Статья: Управление гидромеханическими процессами: кристаллизация

Кристаллизация

Благодаря процессу кристаллизации образуются лед, минералы, зубная эмаль, кости живых организмов. Рост большого количества кристаллов используется в металлургии и других областях промышленности. В современной химической промышленности кристаллизация используется для получения веществ в чистом виде. При образовании кристаллов происходит фазовый переход - переход вещества из одной термодинамической фазы в другую. Образование кристаллов из стекол, растворов, газов и расплавов является фазовым переходом первого рода, а кристаллизация в случае полиморфных превращений может быть фазовым переходом второго рода. Процесс кристаллизации начинается в случае достижения некоторого предельного значения, к которым относятся пересыщение пара, переохлаждение жидкости и т. п.

Управление процессом кристаллизации

В настоящее время существует несколько подходов к управлению процессом кристаллизации с использованием средств автоматизации, широко использующихся в современной промышленности:

1. Термодинамический подход. Данный подход основан на изучении свойств системы во время процесса кристаллизации. Они применяется для определения температурных режимов, а также условий, при которых образуются кристаллы с необходимыми чистотой и свойствами.
2. Кинетический подход. Данный подход основан на изучении кинетических параметров процесса кристаллизации. Кинетический подход применяется с целью определения скорости образования кристаллов, а также изменения их размеров, формы и структуры во времени. Такой подход позволяет контролировать скорость процесса кристаллизации и получать готовый продукт с необходимыми свойствами.
3. Модификация роста кристаллов. Данный подход состоит из различных методов и техник, которые направлены на изменение условий роста кристаллов. Например, использование добавок или специальных технологических процессов с целью получения кристаллов определенной формы, ориентации или размеров.
4. Использование промежуточных продуктов. Такой подход основывается на использовании промежуточных продуктов или интермедиатов с целью контроля процесса кристаллизации.

Одним из самых распространенных методов управления процессом кристаллизации является изменение температурных условий. Снижение температуры приводит к замедлению кинетики роста кристаллов, что в свою очередь способствует получению кристаллов высокого качеств с меньшим количеством дефектов. Замедление процесса кристаллизации может быть использовано для улавливания реакционных промежуточных продуктов или изменения морфологии кристаллов. Увеличение температуры способствует активации кристаллогенезиса, то есть ускорению роста кристаллов, а также увеличению их размеров. При помощи повышения температуры можно также изменить структуру кристаллов, вызвать переход в другую фазу или улучшить кристаллическую ориентацию. Изменение температурных условий может осуществляться следующими способами:

1. Нагрева раствора.
2. Охлаждение раствора.
3. Введение теплоносителей.
4. Контроль окружающей среды.
5. Использования специальных оборудованных кристаллизаторов.

Во время кристаллизации могут использоваться различные добавки, влияющие на размер, форму, скорость образования кристаллов. Такие добавки вводятся в процесс при помощи специального автоматического оборудования - дозаторов и т. п. Основными составляющими специальных добавок являются:

1. Ингибиторы. Данные вещества замедляют рост и образование кристаллов. Они используются при изготовлении некоторых продуктов, чтобы их стабилизировать и улучшить внешний вид.
2. Промотеры. Данные вещества способствуют образованию кристаллов. Они применяются, когда существует необходимость получения определенной структуры или формы кристаллов. Промотеры широко используются в синтезе полимеров и в производстве лекарственных средств.