Hoe vormen zich bij industriële processen kristallen? Onderzoek in laboratorium en proeffabriek levert een verfijnd model van van de kristalvorming in industriële reactoren.

Aan de TU Delft onderzochten scheikundig technologen in een NWO/STW-project twaalf jaar lang de kristallisatie in reactoren. Ze gebruikten daarbij een oplossing in water van het zout ammoniumsulfaat (NH₄)₂SO₄. Ammoniumsulfaat is een bekende kunstmestverbinding en is niet milieuvervuilend.

De Delftse chemisch-technologen werkten met laboratoriumopstellingen van twee liter en van 22 liter en een proeffabriek van tweeduizend liter. Warmtewisselaars gecombineerd met lage druk zorgden voor de verdamping van het water. Met lasers en ultrasoon geluid volgden de onderzoekers hoe de ammoniumsulfaatkristallen groeiden tijdens het kristallisatieproces. Door de verdamping en de roersnelheid te variëren kregen ze meer inzicht in het proces. De onderzoekers hebben de ontstane kristallen ook onder de microscoop bekeken, om te zien hoe groot en regelmatig de kristalvorm was.

Met de resultaten verfijnden ze de zogenaamde compartimentmodellen. Deze modellen voorspellen de kwaliteit van de kristallen die uit een kristallisator komen, en bovendien door welke aanpassingen de kwaliteit kan worden verbeterd. Het aantal parameters in dit model is nu teruggebracht van vijftien naar twee.

Diverse chemische bedrijven hebben het onderzoek met interesse gevolgd. Kristallisatie is een belangrijke productiestap bij het maken van medicijnen, plastics, kunstmest en zout. De in Delft ontwikkelde modellen moeten daadwerkelijk betere productieprocessen opleveren.