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Abstract

The nucleation, growth and dissolution characteristics of potassium sulphate have been studied in a laboratory scale fluidized bed crystallizer under carefully controlled conditions of temperature, supersaturation and solution velocity. Aqueous solutions of potassium sulphate can withstand high degrees of supercooling (∼ 13°C) even when agitated, but this is reduced to about 5°C when the crystalline phase is present. Nevertheless, this is still a high level of supercooling for an aqueous salt solution. The importance of measuring nucleation data for crystallizer design purposes under the appropriate conditions is clearly demonstrated.

The ‘order’ of the nucleation process, m, defined by Rn = KnΔcm is about 9. The growth process, defined by Rg = KgΔcn is second-order (n = 2) with an activation energy of 4.3 kcal/mole, and the dissolution process, Rd = KdΔcp, in first-order (p = 1) with an activation energy of 3.4 kcal/mole.

The growth step is therefore considered to be diffusion controlled, and this is confirmed by the observation that the growth rate of potassium sulphate in a fluidized bed is dependent on the size of the crystals.

On a étudié les caractéristiques de germination, croissance et dissolution du sulfate de potassium dans un cristalliseur à lit fluidisé, modèle de laboratoire, et dans des conditions bien réglées de température, sursaturation et vélocité de solution. Les solutions aqueuses de sulfate de potassium peuvent supporter une surfusion prononcée (∼ 13°C), měme en présence d'agitation, mais cette résistance à la surfusion ne se manifeste pas au-dessus de 5°C environ en présence d'une phase cristalline; il s'agit là, toutefois, d'un fort degré de surfusion pour une solution aqueuse d'un sel. On voit clairement l'importance de déterminer les résultats de germination pour la conception d'un cristalliseur dans des conditions appropriées.

L' “ordre” m du procédé de germination défini par Rn = KnΔcm est d'environ 9. Le procédé de croissance défini par Rg = KgΔcn est de second ordre (n = 2) et l'énergie d'activation est de 4.3 kilocalories/mole. Le procédé de dissolution défini par Rd = KdΔcp est de premier ordre (p = 1) et l'énergie d'activation est de 3.4 kilocalories/mole.

On considère done que l'étape de croissance est réglée par diffusion et cela est confirme par l'observation que la vitesse de croissance du sulfate de potassium dans un lit fluidisé dépend des dimensions des cristaux.