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cristales

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by

Eric Yahir Olvera Perez

on 15 November 2013

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Transcript of cristales

cristalización
Cristalización
La operación de cristalización consiste en separar un soluto de una solución
mediante la formación de cristales de éste en el seno de la solución.
Una vez formados los cristales se separan de la solución obteniéndose el soluto Cristalizacióncon un alto grado de pureza.
Durante el proceso de cristalización los cristales deben formarse primero y
luego crecer. El fenómeno de formación de pequeños cris
tales se le llama nucleación y a la formación capa por capa del cristal se le llama crecimiento.
La sobresaturación es la fuerza impulsora tanto de la nucleación como del
crecimiento de los cristales
tipos de cristales
Un cristal es un sólido compuesto por átomos, iones o moléculas dispuestos en un arreglo tridimensional ordenado o periódico, o retícula espacial.

La distancia entre los átomos y los ángulos entre las caras de los cristales es característica de cada material.
sistemas cristalográficos
1. Cúbico
2. Tetragonal
3. Ortorrómbico
4. Hexagonal
5. Monoclínico
6. Triclínico
7. Trigonal
pureza de los cristales
Los cristales formados de la mayoría de las soluciones alcanzan purezas de hasta
99.8% bajo condiciones de velocidad de crecimiento moderadas.
Las impurezas generalmente son debidas al atrapamiento el líquido en el cristal
en pequeñas bolsas u oclusiones y ya una vez formado el cristal en la adhesión de
la solución en la superficie, lo que hace necesario su lavado.
ventajas

Se puede obtener en una sola etapa un producto de una pureza de hasta 99%

Se puede controlar la cristalización de tal manera que se produzcan cristales uniformes que faciliten su manejo, empaque y almacenamiento

La cristalización mejora la apariencia del producto para comercialización

Es una operación que puede llevarse a cabo a temperaturas moderadas
.En general, no más de un componente ni recuperar todo el soluto en una única etapa. Es necesario equipo adicional para retirar el soluto restante de las soluciones madres

La operación implica el manejo de sólidos, con los inconvenientes tecnológicos que esto conlleva. En la práctica supone una secuencia de procesado de sólidos, que incluye equipos de cristalización junto con otros de separación sólido-líquido y de secado
desventajas
ecuacion para determinación de impurezas
La separación alcanzada en una cristalización puede ser caracterizada mediante la distribución del soluto y las impurezas entre las fases:
El factor de cristalización E (análogo al factor de extracción) depende de la naturaleza del sistema solvente-soluto-impurezas, de las condiciones de temperatura y presión.
Equilibrio: solubilidad y sobresaturación
el equilibrio se presenta en forma de curvas normalmente se presenta en % en peso de soluto a peso de solvente
estas curvas solo se presentan en solubilidad de soluciones saturadas a diferentes temperaturas
La saturación es el resultado de equilibrio entre fase sólida y líquid
Los datos obtenidos sirven proporcionalmente para la evaluación de las diversas opciones para el proceso de cristalización.
Determinar si el aólido que se cristaliza sólo contiene el soluto de interés.

Seleccionar el solvente

Establecer el rango de temperatura y presión de operación

Conocer la concentración de líquido de salida del cristalizador

Determinar la recuperación máxima posible de la operación
En la sobresaturación ocurren tres pasos.
Región metaestable
el soluto en exceso se deposita en critales ya existentes ( formados por nucleación) pero no forma cristales nuevos
Región intermedia
El soluto en exceso a la concentracion de equilibrio se deposita en cristales existentes y forma nuevos núcleos
Región lábil
La formacion de cristales nuevos o núcleos ocurren en forma espontánea a partir de una nueva solucion que no contiene cistales o semillas
las tres zonas se controlan so sólo por el equilibrio sino también por el grado de agitación
La sobresaturación tambien permite determinar regiones de operación
Operación intermitente

lograr un tamaño mas uniforme posible de crecimiento de cristales ya existentes y no nuevos núcleos
Operación continua

Crecimiento y operación de nuevos núcleos


Proceso de cristalización

Se pueden realizar cristales tanto a nivel laboratorio asi como nivel industrial aunque la complejidad dependende del tipo de cristal que se requiere

datos curiosos
Cristales raros que llegaron del espacio fueron encontrados en zonas montañosas de Siberia, pero hasta ahora se dudaba de su procedencia ya que se trata de un tipo de cristales que son inexistentes en la naturaleza.
Los cuasicristales fueron formulados en teoría por primera vez en el año 1980 por el científico israelí Daniel Schechtman, gracias a lo que obtuvo el Premio Nobel de Química. La estructura de los cuasicristales rompía algunos de los fundamentos científicos de la simetría, por lo que la idea fue visto como algo imposible en ese entonces.

