学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

硫酸铵蒸发结晶过程研究

作　者: 殷萍
导　师: 卫宏远
学　校: 天津大学
专　业: 化学工程
关键词: 硫酸铵蒸发结晶溶解度介稳区结晶动力学
分类号: TQ441.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 727次
引　用: 8次
阅　读: 论文下载

内容摘要

硫酸铵主要在农业上作为氮肥。目前,在硫酸铵的生产过程中,仍然存在着硫酸铵晶体粒度不均匀,其色度也不十分好,外观质量欠佳等问题。因此需要对硫酸铵的工艺进行进一步的优化研究,以得到更好的产品。本文针对硫酸铵产品所存在的问题,对焦炉气吸收制得的硫酸铵溶液的蒸发结晶工艺进行了研究和优化。结晶热力学决定了结晶过程的最大收率及结晶方案的选取。本文采用激光法实验测定了硫酸铵在纯水中的溶解度及介稳区,研究了溶液酸度以及所含杂质对介稳区宽度的影响,根据实验的观察及理论分析和计算,得到硫酸铵真空蒸发结晶过程中的压力与温度的关系方程。结晶动力学中成核和生长速率的相对大小影响产品的粒度分布,是结晶操作和结晶器设计放大的基础。根据硫酸铵结晶工艺要求,采用间歇动态法对硫酸铵蒸发结晶动力学进行了研究,回归得到了硫酸铵在水溶液中的成核速率和生长速率方程,并分析了原料中溶液酸度以及杂质对结晶成核速率和生长速率的影响。在对硫酸铵结晶热力学和动力学研究的基础上,对硫酸铵真空蒸发结晶过程进行了实验优化,考察了各操作参数(投加晶种,搅拌速率,蒸发温度,pH值等)对结晶过程或最终产品粒度分布和晶形质量的影响,并确定了最优的结晶工艺操作参数。按照优化后的工艺条件生产得到的硫酸铵晶体产品在粒度和色度上都得到了很好的改善。混合对结晶过程和其他反应过程有重要的影响。如今化学工业中的结晶过程普遍采用搅拌混合方式。根据原料物性及操作条件,运用计算流体力学(CFD)软件模拟了使用不同搅拌桨的两种结晶器在混合过程中形成的流场,并根据流场模拟结果进行比较,研究了两种搅拌桨对于结晶过程的影响。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章前言  8-14
  1.1 工业结晶  8-9
  1.2 硫酸铵的性质及用途  9-10
    1.2.1 硫酸铵的性质  9
    1.2.2 硫酸铵的用途  9-10
  1.3 硫酸铵的制备方法  10
  1.4 蒸发结晶工艺简介  10-12
    1.4.1 蒸发结晶  10-11
    1.4.2 蒸发结晶技术的分类  11-12
  1.5 硫酸铵生产及市场需求现状  12-13
  1.6 本文研究内容  13-14
第二章硫酸铵结晶热力学研究  14-29
  2.1 文献综述  14-18
    2.1.1 溶解度简介  14
    2.1.2 溶解度的测定方法  14-15
    2.1.3 固液平衡理论  15-17
    2.1.4 介稳区简介  17
    2.1.5 介稳区的测定方法  17-18
  2.2 硫酸铵结晶热力学数据的测定  18-20
    2.2.1 实验试剂  18-19
    2.2.2 实验装置  19
    2.2.3 实验步骤  19-20
  2.3 实验结果与讨论  20-26
    2.3.1 硫酸铵在纯水中的溶解度及介稳区  20-22
    2.3.2 溶液酸性对溶解度及介稳区的影响  22-24
    2.3.3 铁离子对硫酸铵溶解度及介稳区的影响  24-26
  2.4 蒸发过程中真空度与温度关联  26-28
  2.5 小结  28-29
第三章硫酸铵结晶动力学研究  29-41
  3.1 文献综述  29-34
    3.1.1 晶核的形成  29
    3.1.2 初级成核  29-31
    3.1.3 二次成核  31
    3.1.4 二次成核的经验模型  31-32
    3.1.5 晶体生长  32-33
    3.1.6 前人所作的硫酸铵结晶动力学研究  33-34
  3.2 结晶动力学的测试方法  34-36
    3.2.1 连续稳态法  34-35
    3.2.2 连续动态法  35
    3.2.3 间歇动态法  35-36
  3.3 结晶动力学实验  36-38
    3.3.1 实验试剂  36
    3.3.2 实验装置  36-37
    3.3.3 实验操作步骤  37
    3.3.4 实验数据测定  37-38
  3.4 实验结果及讨论  38-40
    3.4.1 实验结果  38-39
    3.4.2 讨论  39-40
  3.5 小结  40-41
第四章硫酸铵真空蒸发结晶工艺研究  41-52
  4.1 概述  41-42
    4.1.1 硫酸铵生产工艺  41-42
    4.1.2 晶种的加入量计算  42
  4.2 硫酸铵结晶实验  42-44
    4.2.1 实验试剂  42-43
    4.2.2 实验所用设备  43
    4.2.3 实验装置图  43
    4.2.4 实验步骤  43-44
  4.3 实验结果与讨论  44-51
    4.3.1 晶种的影响  44-45
    4.3.2 搅拌速率的影响  45-47
    4.3.3 蒸发温度的影响  47-48
    4.3.4 pH 值的影响  48-49
    4.3.5 初步优化的结晶工艺条件及产品质量  49-51
  4.4 小结  51-52
第五章结晶器混合过程的模拟放大  52-68
  5.1 文献综述  52-56
    5.1.1 混合过程  52-53
    5.1.2 流场  53-54
    5.1.3 搅拌对结晶过程的影响  54
    5.1.4 计算流体力学模拟  54-56
  5.2 模拟计算步骤  56-57
  5.3 模拟结果  57-67
    5.3.1 普通结晶器CFD 模拟  57-62
    5.3.2 PBT 带挡板结晶器CFD 模拟  62-67
  5.4 结果讨论  67
  5.5 小结  67-68
第六章结论及建议  68-70
  6.1 结论  68-69
  6.2 建议  69-70
符号说明  70-72
参考文献  72-76
发表论文和参加科研情况说明  76-77
附录  77-80
致谢  80

硫酸铵蒸发结晶过程研究

内容摘要

全文目录

相似论文