkristal-lernas storlek. En närmare undersökning av den sista
faktorns inverkan gav det egendomliga resultatet, att toch
/2-kurvornas avvikelser från löslighetskurvan når ett
maximum för en viss storlek hos ympkristallerna. Den
metastabila zonen liar alltså maximal utsträckning för en viss
kristallstorlek. Denna är karakteristisk för det lösta
ämnet, kallas naturlig storlek och varierar mellan 0,75—3
mm. Försök utförda med ett stort antal olika salter
visade, att den metastabila zonens maximala storlek
uttryckt i g salt per 1 lösning är 4—20 och att en viss för-
dröjning inträffar vid bildning av nya kärnor. Vidare har
visats, att kristallernas tillväxthastighet för ett visst ämne
är proportionell mot övermättnadsgraden. Hög metastabil
övermättnad och närvaro av föroreningar fördröjer
kristalltillväxten och ökar bildningen av nya kärnor. En
enskild kristalls tillväxthastighet är proportionell mot
dess yta.
Dessa rön har kunnat tillämpas i praktiken. Om den
metastabila övermättnaden kontrolleras så, att kristallernas
tillväxthastighet hålls vid maximum, och bildningen av
nya kärnor är liten i förhållande till tillväxten, kan de
ursprungliga ympkristallerna ges önskad storlek utan
bildning av nya kärnor. Om processen kontrolleras så, att
ett antal nya kärnor bildas på samma gång som
existerande kristaller växer, och om samtidigt ett lika stort antal
utväxta kristaller borttas, blir processen kontinuerlig och
den utvunna produkten jämn. Kärnbildningen kan ske
genom rivning, ympning, kylning till den labila zonen eller
på andra sätt. Den viktigaste metoden är utan tvivel
ympning, därför att den lätt kan kontrolleras exakt.
Kärn-bildning genom rivning eller stötar undertrycks vanligen
så långt möjligt genom väl genomtänkt konstruktion av
omrörings- och cirkulationsmekanismen, men då den är
kontrollerbar, kan den utnyttjas i vissa fall.
En utföringsform av den kontinuerliga
kristallisations-apparaten har uppfunnits av norrmannen Jeremiassen.
Den brukar kallas Krystal- eller Oslo-processen. Kontrollen
av kristallisationen är grundad på förhållandet, att
moderluten ges viss övermättnad i en del av apparaten och att
denna utlöses till kristallbildning i en annan del.
Moderluten uttas ur kristallisationskärlet E (fig. 1) med en
cirkulationspump, får passera genom kylaren II, där den blir
övermättad inom den metastabila zonen. Den övermättade
lösningen passerar från kylaren genom rör Ii till den
tät-packade stillastående bädden av kristaller nedtill i kärl E,
där övermättnaden utlöses. Ny lösning införs i
cirkulationsledningen, och den cirkulerande vätskemängden hålles
stor i förhållande till tillflödet. Ehuru den färska
lösningen genom avkylning kan bli så starkt övermättad, att
den når den labila zonen, späds den hastigt ut med mindre
mättad moderlut och bringas därigenom så snabbt
tillbaka till den metastabila zonen, att nya kärnor ej
hinner bildas. Sådana skapas i stället endera genom ympning
eller mekaniskt. De cirkulerar ined moderluten, tills de
nått en sådan storlek, att de sjunker till bottnen av kärl E.
1 kristallbädden tränger kristallerna djupare, allteftersom
de tillväxer i storlek, varigenom en viss sortering sker.
Produktionshastigheten är en funktion av
cirkulationshastighet och övermättningsgrad. Då båda kan fixeras,
den senare genom reglering av kylningen, är
produktionshastigheten under kontroll. Kristallstorleken kan varieras
genom ändring av cirkulationshastigheten och den
hastighet, varmed nya kärnor införs, men den är i viss mån
begränsad av det kristalliserade ämnets egenskaper.
Av-nötning av kristaller kan icke helt förhindras, varför
bildning av en mindre mängd småkristaller blir oundviklig.
Vanligen utgör de mindre än 1 %, men om man önskar
en produkt med en kristallstorlek avsevärt över den
naturliga, kan upp till 10 % småkristaller erhållas. I sådana
fall bör apparaten förses med en separator (G i fig. 1),
som effektivt avlägsnar de minsta kristallerna. Samma
princip används ofta vid fraktionerad kristallisation för
rening av huvudprodukten genom avlägsnande av
föroreningarna i form av småkristaller.
Kristallbildningen sker huvudsakligen nära kärl E:s
botten, dvs. i nedre delen av kristallbädden. Dennas höjd
blir olika för olika ämnen. Hög kristallisationshastighet ger
en låg bädd på ca ISOO mm; i andra fall kan bäddhöjden
uppgå till 3 m. Den bestäms av cirkulationshastigheten och
har betydelse för kristallkvaliteten och ympningens
inflytande på processen. Samma principer gäller, vare sig
över-mättnaden uppnås genom kylning eller avdunstning.
Processens reglering blir emellertid mer kritisk i senare fallet
(A W Bamforth i Ind. Chemist fehr. 1949). SH1
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