Desde hace algunos años, se han logrado crear cuasicristales en laboratorios. Las rocas encontradas en Siberia -compuestas por una aleación de aluminio, cobre y hierro- demostraron que su existencia era posible bajo condiciones naturales.
Aplicaciones de la cristalización
ƒ Producción de cristales puros y polvos de
diferentes compuestos, industria química general.
Producción de azúcar
En la profundidad de una mina mexicana se conservan formaciones minerales de 200 millones de años de antigüedad.
Naica, un pequeño poblado minero con apenas 5,000 habitantes, se localiza en el Municipio de Saucillo en el Estado de Chihuahua, México. La vocación minera de este pequeño poblado data desde 1800. Se trata de formaciones naturales de dimensiones extraordinarias nunca antes vistas, cuyos cristales de selenita –yeso- llegan a medir hasta 15 metros de largo y 2 de espesor, con un peso promedio de 55 toneladas
Obtención de la aspirina
Estos cristales desgastados, no son más que el fruto de la contaminación a la que sometemos a la naturaleza. Botellas de vidrio que acaban en el mar y que con el paso del tiempo, acaban por hacerse añicos y que, con el tiempo, el oleaje deposita en las playas. Curiosamente, el mar transforma nuestra dejadez en algo bello con su peculiar y natural reciclaje.
Separación de ceras en la refinación de aceites
Purificación de productos en el refino del petróleo
Cristalizador de suspensión mezclada y de retiro de producto combinado
Cristalizador de enfriamiento superficial
Cristalizador de evaporación de circulación forzada
Cristalizador evaporador de desviador y tubo de extracción (DTB, Draft Tube Bafle).
Cristalizador de tubo de extracción (DT, Draft Tube)
Tipos de cristalizadores
circulante, es el más importante de los que se utilizan en la actualidad.
Aun cuando se incluyen ciertas características y variedades diferentes en esta clasificación, el equipo que funciona a la capacidad mas elevada es del tipo en que se produce por lo común la vaporización de un disolvente, casi siempre agua.

Este tipo de equipo produce cristales de malla 30 a 100. El diseño se basa en las velocidades admisibles de intercambio de calor y la retención que se requiere para el crecimiento de los cristales de producto.

Para algunos materiales, como el clorato de potasio, se utiliza este Cristalizador de tubo de extracción que esta combinado con un intercambiador de tubo y coraza de circulación forzada.

Este Cristalizador consta de una tubería de circulación y de un intercambiador de calor de coraza.

Este calentamiento se realiza sin vaporización y los materiales de solubilidad normal no deben producir sedimentación en los tubos.

La cantidad y la velocidad de la recirculación, el tamaño del cuerpo y el tipo y la velocidad de la bomba de circulación son conceptos críticos de diseño, para poder obtener resultados predecibles.
Consideraciones en el diseño de una cristalizador
En los sistemas con evaporación
S disminuye debido a la corriente de vapor producido y el rendimiento se incrementa.
En el modo de enfriamiento adiabático la cantidad de vapor liberada está fijada por los balances de energía.
el diseñador puede controlar la presión para fijar la temperatura y por lo tanto RC, así como suministrar calor externo para controlar S.
Cuando la cristalización es sólo por enfriamiento, el único control sobre el
rendimiento es la temperatura.
Factores a considerar
Poder del solvente: Debe ser capaz de disolver fácilmente el soluto y permitir después la obtención de cristales deseados.

Pureza: No debe introducir impurezas que afecten la apariencia y propiedades del cristal.

Reactividad química: Debe ser estable.

Manejo y procesamiento: De preferencia poco viscoso y con temperatura de fusión abajo de 5ºC. De baja inflamabilidad y toxicidad.


Este Cristalizador consta de hélices situadas dentro del cuerpo del cristalizador, reduciendo la carga de bombeo que se ejerce sobre el circulador.

Esta técnica reduce el consumo de potencia y la velocidad de punta del circulador y la rapidez de nucleación de los cristales.

La suspensión de cristales del producto, se mantiene mediante una hélice grande de movimiento lento.

La solución Madre enfriada regresa al fondo del recipiente y vuelve a recircular a través de la hélice.

Los cristales gruesos se separan de las partículas finas en la zona de asentamiento por sedimentación gravitacional.

Este cristalizador se puede emplear en sistemas en que no se desea la destrucción de partículas finas.

En los cristalizadores tipo DT y DBT, la velocidad de circulación suele ser mayor que la que se obtiene en un cristalizador similar de circulación forzada.

Este Cristalizador requiere tener ciclos operacionales prolongados con materiales capaces de crecer en las paredes del cristalizador.

Se utiliza para cristalizar Sulfato de amonio, cloruro de potasio y otros cristales inorgánicos y orgánicos.

GRACIAS POR SU ATENCIÓN

Arias Arriaga Cristóbal
Olvera Paredes Cristian
Olvera Pérez Eric Yahir
Osornio Velazquez Cecilia

Prof. Contreras Navarro Beatriz
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