Cristalizadores: Definição, Funcionamento e Classificação

CRISTALIZADORES O QUE SÃO E PARA QUE SERVEM Cristalizadores são equipamentos utilizados para obtenção de cristais a partir de uma solução concentrada por resfriamento evaporação ou resfriamento por evaporação adiabática do solvente O produto final é uma mistura de cristais e solução saturada Os cristalizadores por evaporação ou resfriamento por evaporação adiabática do solvente são equipamentos semelhantes a alguns tipos de evaporadores CRISTALIZADORES O QUE SÃO E PARA QUE SERVEM A barreira que separa os fluidos de aquecimento solução apresenta alta condutividade térmica Os fluidos trocam calor entre si seja por calor latente mudança de fase ou sensível sem mudança de fase CRISTALIZADORES O QUE SÃO E PARA QUE SERVEM Os cristais obtidos são separados posteriormente em uma operação de centrifugação CRISTALIZADORES CRISTAIS Cristais são qualquer sólido com estrutura interna ordenada possua ele ou não faces externas HABITO Aparência típica do cristal em termos de tamanho e forma MAGMA Mistura de duas fases sendo uma cristal de vários tamanhos e outra solução normalmente saturada ou supersaturada LICOR MÃE Solução que sobra após a cristalização CRIATALIZADORES PARTES DE UM CRISTALIZADOR CRISTALIZADORES FENÔMENOS ENVOLVIDOS TRANSFERÊNCIA DE CALOR DO MEIO CALEFATOR PARA A SOLUÇÃO TRANSFERÊNCIA SIMULTÂNEA DE CALOR E MASSA DA SOLUÇÃO SATURADA PARA A FASE VAPOR E SÓLIDA CRISTALIZADORES CLASSIFICAÇÃO o Os cristalizadores são classificados principalmente pelo método utilizado para obtenção dos cristais e depósitos das partículas DIAGRAMA DE SATURAÇÃO DE ALGUNS SAIS Linha de base Pouco inclinada Inclinação Intermediária Inclinação Elevada CRISTALIZADORES TIPOS DE CRISTALIZADORES SEGUNDO FOUST PRECIPITAÇÃO MEDIANTE RESFRIAMENTO DA SOLUÇÃO PRECIPITAÇÃO MEDIANTE EVAPORAÇÃO DA SOLUÇÃO PRECIPITAÇÃO PELA EVAPORAÇÃO ADIABÁTICA E RESFRIAMENTO DA SOLUÇÃO CRISTALIZADORES TIPOS DE CRISTALIZADORES SEGUNDO PERRY 1 PRECIPITAÇÃO MEDIANTE RESFRIAMENTO DA SOLUÇÃO Resfriadores de tabuleiro Cristalizadores descontínuos com agitação Cristalizador contínuo SwensonWalker CRISTALIZADORES TIPOS DE CRISTALIZADORES SEGUNDO FOUST 2 PRECIPITAÇÃO MEDIANTE EVAPORAÇÃO DO SOLVENTE Evaporadores cristalizadores Mais utilizados industrialmente Modernamente utilizam sedimentadores classificadores A solução mae pode retornar ao evaporador ou pode ser descartada CRISTALIZADORES TIPOS DE CRISTALIZADORES SEGUNDO FOUST 2 PRECIPITAÇÃO MEDIANTE EVAPORAÇÃO DO SOLVENTE Cristalizadores com tubo de tiragem Possui controle da distribuição granulométrica dos cristais Os finos são recirculados e misturados com a carga CRISTALIZADORES TIPOS DE CRISTALIZADORES SEGUNDO FOUST 2 PRECIPITAÇÃO MEDIANTE EVAPORAÇÃO DO SOLVENTE Cristalizadores Oslo Adaptados a produção de cristais uniformes grandes próximo de uma forma arredondada É essencialmente um evaporador com