双氰胺冷却—盐析耦合结晶过程研究

发布时间：2017-11-18 17:06

  本文关键词：双氰胺冷却—盐析耦合结晶过程研究

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【摘要】：双氰胺,作为一种重要的有机化工中间产品,广泛应用于印染、医药和电子等行业。国内双氰胺生产企业生产工艺落后,存在产品粒度分布宽,产率低,晶习不稳定,而且生产工艺能耗、污染大等问题。因此,本文采用盐析结晶法对双氰胺结晶过程进行系统研究。本文对不同温度双氰胺在(甲醇+水)混合溶剂中溶解度进行了测定。实验结果表明,随着甲醇在混合溶剂中含量的增加,双氰胺的溶解度(103xe)从4.14增加到72.62,采用Modified Apelblat模型,fifth-order polynomial模型和半经验Buchowski-Ksiazczak λh模型对实验数据进行模拟,结果表明,由Modified Apelblat模型、fifth-order polynomial模型和Buchowski-Ksiazczak λh模型拟合结果与本文实验数据的相对偏差分别不超过3%,0.09%和9%。另外,测定了不同温度双氰胺在三种碱金属氯化物(NaCl、KCl、LiCl)溶液中的溶解度,并考察了三种盐对双氰胺的盐析效应,当三种金属盐溶液浓度(质量分数)从0.01变化到0.25,双氰胺溶解度(103xe)分别是2.4236～14.9933(NaCl),2.7058～14.9912(KCl)和2.0026～14.3697(LiCl)。盐析率变化范围分别为0.89%～46.69%(NaCl),0.87%-35.61%(KC1),4.9%-52.34%(LiC1)。综合考虑,选取NaCl作为双氰胺冷却-盐析结晶工艺的盐析剂。继而,本文测定了不同温度下双氰胺在甲醇、乙醇和水中的介稳区宽度,双氰胺在水中的介稳区宽度为(1.98～5.14)℃：其在甲醇和乙醇中的介稳区宽度分别为(1.24～3.94)℃和(0.82～2.37)℃。基于介稳区宽度数据,用Self-consistent Nyvlt-like模型,Kubota's interpretation模型和经典的3D成核动力学理论模型对介稳区宽度进行关联拟合,得到近似成核级数,推断出双氰胺在水中的成核机理为连续成核,而在甲醇和乙醇中为瞬时成核机理。为了优化工业双氰胺纯化工艺,本文分别进行了单因素实验、正交实验以及小试,得到双氰胺冷却-盐析耦合结晶的最佳工艺条件：结晶温度50℃,搅拌速率250 r·min-1,冷却速率0.4K-min-1,晶种加入量为理论产量的10%,盐析剂加入量为0.75 g(液相总质量的0.75%)。在此工艺条件下,双氰胺产品平均粒径为602.13μm,中间粒度为760.10μm,变异系数为0.58,平均产率为93.49%。本文还探索了医药级双氰胺的生产工艺,分别采用化学沉淀法、溶剂萃取法脱除双氰胺溶液中的Ca2十。实验结果表明,两种方法均可将双氰胺溶液中的Ca2+降至100μg·g-1以下。双氰胺结晶热力学、动力学以及结晶工艺的研究,不仅为工业纯化双氰胺提供了基础数据和理论依据,而且对开发高纯双氰胺生产技术,实现电石产业专业化、绿色化、高附加值化具有一定的指导意义。
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ026.5

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本文编号：1200493