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奥克托今结晶过程模拟

张静

  结晶作为一种固液分离技术,广泛应用于化工等生产领域。溶质分子从液相传递到固相的析出过程,一般采用成核和生长速率进行表征,相应的动力学参数是结晶器设计和操作的重要依据。这些参数的获得,有赖于相关数学模型的建立。然而,结晶模型因其传质机理的异常复杂性,与其它的分离操作理论相比,研究进展还较为缓慢,制约了结晶技术在工业实践上的进一步应用。本文在结晶理论研究的基础上,对HMX的溶析结晶过程进行了较为系统的研究,在实验的基础上实验开展了间歇结晶过程的动力学模拟,其中包括结晶热力学、结晶动力学、结晶过程模拟三个方面的研究。 采用动态激光监测技术测定了293.15 K到313.15 K之间HMX在丙酮-水二元溶剂体系中的溶解度。HMX在丙酮-水二元溶剂中的溶解度是温度和溶剂比例的函数。实验数据采用Apelblat经验方程和(CNIBS)/Redlich-Kister方程进行关联,拟合结果与实验数据吻合良好。所测定的溶解度数据与关联模型可以作为基础热力学数据和模型在HMX溶析结晶生产实践中应用。 通过计算HMX溶析结晶过程的固液表面张力、表面熵因子,初步推断晶体呈螺旋位错生长模式生长。在粒数衡算方程基础上采用分级法对HMX结晶动力学进行了研究,对实验数据按最小二乘法进行多元线性回归得到了HMX的成核速率和生长速率方程,为过程模拟和工艺放大提供了可靠的实验依据和理论基础。 依据粒数衡算原理,结合结晶动力学方程、质量衡算方程建立了HMX溶析结晶过程数学模型,并通过Ronge-Kutta-Gill算法和MATLAB语言实现过程模拟。经模拟与实验结果对照,证明了模拟结果。模拟分析了温度、搅拌强度、晶种量、溶析剂流加速率对粒度和过饱和度比的影响。 上述研究为HMX精制结晶工艺的工程放大和进一步深入研究提供了基础数据和理论依据。……   
[关键词]:HMX;溶析结晶;结晶热力学;结晶动力学;结晶过程模拟
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:中北大学2011年