Kristallisationstechnik

Oslo-Kristallisatoren

1924 erfunden, heute ein zentrales Produkt von GEA, das ein Wachstum größter Kristalle in einem Fließbett ohne mechanische Zirkulation ermöglicht.

Der Kristallisator wurde von 1924 von F. Jeremiassen von Krystal A/S, Oslo, Norwegen, erfunden, und nach der Stadt benannt, in der die Entwicklung stattfand. Er wird auch als „Wachstums“-, „Fließbett“- und „Krystal“-Kristallisator bezeichnet.

GEA besitzt als technischer Nachfolger von Davy Powergas und A. W. Bamforth alle Unterlagen der OSLO-Installationen, die von den beiden Unternehmen gebaut wurden. Dieses Hintergrundwissen, ergänzt durch seine eigene umfangreiche Erfahrung macht GEA zum weltweit führenden Designer von OSLO-Kristallisatoren.

Der Hauptvorteil des OSLO-Kristallisators besteht bis heute darin, Kristalle in einem Fließbett wachsen zu lassen, das keinem mechanischen Zirkulationsverfahren unterliegt. Ein Kristall in einer OSLO-Einheit wächst ungehindert bis zu der Größe, die seiner Verweilzeit im Fließbett entspricht. 

Somit können in einem OSLO-Kristallisator im Vergleich zu anderen Kristallisatortypen größere Kristalle wachsen. Die Suspension wird aus dem Wirbelbett des Kristallisators entnommen und typischerweise zur Zentrifugation geleitet. Geklärte Lösung kann bei Bedarf aus der Klärzone des Kristallisators abgestoßen werden.

Besondere Eigenschaften:

  • Große Kristalle bis zu 6 mm
  • Keine interne Umwälzpumpe
  • Vernachlässigbare sekundäre Keimbildungssrate
  • Hohe Übersättigung 
  • Effiziente Zerstörung von Feinanteilen
  • Lange Verweilzeit im Fließbett 
  • Langer Produktionszyklus zwischen den Reinigungen

Funktionsweise

Funktionsweise von Oslo-Kristallisatoren
oslo-kristallisator-schema

Ein OSLO-Kristallisator besteht aus fünf grundlegenden Komponenten:

  • Dem Kristallisatorbehälter. Umfasst den größten Teil des aktiven Volumens, das durch die Anforderungen an die Verweilzeit vorgegeben ist, und ermöglicht eine optimale Ableitung der Prozessbrüden.
  • Der Klärzone. Kontrolliert die Kristallpopulation, indem es feine Kristalle (die durch Erhitzen oder Verdünnen aufgelöst werden) von groben Kristallen (die weiterwachsen) trennt. 
  • Die Umwälzpumpe. Sorgt für eine ausreichende Umwälzung, um den Kristallisator unter optimalen Übersättigungs- und Überhitzungsbedingungen zu betreiben. In der Regel werden Axialpumpen verwendet.
  • Der Wärmetauscher. Liefert dem Kristallisator die erforderliche Wärmeenergie für die gewünschte Verdampfungsleistung.
  • Dem Fließbett. Ein Wirbelbett aus Kristallen, das durch die zirkulierende Mutterlauge entsteht, die die Übersättigung an die suspendierten Kristalle abgibt.

Ähnlich wie bei einem DTB-Kristallisator wird eine geklärte Lösung mit feinen Kristallen bestimmter Größe aus der Klärzone entnommen. Durch Überhitzung der Lösung im externen Wärmetauscher werden die feinen Kristalle aufgelöst. Diese Überhitzung wird durch Verdampfung eines Lösungsmittels abgebaut, das entweder zu den nachfolgenden Prozessschritten geleitet oder intern durch Anwendung eines Verdichtungssystems Ihrer Wahl wiederverwendet wird.

Die übersättigte Lösung wird dann durch das Leitrohr nach unten geleitet und ein Kristallbett sanft fluidisiert. Die Übersättigung wird dabei durch Kristallwachstum an die suspendierten Kristalle abgegeben.

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Beheizungsarten für thermische Trennanlagen

Üblicherweise wird ein Verdampfer oder Kristallisator mit Frischdampf beheizt, aber auch Abwärme kann als Energiequelle genutzt werden, solange die für den thermischen Trennungsprozess erforderliche Energiemenge gegeben ist.

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