氯化铵蒸发—冷却结晶过程研究

论文摘要

氯化铵是一种重要的无机盐,在农业、食品和医药行业均有较为广泛的应用。目前,国内生产的氯化铵产品与国外产品相比有一定的差距,如产品粒度小、粒度分布不均匀,结晶收率低。本文在参考大量文献的基础上,对氯化铵结晶过程进行了系统研究。首先采用激光法研究了不同杂质（包括氯化钠、氯化钾以及硫酸铵）对氯化铵在水溶液中溶解度的影响,杂质含量为0～10g/L,并通过合适的固液平衡模型拟合出了溶解度关联式;采用溶解度法估算了不同含量的氯化钾、硫酸铵存在下氯化铵在水溶液中的溶解热,为结晶工艺条件的优化提供了依据。根据氯化铵结晶工艺的特点,采用间歇动态法对氯化铵蒸发结晶动力学进行了研究。回归得到了氯化铵在水溶液中的成核和生长速率方程,并分析了温度、搅拌强度、过饱和度和悬浮密度对结晶动力学的影响。在对氯化铵结晶热力学和动力学研究的基础上,开发了氯化铵真空蒸发-冷却耦合结晶工艺,并对其进行了实验优化。通过考察各操作参数（蒸发速率、搅拌速率、降温速率、晶种等）对结晶过程和最终产品粒度分布、质量的影响,最终确定了最优的结晶工艺操作参数;并考察了不同的杂质离子以及添加剂对氯化铵晶体形态的影响。实验得到的产品质量符合国家农用氯化铵标准,且产品粒度及其分布均优于厂家产品。为了更加有效的降低生产成本与能耗,本文提出了氯化铵真空绝热蒸发的结晶工艺并对其进行了模拟。通过物料衡算方程、热量衡算方程、粒数衡算方程、溶解度方程和结晶动力学方程建立了三级连续绝热真空蒸发结晶器的模型。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 氯化铵简介
• 1.2 氯化铵的生产方法
• 1.3 氯化铵的国内外生产状况
• 1.4 国内氯化铵生产中存在的问题
• 1.5 本文的目的、意义及主要研究内容
• 第二章 氯化铵结晶热力学的研究
• 2.1 文献综述
• 2.1.1 固液平衡理论
• 2.1.2 溶解度的测量方法
• 2.2 实验研究
• 2.2.1 试剂与仪器
• 2.2.2 溶解度测定实验
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 溶解度测定及关联结果
• 2.3.2 溶解热的估算
• 2.4 小结
• 第三章 氯化铵结晶动力学的研究
• 3.1 文献综述
• 3.1.1 成核
• 3.1.2 晶体生长
• 3.1.3 结晶动力学基础及研究方法
• 3.1.4 结晶动力学模型化研究
• 3.2 实验装置和操作
• 3.2.1 实验装置
• 3.2.2 实验步骤
• 3.2.3 动力学数据的测定
• 3.3 动力学测定结果与讨论
• 3.3.1 间歇动态法测定动力学模型分析
• 3.3.2 结晶动力学方程的确定
• 3.3.3 氯化铵结晶动力学影响因素考察
• 3.4 小结
• 第四章 氯化铵蒸发－冷却耦合结晶工艺的研究
• 4.1 文献综述
• 4.1.1 氯化铵的生产工艺
• 4.1.2 氯化铵防结块的研究
• 4.2 氯化铵蒸发冷却结晶实验
• 4.2.1 实验原料的分析
• 4.2.2 实验装置
• 4.2.3 实验步骤
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 粒度分布影响因素考察
• 4.3.2 晶体形态影响因素考察
• 4.4 小结
• 第五章 氯化铵绝热真空蒸发结晶工艺的模拟
• 5.1 文献综述
• 5.2 结晶过程数学模型的建立与求解
• 5.2.1 模型的建立
• 5.2.2 模型的求解
• 5.3 模拟的结果与分析
• 5.3.1 首级结晶器温度的影响
• 5.3.2 停留时间的影响
• 5.3.3 初始浓度的影响
• 5.3.4 搅拌速率的影响
• 5.4 小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 主要符号说明
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 附录
• 致谢