Kristalizasyon sistemleri, çözeltilerden saf kristaller elde etmek için kullanılan proseslerdir. Bu sistemler, kimya, ilaç, gıda ve madencilik gibi çeşitli endüstrilerde yaygın olarak kullanılır. Kristalizasyon sistemleri hakkında bazı temel bilgiler:
Evaporatif Kristalizasyon: Çözücünün buharlaştırılması yoluyla çözelti konsantrasyonunun artırılması ve kristallerin oluşması sağlanır. Bu yöntem, genellikle yüksek saflıkta kristaller elde etmek için kullanılır.
Soğutma Kristalizasyonu: Çözeltinin sıcaklığının düşürülmesiyle çözücünün çözünürlüğü azalır ve kristaller oluşur. Bu yöntem, özellikle ısıya duyarlı maddeler için uygundur.
Reaktif Kristalizasyon: İki veya daha fazla kimyasalın reaksiyona girmesi sonucu kristallerin oluştuğu bir yöntemdir. Bu yöntem, genellikle kimya ve ilaç endüstrilerinde kullanılır.
Dondurarak Kristalizasyon: Çözeltinin dondurulması ve ardından çözeltinin buharlaştırılması yoluyla kristallerin elde edilmesi sağlanır. Bu yöntem, özellikle gıda endüstrisinde kullanılır.
Zorlamalı Dolaşımlı Kristalizatör: Çözelti, sabit debide bir eşanjörden geçirilerek ısıtılır ve kristallerin oluşumu sağlanır. Bu sistem, yüksek verimlilik ve enerji tasarrufu sağlar.
Draft-Tube Baffle (DTB) Kristalizatör: Kristal boyutunun daha büyük istenildiği uygulamalarda tercih edilir. Çözelti sirküle edilerek kristaller sürekli sistemde askıda kalır.
Akışkan Yataklı Kristalizatör (Oslo): Kristal boyutunun 1 mm ve üzeri istenildiği durumlarda tercih edilir. Kristalizatörün tabanında hareketli bir kristal yatağı oluşturulur.
DTB kristalizatörü hem adiabatik soğutma hem de buharlaştırıcı tiplerde inşa edilmiştir ve büyüyen kristallerin büyük, yavaş hareket eden bir karıştırıcı sirkülasyonu vasıtasıyla alt kısımdan kaynama yüzeyine dolaştırıldığı bir gövdeden oluşur. Askıdaki kristali çevreleyen, ince kristaller taşıyan bir ana sıvı akışının çıkarılabileceği halka şeklinde bir çökme bölgesi vardır. Bu ince parçacıklar, halka şeklindeki bölme bölgesinde yerçekimiyle çökelme yoluyla büyüyen kristal süspansiyonundan ayrılır.
Bölme bölgesinden ayrılan ince parçacıklar, buharlaştırıcı bir DTB kristallizatöründe, bir sonraki aşama çözeltiye veya ısı eşanjörüne gönderilir. İnce parçacıklar, akış şemasına bağlı olarak ısıtılarak veya seyreltik besleme veya suyla karıştırılarak yok edildikten sonra ana sıvı karıştırıcı sirkülasyonuyla kristilazatör emişine geri döndürülür.
Büyüyen kristaller, aşırı doygunluğun en yoğun olduğu ve büyümenin en hızlı olduğu kaynama yüzeyine getirilir.
Deflektör, büyüyen kristallerin süspansiyonundan istenmeyen ince kristallerin ayrılmasını sağlar ve böylece ürün boyutunun kontrolünü etkiler.
Ekipman yüzeylerindeki zararlı tuz birikintilerini en aza indirmek için kaynama yüzeyinde yeterli kristal yüzeyi korunur.
Dahili sirkülasyon yollarındaki düşük basınç kaybı, düşük güç gereksinimlerinde büyük akışları mümkün kılar.
DTB Kristalizatörünün avantajları:
Oslo tipi kristalizatörler, büyük homojen kristal boyutları gerektiğinde kullanılır. Oslo Kristalizatörleri, dolaşan bir çözücü akışında aşırı doygunluk üretimi ile karakterize edilir. Bunlar ayrıca büyüme kristalizatörü olarak da bilinir.
Sıvının doğasına bağlı olarak Oslo kristalizatörü vakum altında veya basınç altında çalışacak şekilde tasarlanabilir. Kristallerin istenen seviyeye kadar büyümeleri için daha fazla kalma süresi sağlama tasarımı yeteneği. Normalde kristaller sıvı yatağının alt tarafından çıkarılır ve üst üste gelen sıvı, büyümekte olan kristallerle birlikte sıvı yatağının üst tarafında kalır. Akışkanlaştırılmış yatak içinde, daha büyük kristaller dibe çökerken daha küçük kristaller askıda kalır ve büyümeye devam eder. Bu işlem büyük, düzgün kristaller üretir.
Oslo kristalizatörü buharlaştırıcı tipte veya yüzey soğutmalı tipte olabilir.
Bu tip kristalizatörler maliyet açısından verimlidir ve düşük bakım gerektirir.
Oslo Kristalizatörünün avantajları:
Bu tip ünite – sirkülasyonlu kristalizatör veya karışık süspansiyon-karışık ürün çıkarma kristalizatörü olarak da bilinir – büyüyen kristalleri çevreleyecek kadar yüksek bir sıvı seviyesine sahip buhar çıkışı için boyutlandırılmış bir gövdeden oluşur. Gövdenin alt kısmından gelen emiş, bir sirkülasyon pompası ve bir ısı eşanjöründen geçer ve teğet veya dikey bir giriş yoluyla gövdeye geri döner. Adiabatik soğutma kristal verimi üretmek için yeterli olduğunda ısı eşanjörü atlanır.
Bu kristalizatörün en yaygın kullanımı, nispeten düz veya ters çözünürlüğe sahip malzemelerle buharlaştırıcı bir kristalizatör olarak kullanılmasıdır. Ölçekli bileşenlere sahip çözeltilerden kristalleştirilen bileşiklerde de faydalıdır.
Zorlamalı sirkülasyonlu kristalizatörler parti bazında çalıştırılabilir, ancak en sık kullanım sodyum klorür, sodyum sülfat, sodyum karbonat monohidrat, sitrik asit, monosodyum glutamat, üre ve diğer benzer kristal malzemeler gibi malzemelerin sürekli işlenmesindedir.
Avantajları: