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超细碳酸钙生产过程中气液固三相反应的研究

作　者: 郝红勋
导　师: 任宝山
学　校: 河北工业大学
专　业: 化学工艺
关键词: 超细碳酸钙氢氧化钙悬浮液动力学模型碳化反应结晶
分类号: TQ132.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2000年
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内容摘要

超细碳酸钙作为一种重要的无机化工原料得到了越来越广泛的应用。本论文对其生产过程中的动力学和结晶过程进行了研究，该项研究不仅具有理论价值，而且具有实际应用价值。超细碳酸钙生产过程涉及气液固三相之间的传质及化学反应，影响因素众多。虽然前人已经对气液反应动力学进行了比较深入的研究，但对涉及气液团三相反应的动力学模型却研究不够，还缺少一个普遍化的既具有理论根据又经过实验验证的模型。在前人研究的基础上，论文中提出了一个经过改进的碳化反应动力学模型，该模型不仅考虑了气液传质、液固传质以及化学反应对整个过程速率的影响，而且还考虑了气液接触面液膜中固体粒子的存在对该液膜中的气体扩散过程以及实际化学反应体积的影响。论文还对所提出的动力学模型采用拟线性化差分的方法进行了数值求解。为了验证所提出的碳化反应动力学模型的可靠性，论文中采用带机械搅拌的固定气液接触面碳化反应器进行了碳化反应动力学的实验。实验中，我们测定了不同搅拌速度下不同浓度氢氧化钙悬浮液吸收纯二氧化碳气体的速率。实验测得的二氧化碳气体的吸收速率与由模型计算得到的二氧化碳气体的吸收速率相吻合，这证实所提出的模型是合理的。实验结果还具体表示出氢氧化钙悬浮液浓度、搅拌速度等因素对二氧化碳吸收速率的影响程度。为探讨超细碳酸钙晶体形成过程的机理，通过跟踪碳化反应过程中悬浮液的电导率和PH值的变化以及不同碳化反应阶段固体粒子微观形貌的观察对碳酸钙晶体的形成进行了研究。研究结果证实，在碳酸钙晶体的形成过程中存在中间产品非晶质碳酸钙，并有大量的线束状物质生成，该线束状物质是由未反应的氢氧化钙颗粒和新生成的碳酸钙粒子相互吸附而成。在碳化反应的末期，线束状物质消失并转化为一定晶形和大小的碳酸钙晶体。由于诸多因素均会对碳酸钙产品晶形或粒径产生影响，论文对搅拌速度、碳化反应温度、氢氧化钙悬浮液的浓度以及晶形控制剂的加入时间对碳酸钙产品的晶形或粒径的影响进行了实验研究。

全文目录

中文摘要  3-5
Abstact  5-9
第一章前言  9-12
第二章碳化反应动力学模型  12-40
  2．1 文献综述  12-23
  2．2 碳化反应动力学模型的建立  23-28
  2．3 碳化反应动力学模型的求解  28-38
  2．4 小结  38-40
第三章碳化反应动力学实验  40-57
  3．1 实验装置和流程  40-41
  3．2 碳化反应过程中传质参数的实验确定  41-45
    3．2．1 有效气液接触面积  41-42
    3．2．2 液侧质量传递系数  42-43
    3．2．3 固体粒子比表面积  43-44
    3．2．4 固体粒子的溶解速率常数  44-45
  3．3 二氧化碳吸收速度的实验测定  45-47
  3．4 实验结果的处理及讨论  47-55
  3．5 小结  55-57
第四章碳化反应结晶过程的研究  57-81
  4．1 文献综述  57
  4．2 实验装置及流程  57-60
  4．3 实验过程及物系的描述  60-61
  4．4 碳酸钙晶体的形成过程  61-72
    4．4．1 碳化反应过程中悬浮液电导率和PH值的变化  62-65
    4．4．2 不同碳化反应阶段固体粒子的微观形态  65-68
    4．4．3 过程的分析与讨论  68-72
  4．5 碳化反应条件对碳酸钙晶形和粒径的影响  72-78
    4．5．1 搅拌速度对碳酸钙晶形和粒径的影响  72-73
    4．5．2 氢氧化钙悬浮液的浓度对碳酸钙晶形和粒径的影响  73-75
    4．5．3 反应温度对碳酸钙晶形和粒径的影响  75-76
    4．5．4 晶形控制剂的加入时间对碳酸钙晶形和粒径的影响  76-78
  4．6 小结  78-81
第五章结论  81-83
主要符号表  83-85
附录一碳化反应动力学模型（一）求解程序  85-88
附录二碳化反应动力学模型（二）求解程序  88-91
参考文献  91-94
致谢  94

超细碳酸钙生产过程中气液固三相反应的研究

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