Охолоджувальна кристалізація персульфату амонію в кристалізаторі з псевдозрідженим шаром

Abstract

Обґрунтовано доцільність використання класифікуючих кристалізаторів для одержання крупнокристалічного продукту однорідного гранулометричного складу. При цьому зазначено, що в цьому типі кристалізаційного обладнання, на відміну від відомих конструкцій, разом із процесом зростання кристалів у висхідному потоці розчину відбувається їх гідравлічна класифікація за розмірами. Метою роботи є проведення експериментальних досліджень та виявлення основних факторів, що впливають на процес кристалізації персульфату амонію у псевдозрідженому шарі, а також розроблення методики розрахунку охолоджувального класифікуючого кристалізатора у виробництві персульфату амонію. Розроблена авторами методика математичного оброблення результатів дослідів базується на динамічній моделі процесу гідрокласифікації та зростання кристалів у циліндроконічному класифікуючому кристалізаторі. При цьому запропоновано весь об’єм псевдозрідженого шару кристалів розглядати розділеним на кінцеву кількість вузьких монофракцій, кожна з яких характеризується певними гідродинамічними та масообмінними параметрами. Результатами експериментальних досліджень та їх математичного оброблення визначені основні параметри процесу кристалізації персульфату амонію в псевдозрідженому шарі. Зазначено, що розчини персульфату амонію і сульфату амонію є помірно стійкими, що за умов невисокого контрольованого пересичення розчину та наявності достатньої маси псевдозрідженого шару дозволяє їх використовувати в класифікуючих кристалізаторах для одержання крупнокристалічного класифікованого продукту гарної якості.

The expediency of using classifying crystallizers for obtaining a coarse-crystalline product with a homogeneous granulometric composition is substantiated. At the same time, it is noted that in this type of crystallization equipment, under conditions of controlled supersaturation, along with the process of crystal growth in the upward flow of the solution, their hydraulic classification by size takes place. Based on the literature analysis, the purpose and tasks of this work, which consist in conducting experimental studies and identifying the main factors affecting the process of crystallization of ammonium persulfate in a fluidized bed, as well as in developing a method for calculating the cooling classifying crystallizer in the production of ammonium persulfate, are formulated. The method of mathematical processing of experimental results, which is based on a dynamic model of the hydroclassification process and crystal growth in a cylindroconical classifying crystallizer. is described At the same time, it is proposed to consider the entire volume of the fluidized bed of crystals divided into a finite number of narrow monofractions, each of which is characterized by certain hydrodynamic and mass transfer parameters. The results of experimental studies and their mathematical processing according to the appropriate method present the determination of the main characteristics of the process of crystallization of ammonium persulfate in a fluidized bed, namely: the average equivalent diameter of the monofraction and polydisperse mixture of crystals, the local porosity of the fluidized bed of crystals, the speed of movement of the solution in the local free section of the crystal grower and the speed of free precipitation of crystals, the average supersaturation of the solution in the fluidized bed, the average and local surface and volume mass transfer coefficients, the expected yield of crystals upon complete removal of the supersaturation of the solution, as well as the average size of the resulting crystals. During the discussion of the research results, it was noted that solutions of ammonium persulfate and ammonium sulfate are moderately stable, which, under the conditions of low controlled supersaturation of the solution and the presence of a sufficient mass of the fluidized bed, allows them to be used in classifying crystallizers to obtain a large-crystalline classified product of good quality.