CICLO DE DEMING que se encarga en como mejorar una empresa
cristalización
1. Cristalización
Concepto:
La cristalización es una operación de transferencia
de materia en la que se producela formación de un
sólido (cristal o precipitado) a partir de una fase
homogénea (soluto en disolución o en un fundido).
I. Destaca sobre otros procesos de separación por su
potencial para combinar purificación y producción de
partículas en un solo proceso. Comparado con otras
operaciones de separación la cristalización en
disolución presenta varios objetivos
VENTAJAS:
El factor de separación es elevado (producto casi sin
impurezas). En bastantes ocasiones se puede recuperar
un producto con una pureza mayor del 99% en una única
etapa de cristalización, separación y lavado.
Controlando las condiciones del proceso se obtiene un
producto sólido constituido por partículas discretas de
tamaño y forma adecuados para ser directamente
empaquetado y vendido (el mercado actual reclama
productos con propiedades específicas).
Precisa menos energía para la separación que la
destilación u otros métodos empleados habitualmente y
puede realizarse a temperaturas relativamente bajas.
Sus principales DESVENTAJAS son:
En general, ni se puede purificar más de un componente
ni recuperar todo el soluto en una única etapa. Es
necesario equipo adicional para retirar el soluto
restante de las aguas madres.
2. La operación implica el manejo de sólidos, con los
inconvenientes tecnológicos que esto conlleva
DISEÑO DE CRISTALIZADORES
CÁLCULOS DE EQUILIBRIO
(Masa total de cristales)
CINÉTICA DE NUCLEACIÓN
CINÉTICA DE CRECIMIENTO
3. CSD
(Tamaño, forma y número de cristales)
Interacciones que influyen en el comportamiento de un
cristalizador
La cristalización es una operación de transferencia de materia que
depende de la superficie del cristal. En la figura se muestra la compleja
interacción entre la distribución de tamaño (CSD) y los factores que lo
originan. Cada factor cinético de cristalización está relacionado con los
demás, con la velocidad de crecimiento y con el tiempo de residencia de
cada partícula (balance de población). Existe una fuerte relación entre la
sobresaturación (fuerza impulsora) y el área superficial de los cristales
(relacionada con la CSD). Estas interacciones cristalizador/CSD pueden
influir profundamente en la operación en estado estacionario de un
cristalizador en continuo.
DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO: UN COMPONENTE
Clasificación de algunas sales con la solubilidad:
4.
5.
6. Formas de expresar la sobresaturación
Fuerza motriz termodinámica de la cristalización:
Expresiones prácticas
Relación de sobresaturación: S = C/Ceq
(Aplicaciones termodinámicas; cociente de coef. actividad = 1; S debe definirse
con las unidades de concentración).
Fuerza impulsora de concentración: ΔC = C – Ceq
(Estudios cinéticos)
Fuerza impulsora en términos de sobreenfriamiento:
ΔT = Teq - T
Comparación sistemas σ = ΔC/Ceq = S-1
CRECIMIENTO CRISTALINO
Los cristales crecen en el seno de una disolución sobresaturada a través de
dos etapas en serie: 1) difusión en la fase líquida de las unidades de soluto
hasta alcanzar la superficie del cristal (teoría de difusión o de TM) + 2)
integración del soluto y organización dentro de la red (teoría de adsorción o
“reacción”)
7. La ley de Mc Cabe es una importante simplificación que conlleva
numerosas suposiciones: orden de reacción superficial igual a 1,
crecimiento de todas las caras a igual velocidad, coeficientes constantes
y sobresaturación constante en todas las partes del cristalizador. A
pesar de ello, tal vez por cancelación de errores, es suficientemente
precisa para muchos procesos industriales.
En ocasiones se observa que cristales del mismo tamaño bajo idénticas
condiciones aparentes crecen a distinta G (fenómeno conocido como
growth rate dispersion). En estas circunstancias, y también en otros
casos donde no se ajusta la ley (ΔL), se proponen en la bibliografía
ecuaciones para crecimiento dependiente del tamaño: G = f(L)
Si i ≠ 1 (“orden” de reacción superficial distinto de 1)
Ecuación empírica para correlación de datos
n: “orden” global de crecimiento
1,5 < n < 2 para muchas sales inorgánicas