Тип перемешивания для кристаллизации

[Phobos]

Задача: получить округленные кристаллы вещества. Литература говорит, что это достигается перемешиванием в стальном реакторе, при этом кубические кристаллы трутся друг о друга и обтесываются углами. В сочетании с небольшим нагревом смеси перед фильтрацией это вроде как дает нужный эффект.
Но есть побочная тенденция - аггломерация кристаллов, они склеиваются гранями и никакие шарики уже не получаются. Некое улучшение картины наблюдается, если поставить в реактор баффели (вертикальные пластины, приваренные перпендикулярно стенке). Поток ломается, видимо, кристаллы не бегают вместе всей массой вдоль стенок, а как-то диспергируются по всему объему, двигаясь с разными скоростями относительно друг друга (что мне интуитивно кажется залогом успеха). Но все равно недостаточно, аггломерация достаточно сильная.
Вопрос: Объясните на пальцах химику-синтетику, как можно прикинуть и осуществить нужное мне перемешивание? Может, нужна другая мешалка? Сейчас стоит обычный импеллер, 4-х лопастной, направление потока вверх. Может 2 уровня надо? Видел как-то реактор, где мешалка была установлена не по центру, а как-бы в боковое отверстие в крышке, под углом. Что это может дать? Может вдобавок к перемешиванию запустить еще циркуляцию смеси снизу вверх - насос забирает сверху и вдувает снизу, через кран реактора?
Очень хочется подключить реактор к источнику ультразвука, который бы разбил аггломераты, но на такие вложения начальство не пойдет.
Поделитесь знаниями, а?

[amik]

Просто так сферолиты не получить. Материал стенки и скорость перемешивания однозначно не имеет значения
Обычно сферическая форма достигается распылительной сушкой

[Phobos]

Я знаю, что для этого вещества это достигается именно так (видимо, у кристаллов сравнительно небольшая механическая стойкость к истиранию). Более того, несколько раз мы случайно получали круглые гранулы в этом же стальном реакторе - при определенной скорости мешалки и концентрации осадка в смеси (правда, не пытались повторить, ибо вещество получалось неудовлетворительным по другим параметрам). В стеклянном реакторе всегда получались острые (или слегка скругленные аггломераты).
Разница между формой кристаллов в зависимости от условий кристаллизации просто огромная.

[avor]

Я знаю, что для этого вещества это достигается именно так (видимо, у кристаллов сравнительно небольшая механическая стойкость к истиранию). Более того, несколько раз мы случайно получали круглые гранулы в этом же стальном реакторе - при определенной скорости мешалки и концентрации осадка в смеси (правда, не пытались повторить, ибо вещество получалось неудовлетворительным по другим параметрам). В стеклянном реакторе всегда получались острые (или слегка скругленные аггломераты).
Разница между формой кристаллов в зависимости от условий кристаллизации просто огромная.

Может небольшая добавка ПАВ улучшит процесс и не повлияеет на другие требования к продукту? А маточник-то какой?

Если хочется дикого перемешивания с разгромом может организовать пеный слой "бульбульрованием"?

[Phobos]

Раствор водный. ПАВ как-то добавляли, 300 ппм дали полнейшее измельчение до 5 микрон (обычно 200-500), 30 ппм наоборот дали сильнейшее склеивание, чуть ли не в один комок:). Почесали в затылке, дальше не экспериментировали.
Сильнейшее перемешивание начнет раскалывать кристаллы, что тоже нежелательно.

[Maloy]

мож поможет?

kristallizatia-rastvorov.djvu

[Олег Новиков]

Пластины надо убрать, они мешают процессу. Для предотвращения слипания отдельно измельчите часть кристаллов в пудру и вводите тонкий порошок постепенно для "припудривания" гранул. для предотвращения слеживания так и делают. Наверное с йодом работаете, ведь только он такой капризный? С йодом мы сделали гранулы и не слеживаются. Только несколько иначе.

[Phobos]

To Maloy:
Спасибо, скачал, буду изучать. Хотя вряд ли найду ответ на сию конкретную проблему:)

[Phobos]

Олег, скажите, а разве припудривание применяют не при сушке? Я, наверное, несколько неясно написал - в моем случае округление происходит еще во время кристаллизации плюс уже охлажденная смесь болтается для завершения округления несколько часов в реакторе. И вот именно эта стадия для меня темный лес с точки зрения выбора мешалки, формы реактора, режима перемешивания и прочих трюков типа ПАВ, ультразвука, вибрирующих стенок и т.д.

[iskariot]

Ну вообще, классика мешалки для кристаллизации - тихоходная якорная. Если скругления кристаллов достигается методом обтесывания - может стоить поставить пропеллерную мешалку?

