Modélisation de cristallisations discontinues en solution en l'absence et en présence d'impuretés. - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2011

Modeling batch solution crystallization operations in pure solvent and with impurities

Modélisation de cristallisations discontinues en solution en l'absence et en présence d'impuretés.

Résumé

The batch solution cooling crystallization of ammonium oxalate (AO) was performed in pure water and in the presence of dissolved impurities (NiSO4). The solute concentration was measured using in situ ATR FTIR spectroscopy and the crystal size distribution was estimated from in situ image acquisition and processing, using an immersed video acquisition probe. The experimental supersaturation trajectories show that the development of the crystallization is significantly inhibited by the presence of impurity. Such impurity effects, which were widely investigated at the scale of one single mono-crystal, were neither observed nor described in the case of a whole set of dispersed crystallizing particles. After identification of the nucleation and growth kinetics of AO in pure medium, the inhibition parameters were determined according to Kubota-Mullin's model. A mechanism of unsteady-state adsorption of impurity species at the growing crystal surface was identified, which allowed to satisfactorily represent the experimental results. A dynamic simulation model was thus proposed and developed using Population Balance Equations (PBE), which were solved thanks to a numerical method of characteristics.
La cristallisation discontinue en solution de l'oxalate d'ammonium (OA) dans l'eau, en présence et en l'absence d'impuretés (NiSO4), a été conduite par refroidissement. La mesure de concentration en soluté a été réalisée grâce à la spectroscopie ATR FTIR in situ et le suivi granulométrique par analyse d'images acquises à l'aide d'un capteur vidéo in situ. Les trajectoires de sursaturation en présence de sulfate de nickel montrent que la cristallisation est considérablement inhibée par la présence de l'impureté. Ces effets d'impuretés, largement étudiés dans la littérature à l'échelle d'un monocristal n'ont jamais été observés et décrits sur l'ensemble d'une population de cristaux en suspension. Après avoir identifié les cinétiques de nucléation et de croissance de l'OA en milieu pur, les paramètres d'inhibition sont déterminés sur la base du modèle de Kubota-Mullin. Un mécanisme transitoire d'adsorption de surface de l'impureté a été identifié, dont la simulation permet de rendre compte des résultats expérimentaux. Un modèle de simulation dynamique par les équations de bilans de populations (EBP) a été développé et résolu à l'aide d'un algorithme numérique fondé sur la méthode des caractéristiques.
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hal-00658602 , version 1 (12-01-2012)

Identifiants

  • HAL Id : hal-00658602 , version 1

Citer

Nesrine Gherras, Yamina Ouabbas, Gilles Févotte. Modélisation de cristallisations discontinues en solution en l'absence et en présence d'impuretés.. XIII° Congrès de la SFGP 2011 Société Française de Génie des Procédés : Des procédés au service du produit au coeur de l'Europe, Nov 2011, Lille, France. pp.N°405. ⟨hal-00658602⟩
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