Нефть ва газни қайта ишлаш жараёнлари ва ускуналари Ўзбекистон Республикаси Олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги олий ўқув юртлари бакалавриатининг «Нефть ва нефть-газни қайта ишлаш технологияси»

17.2-расм. Кристалланиш тезлигининг вақтдан боғлиқлиги:
1-эритманинг тўйиниш даражаси нисбатан катта бўлганда; 2-ўта тўйиниш даражаси кичик бўлганда.

Кристалланиш жараёнининг механизмини қуйидагича тушунтириш мумкин. Ўта туйинган эритмада энг аввало кристалланиш марказлари ҳосил бўлади. Сўнгра кристалларнинг ўсиши юз беради. Кристалларнинг юзасида жуда кичик қалинликка эга бўлган чегара қатлам ҳосил бўлади. Кристалланиши лозим бўлган модда эритмадан чегара қатлам орқали кристалл куртагининг юзасига ва сўнгра унинг таркибига ўтади, натижада кристалл қирраларининг ўсиши юз беради. Бунда кристалл атрофидаги қатламда концентрациянинг камайиши юз беради, ўта тўйинган эритма тўйинган ҳолатга ўтади. Чегара қатлам жуда юпқа бўлиб, унда модда молекуляр диффузия орқали тарқалади, шу сабабдан бу қатлам кристалланаётган модданинг тўйинган эритмадан кристаллнинг юзасига ўтиш учун асосий қаршиликни кўрсатади. Умуман олганда, кристалланиш жараёни икки босқичдан иборат: 1) молекуляр босқич – кристалланиши лозим модданинг тўйинган эритмадан чегара қатлам орқали кристалларнинг юзасига ўтиши; 2) кинетик босқич – модда молекулаларининг кристалларнинг кристалл панжараси таркибига кириши.

Биринчи диффузия босқичидаги модда алмашинишни қуйидаги тенглама орқали ифодалаш мумкин:
, (17.2)
бу ерда М – ўта тўйинган эритманинг асосий массасидан чегара қатлам орқали кристалларнинг 1 м² юзасига 1 с давомида ўтган модданинг миқдори, кг/м²·с; D – диффузия коэффициенти, м²/с; r – ўсаётган кристалларни қоплаб турган диффузион чегара катламининг қалинлиги, м; (С – С₁) – концентрациялар айирмаси, кг/м³; С – ўта тўйинган эритманинг концентрацияси, кг/м³; С₁ – ўта тўйинган эритма ва чегара қатламдаги туйинган эритма концентрациялари (С ва С_m) ўртасидаги оралиқ концентрация, кг/м³.
Иккинчи кинетик босқичдаги кристалларнинг кристалл панжараси таркибига кириб жойлашган модданинг миқдори қуйидаги тенглама билан аниқланиши мумкин:
М = К (С₁ – С_m)² , (17.3)
бу ерда С_m – чегара қатламидаги туйинган эритманинг концентрацияси, кг/м³; К – фазавий ўзгариш тезлигининг доимийлиги, м⁴/с·кг.
Охирги иккита тенгламаларда М ва С₁ номаълум. Булардан С₁ ни қисқартиб, П.М. Силиннинг қуйидаги тенгламасига эришамиз:
. (17.4)
Диффузия коэффициентининг қиймати D абсолют ҳарорат Т ва муҳитнинг қовушоқлиги μ ларга боғлиқ бўлади. D нинг қиймати Эйнштейннинг тенгламасига асосан топилади:
. (17.5)
Юқори қовушоқликка эга бўлган эритмаларнинг кристалланишида D нинг қиймати жуда ҳам кичик бўлади. Бунда нисбатининг қиймати нулга яқинлашади. Агар ушбу қийматни (17.4) тенгламага қўйилса, эритмадан чегара қатламга ўтган модданинг миқдорини аниқлайдиган тенгламага эришилади:
. (17.6)
(17.6) тенгламадаги D нинг ўрнига унинг (17.5) тенгламадаги қиймати билан алмаштириб, қуйидаги тенгламани оламиз:
. (17.7)
Юқоридаги тенгламаларда М нинг ўлчов бирлиги кг/м²·с.
Умуман олганда, эритмадан чегара қатламга ўтган модданинг миқдори М ни (кг ҳисобида) қуйидаги тенглама орқали аниқлаш мумкин:
. (17.8)
бу ерда F – кристалларнинг юзаси, м²; τ – жараённинг вақти, с; μ – муҳитнинг қовушоқлиги, Па·с; Т – эритманинг абсолют ҳарорати, К.
(17.8) тенгамадан таҳлил қилиб, қуйидаги хулосаларга эришиш мумкин:

1. 
   Кристалланиш юзаси қанча кўп бўлса, вақт бирлиги ичида эритмадан қаттиқ фазага шунча кўп модда ўтади. Кристаллар қанча кичик бўлса, уларнинг масса бирлигига тўғри келган юзаси шунча кўп бўлади. Шу сабабдан кристалларнинг ўлчами кичик бўлганда қаттиқ фазанинг массаси ортиб боради.
   
2. 
   Кристалланишнинг тезлигига эритманинг ҳарорати катта таъсир кўрсатади. Ҳароратларнинг ортиши билан эритманинг қовушоқлиги ва диффузион чегара қатламнинг қалинлиги камаяди, оқибат натижада кристалланиш тезлиги ортади.
   
3. 
   Жараённинг ҳаракатлантирувчи кучи (С - С_m) ҳам кристалланиш тезлигига анча таъсир кўрсатади. С ва С_m концентрациялари ўртасидаги айирма қанча катта бўлса, кристалланиш жараёни шунча тез боради. Бироқ эритманинг ўта тўйиниш коэффициенти анча катта бўлса, янги кристалланиш марказлари пайдо бўлади, бундай ҳолат мақсадга мувофиқ бўлмайди.
   
4. 
   Агар кристалланиш аралаштириб турилса, жараённинг тезлиги ортади, чунки бундай шароитда диффузион чегара қатламнинг қалинлиги r камаяди.