[Phobos]

Пропеллер - это направление потока вниз?
Сейчас у меня стоит 4-лопастная хреновина с прямоугольными пластинами с наклоном где-то 45 градусов. Поток вверх.
У меня есть еще теория, что микропримеси могут влиять на механическую устойчивость кристалла. Получился мягкий - обтесался в шарик, твердый - остался острым кубом, анизотропия - получился овальным. А добиться одинакового уровня микропримесей в каждой реакции сложно. Вот и получается, что один раз круглые, другой раз нет.
Еще интересно влияние статического электричества - может они электризуются при перемешивании и от этого слипаются? Кстати, сухие кристаллы сильно липнут на стекло и отталкиваются от пластика.

[iskariot]

А из чего кристаллизуете? Статика в водных средах практически не влияет.
Тут дело не в направлении потока. Дело в скорости вращения и типа мешалки. Пропеллерная мешалка - быстроходная, она создает турбулентные потоки практически во всем объеме реактора. При этом частота и сила столкновения кристаллов резко возрастает. Такие мешалки практически не используют для кристаллизации, так как осадок получается очень мелкий и труднофильтруемый.
Якорная мешалка - фактически якорь скребущий по дну. Его задача - только взмучивать осадок. При таком варианте кристаллы укрупняются и получается хорошо сформированный крупнокристаллический осадок. Да, и потоки в таком варианте ламинарны.

[Phobos]

Статика присутствует, т.к. реактор хоть и с водным раствором, но стеклянный и изолирован от земли. У нас был случай (не в этом проекте), когда от трения кристаллов возник разряд между стенкой и лопастью мешалки, при этом получились дырочки в эмали стенки.
Возможно, именно поэтому рекомендуют стальной реактор именно для болтания смеси при постоянной температуре. Или, может, у него стенки шершавые, как у машинки для чистки картошки:) Не знаю.
А что даст двух-уровневая мешалка?

[iskariot]

В технологии и стальные реакторы заземляют...
Двууровневая мешалка даст лишь меньшее количество застойных зон. Попробуйте просто на высокой скорости это сделать... М.б в диспергаторе это провести? Чувствуется мне, что принципиальна именно скорость перемешивания.

[Олег Новиков]

Олег, скажите, а разве припудривание применяют не при сушке? Я, наверное, несколько неясно написал - в моем случае округление происходит еще во время кристаллизации плюс уже охлажденная смесь болтается для завершения округления несколько часов в реакторе. И вот именно эта стадия для меня темный лес с точки зрения выбора мешалки, формы реактора, режима перемешивания и прочих трюков типа ПАВ, ультразвука, вибрирующих стенок и т.д.

Такая задачи требует филигранной работы с кристаллизацией. Это хорошо, когда нужно продемонстрировать искусство экспериментатора, но не слишком практично. Если Вам удается хотя бы иногда получить сферические друзы кристаллов, то примите мои поздравления - Вы искусный экспериментатор. Визуальный контроль и регулирование скорости мешалки пожалуй сработает лучше всего. Самое важное быстро преодолеть "точку слипания", когда когезия кисталлов максимальная. Опять же в этой точке не помешает суспензия мелких кристаллов, которые вполне могут защитить крупные кристаллы от взаимного проростания. Что бы не потерять чистоту продукта желательно воспользоваться ими в качестве стабилизатора и закустителя дисперсной системы.

[Олег Новиков]

Олег, скажите, а разве припудривание применяют не при сушке? Я, наверное, несколько неясно написал - в моем случае округление происходит еще во время кристаллизации плюс уже охлажденная смесь болтается для завершения округления несколько часов в реакторе. И вот именно эта стадия для меня темный лес с точки зрения выбора мешалки, формы реактора, режима перемешивания и прочих трюков типа ПАВ, ультразвука, вибрирующих стенок и т.д.

Количество мелких кристаллов должно быть дастаточно велико, чтобы создать вязкость (расчитать пязкость можно по уравнению Стокса).

[Phobos]

Тут, к сожалению, есть ограничения - мелкие присталлы в смеси недопустимы, их придется потом отсеивать на ситах или же пытаться растворить подогревом смеси перед фильтрацией. Кроме того, иногда на картинках SEM видны мелкие кристаллы, прилепившиеся к боку крупного, и давшие самостоятельный рост в этакий уродливый коралл.
Спасибо за комплимент, конечно:) Пока что все если и получается, то совершенно случайно, наощупь.
А как вычислить или прикинуть точку когезии для конкретной системы? Если можно, расскажите подробнее.