過(guò)硫酸銨連續(xù)結(jié)晶器流場(chǎng)模擬.pdf

1、工業(yè)上制取過(guò)硫酸銨的過(guò)程屬于固體物質(zhì)以晶體的狀態(tài)從溶液、蒸汽或熔融物質(zhì)中析出的結(jié)晶過(guò)程。目前，由于缺乏系統(tǒng)的理論研究，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)過(guò)硫酸銨的工藝只能采用間歇結(jié)晶的方式，存在著生產(chǎn)效率低下、產(chǎn)品質(zhì)量不高等問(wèn)題，而過(guò)硫酸銨連續(xù)結(jié)晶器就可以解決這些問(wèn)題。對(duì)過(guò)硫酸銨結(jié)晶熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的研究對(duì)于開(kāi)發(fā)過(guò)硫酸銨連續(xù)結(jié)晶器有著非常重要的意義。
　　首先，對(duì)過(guò)硫酸銨結(jié)晶過(guò)程進(jìn)行了熱力學(xué)研究，得到了過(guò)硫酸銨在水中的溶解度和超溶解度，確定了介

2、穩(wěn)區(qū)寬度，確定了過(guò)硫酸銨在工業(yè)生產(chǎn)中較好的熱力學(xué)條件是以每小時(shí)降40℃的降溫速率降溫，結(jié)晶溫度范圍控制在20-45℃。隨后，對(duì)過(guò)硫酸銨結(jié)晶過(guò)程進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)研究，得到了在不同的降溫速率下的過(guò)硫酸銨的懸浮密度、相對(duì)過(guò)飽和度，從而根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式得到了33℃的過(guò)硫酸銨溶液在以1小時(shí)降40度的降溫速率下的成核速率B0和晶體生長(zhǎng)速率G，確定了過(guò)硫酸銨的結(jié)晶過(guò)程不需要單獨(dú)添加晶種，從而優(yōu)化了過(guò)硫酸銨的生產(chǎn)過(guò)程。
　　在此基礎(chǔ)上，采用Fluent軟

3、件對(duì)過(guò)硫酸銨結(jié)晶器流場(chǎng)和溫度場(chǎng)進(jìn)行了模擬，分別得到了框式攪拌槳的攪拌轉(zhuǎn)速在60r/min、100r/min、200r/min時(shí)單相流場(chǎng)速度的大小、方向和剪切率大小，加入平均粒度為800μm的晶體后的連續(xù)相和固體相流場(chǎng)的變化情況，計(jì)算出了100r/min時(shí)的框式攪拌槳的扭矩和單位體積的輸入功率。通過(guò)模擬結(jié)果對(duì)比得到了粒子相的加入對(duì)連續(xù)相的速度大小和方向影響不是很大，粒子相的體積分率分布比較均勻，剪切率相對(duì)單相流場(chǎng)時(shí)有所減小，選擇結(jié)晶器的攪

4、拌速率在100r/min時(shí)流場(chǎng)的流動(dòng)效果和粒子相的體積分率分布效果更好，這樣使得晶體粒度得到了有效的控制。通過(guò)溫度場(chǎng)的計(jì)算得到了在三種不同的盤(pán)管內(nèi)冷卻鹽水流速下，結(jié)晶器內(nèi)部和換熱盤(pán)管從入口到出口的溫度變化情況，再根據(jù)熱力學(xué)的研究結(jié)論，0.6m/s的冷卻鹽水流速下的溫度場(chǎng)分布符合適宜的降溫區(qū)間，確定了0.6m/s的冷卻鹽水流速是一個(gè)合適的選擇，可以使結(jié)晶過(guò)程充分換熱，從而提高了效率。
　　通過(guò)以上理論、實(shí)驗(yàn)及模擬研究，得到了影響過(guò)硫