本文在前人研究的基础上，对水氯镁石反应结晶耦合脱水工艺的关键操作单元一六氨氯化镁反应结晶过程进行了深入系统的研究，主要包括以下一些内容。 采用在线原位颗粒分析技术—聚焦光束反射测量仪(FBRM)和颗粒图像测量仪(PVM)研究了不同工艺条件对六氨氯化镁聚结的影响，并揭示其作用机理。研究发现，适当升高温度和搅拌转速，或者降低加料速率和添加剂NH4Cl浓度都能不同程度地缓解六氨氯化镁在反应结晶过程中的聚结。其中，温度和添加剂浓度是通过改变体系溶解度、超溶解度等热力学性质进而影响体系的聚结；搅拌转速的影响主要反映在对反应物的混合效果以及造成二次成核和颗粒破碎程度的差异上；加料速率的影响则是通过降低体系的过饱和度从而在动力学上减缓颗粒的聚结速率。 针对六氨氯化镁结晶过程中存在显著二次过程(包括聚结和破裂等)的特点，对其结晶动力学的研究采用了粒度相关生长速率模型和聚结-破裂生死函数模型两种方法。 在考察了若干传统粒度相关生长速率模型后，发现其均难以有效描述六氨氯化镁在不同反应条件下表现出的各种复杂的粒数密度分布形态。在此基础上，作者基于扩散学说的相关理论提出了两个新的粒度相关生长模型。与传统模型相比，新模型能更好地对六氨氯化镁的粒度相关生长加以描述，表现出了新模型良好的适应性。 在采用聚结-破裂生死函数模型对六氨氯化镁结晶动力学进行研究的过程中，首次提出了二元随机聚结-破裂假设以取代传统的等体积破裂假设，从而使模型更为合理。采用矩量变换和离散差分相结合的方法对模型求解，得到了六氨氯化镁在不同反应条件下的成核速率B0、生长速率G、聚结-破裂速率系数Ka和Kb。对反应条件进行回归，得到了六氨氯化镁的结晶动力学方程及相关参数。基于结晶动力学分析，针对性地提出了“一定程度延长停留时间，并配合适当地提高搅拌转速、降低添加剂浓度和升高温度”的工艺优化方案。实验结果表明，产品在经过优化后，形态有了明显改善，聚结过程得到有效抑制，平均粒度增大且变异系数降低。 采用计算流体力学(CFD)方法对六氨氯化镁工业结晶器的流场分布进行了模拟计算，并着重考察了搅拌桨型式的差异对结晶器流场的影响。针对反应结晶过程本身的特殊性以及反应物和产物的物性特征，借助Fluent流体计算软件研究了结晶器中的速度场分布、两股反应物的混合状态，以及产品在母液中的分级悬浮状态。研究发现，桨叶主折角和二次翻折区域这两个因素对搅拌能耗的影响最大，且两者均与搅拌能耗呈正相关；桨叶安装高度对结晶器混合效果以及颗粒分级状态的影响最显著，桨叶安装位置越高，混合效果越好，颗粒在溢流中的比率越大，而溢流和底流处颗粒的粒度差异越小。