circulação forçada Possui um classificador de partículas Pode servir para cristalizar por resfriamento da solução CRISTALIZADORES TIPOS DE CRISTALIZADORES SEGUNDO FOUST 3 PRECIPITAÇÃO MEDIANTE EVAPORAÇÃO ADIABÁTICA E RESFRIAMENTO Cristalizador com tubo de tiragem A vaporização é obtida pelo flash da solução quente da carga A energia de vaporização é fornecida pelo calor sensível da solução Utilizase ejetores a vapor para fazer vácuo no equipamento Pode ser operado de forma descontínua CRISTALIZADORES TIPOS DE CRISTALIZADORES SEGUNDO FOUST 3 PRECIPITAÇÃO MEDIANTE EVAPORAÇÃO ADIABÁTICA E RESFRIAMENTO Cristalizador com recirculação do magma cristalino Magma é recirculado por todo equipamento tanto na camara de evaporação quanto no tubo de crescimento e classificação dos cristais CRISTALIZADORES CÁLCULO DE CRISTALIZADORES S vapor aquecimento F alimentação carga C condensado do vapor de aquecimento P produto V vapor produzido A soma das correntes de entrada e saída são iguais a zero 0 𝑚𝑆 𝑚𝐶 𝑚𝐹 𝑚𝑉 𝑚𝑃 0 Cristalizadores por evaporação do solvente ou por evaporação adiabática do solvente CRISTALIZADORES Não há geração de componente soluto nem consumo dos mesmos 𝑚𝐹𝑥𝐹 𝑚𝑉𝑥𝑉 𝑚𝑃𝑥𝑃 0 0 𝑚𝐹𝑥𝐹 𝑚𝑃𝑥𝑃 0 CÁLCULO DE CRISTALIZADORES A soma das correntes de entrada e saída vezes a entalpia da mesma são iguais a zero 0 𝑚𝑆ℎ𝑆 𝑚𝐶ℎ𝐶 𝑚𝐹ℎ𝐹 𝑚𝑉ℎ𝑉 𝑚𝑃ℎ𝐷 0 CRISTALIZADORES CÁLCULO DE CRISTALIZADORES FR fluido refrigerante F alimentação carga P produto A soma das correntes de entrada e saída são iguais a zero 0 𝑚𝐹𝑅𝑒𝑛𝑡 𝑚𝐹𝑅𝑠𝑎𝑖 𝑚𝐹 𝑚𝑃 0 Cristalizadores por resfriamento da solução FRent FRsai F P Não há geração de componente soluto nem consumo dos mesmos 𝑚𝐹𝑥𝐹 𝑚𝑃𝑥𝑃 0 A soma das correntes de entrada e saída vezes a entalpia da mesma são iguais a zero 0 𝑚𝐹𝑅𝑒𝑛𝑡ℎ𝐹𝑅𝑒𝑛𝑡ℎ𝐹𝑅𝑠𝑎𝑖 𝑚𝐹ℎ𝐹 𝑚𝑃ℎ𝐷 0 CRISTALIZADORES CÁLCULO CRISTALIZADORES 𝑅 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑛𝑜𝑠 𝑐𝑟𝑖𝑠𝑡𝑎𝑖𝑠 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑓𝑟𝑎çã𝑜 𝑚á𝑠𝑠𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑢𝑡𝑜 𝑛𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑥 100 𝑆𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑛𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑆𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑛𝑜𝑠 𝑐𝑟𝑖𝑠𝑡𝑎𝑖𝑠 𝑑𝑜 𝑑𝑜 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜 𝑆𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑛𝑎 𝑠𝑜𝑙𝑢çã𝑜 𝑑𝑜 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜 𝐹𝑥𝐹 𝑃 𝐹𝑟𝑎çã𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑟𝑖𝑠𝑡𝑎𝑖𝑠 𝑛𝑜 𝑚𝑎𝑔𝑚𝑎 𝑃𝑀𝑎𝑛𝑖𝑑𝑟𝑜 𝑃𝑀ℎ𝑖𝑑𝑟𝑎𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑃 𝐹𝑟𝑎çã𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢çã𝑜 𝑛𝑜 𝑚𝑎𝑔𝑚𝑎 𝐹𝑟𝑎çã𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑛𝑎 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎çã𝑜 V 𝑅 𝑃 𝑥 𝑓𝑟𝑎çã𝑜 𝑚á𝑠𝑠𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑟𝑖𝑠𝑡𝑎𝑖𝑠 𝑛𝑜 𝑚𝑎𝑔𝑚𝑎 𝑥 𝑃𝑀𝑎𝑛𝑖𝑑𝑟𝑜 𝑃𝑀ℎ𝑖𝑑𝑟𝑎𝑡𝑎𝑑𝑜 𝐹 𝑥𝐹 𝑥 100